Projekt 14652/01

Reduzierung des Heizenergiebedarfs von Wohngebäuden und der Emissionen treibhausrelevanter Gase durch Einsatz von Kalksand-Spezialbaustoffen zur Vermeidung von Wärmebrücken im Mauerwerksbau

Projektdurchführung

Forschungsvereinigung Kalk-Sand e. V.
Entenfangweg 15
30419 Hannover

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der jährliche Energieverbrauch in der Bundesrepublik Deutschland für den Sektor Raumwärme beträgt immer noch ca. 30% vom jährlichen Gesamtenergieverbrauch. Für die Kalksandsteinindustrie besteht die Möglichkeit, einen Beitrag zur Energieeinsparung durch Vermeidung von erhöhten Wärmeströmen über Wärmebrücken zu leisten. Nicht immer sind rein konstruktive Detaillösungen ausreichend, um die Auswirkung von Wärmebrücken zu minimieren. Bei allen Detailpunkten ist der Einsatz von Mauersteinen mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und gleichzeitig einer hohen Steindruckfestigkeit sinnvoll. Mit dem Forschungsvorhaben soll zum einen der Einfluss umweltfreundlicher, verfügbarer und technisch einwandfreier Leichtzuschläge für die Herstellung von Kalksand-Leichtsteinen systematisch und detailliert untersucht werden. Hauptziel dieses Projektes ist es, Mauersteine mit einer hohen Normdruckfestigkeit bei gleichzeitig niedriger Wärmeleitfähigkeit sicher herzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Durchführung des Forschungsvorhabens umfasst die Herstellung und Untersuchung von Kalksandstein-Laborprüfkörpern mit geringer Wärmeleitfähigkeit und hoher Festigkeit unter definierten Bedingungen. Als Leichtzuschlagstoffe sollen Blähton und Bimssand eingesetzt werden. Unter Ansatz verschiedener Rezepturen und Herstellbedingungen werden Kalksandstein-Prüfkörper im Labor hergestellt und hinsichtlich folgender genormter und anderer wichtiger Eigenschaftswerte unter baustofftechnischen Ge-sichtspunkten untersucht:
· Steindruckfestigkeit,
· Steinrohdichte,
· Steinbiegezugfestigkeit,
· Frostwiderstandsfähigkeit,
· Wärmeleitfähigkeit,
· Sorptionsverhalten, innere Oberfläche, Bezugsfeuchtegehalt,
· Porenradienverteilung mittels Druckporosimetrie,
· Wasseraufnahme,Mineralogische Analyse durch das Institut für Mineralogie der Universität Hannover.
Um den Optimalbereich der gewünschten Eigenschaften zu erzielen, werden die o. g. Herstellparameter nacheinander stufenweise variiert. Es ist geplant, insgesamt 60 Serien KS-Leichtsteine unterschiedlicher Herstellparameter - hergestellt im Labor und anschließend unter Praxisbedingungen im KS-Werk Wemding - zu untersuchen. Das Arbeitsprogramm hat folgenden Ablauf:
1. Beschaffung der Rohstoffe,
2. Labortechnische Ermittlung der Eigenschaften der ausgewählten Rohstoffe,
3. Herstellung von Laborprüfkörpern unter Variation der Rohstoffe und der Herstellbedingungen,
4. Untersuchung der Laborprüfkörper unter baustofftechnischen Gesichtspunkten (physikalische, chemische und mineralogische Analyse),
5. Auswertung der Untersuchungsergebnisse, Ermittlung des Optimums der günstigen Eigenschaftskombinationen,
6. Herstellung von Kalksand-Leichtsteinen in einem KS-Werk.


Ergebnisse und Diskussion

Die Untersuchungsergebnisse zeigen eindeutig, dass die Herstellung von Kalksand-Leichtsteinen für KS-Hintermauerwerk bei Verwendung der ausgewählten Leichtzuschläge und unter Anwendung der Kalksandstein-Technologie möglich ist. Ein wesentliches Ergebnis besteht darin, dass die Kalksand-Leichtsteine gleichzeitig die erwünschte, geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Steindruckfestigkeit aufweisen. Die Anforderungen der DIN 106-1 sind eingehalten. Die Anwendung der im Rahmen dieser Untersuchungen ermittelten Grundlagenerkenntnisse auf die Produktionsbedingungen in Kalksandsteinwerken ist in jedem Einzellfall unter Berücksichtigung werksspezifischer Gegebenheiten durch eingehende Voruntersuchungen im Kalksandsteinwerk und im Labor zu überprüfen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Forschungsergebnisse werden in den Bereichen Kalksandsteintechnologie und Kalktechnologie als Bericht zur Verfügung gestellt. Sie werden in KS-Fachbroschüren veröffentlicht und auf Seminaren und Tagungen vorgestellt. Ein besonderer Umsetzungsschwerpunkt sind die veranstalteten Meisterseminare zur Produktionstechnik für Betriebsleiter und Meister der Kalksandsteinwerke, die im zeitlichen Abstand von drei Jahren gemeinsam von den Verbänden der Kalk- und der Kalksandstein-Industrie ausgerichtet werden.


Fazit

Die Hauptergebnisse sind im Folgenden zusammenfassend aufgeführt:
· Die Herstellung solider Kalksand-Leichsteine mit einer hohen Steindruckfestigkeit und einer geringen Wärmeleitfähigkeit ist unter Verwendung verschiedener Leichtzuschläge und unter Beachtung spezifischer Herstellparameter technisch möglich.
· Unter Verwendung von Bims werden Steindruckfestigkeiten von bis zu rd. 12 N/mm² erreicht. Bei Einsatz von Blähtonsanden werden in mehreren Fällen Steindruckfestigkeiten von bis zu rd. 30 N/mm2 erzielt.
· Zwischen den einzelnen Blähtonsorten sind bezüglich der angestrebten Forschungsziele keine gravierenden Unterschiede erkennbar. Bei den Blähtonsanden haben sich bezüglich der Steindruck-festigkeit als Haupteinflussgrößen die CaO-Dosis und die Korngrößenverteilung herausgestellt.
· Bezüglich der Steindruckfestigkeit liegt die optimale CaO-Dosis bei 12 M.-%.
· Bei der feinsten Kornfraktion (0/0,5 mm) werden die höchsten Steindruckfestigkeiten von bis über 30 N/mm2 festgestellt. Die bisher vorliegenden Ergebnisse weisen auf eine Zunahme der Steindruckfestigkeit bei hohem Pressdruck und abnehmender Korngröße hin.
· In Abhängigkeit von der Steinrohdichte (1,0 bis 1,2 kg/m3) werden Messwerte der Wärmeleitfähigkeit in einer Bandbreite von rd. ? 10,tr = 0,22 bis 0,32 W/(mK) festgestellt.
· Insgesamt ist für die Blähtonsande festzuhalten, dass die Beziehungen zwischen der Korngrößenverteilung, dem Pressdruck und der Steindruckfestigkeit noch tiefergehend untersucht werden sollten.
· Die Laborerkenntnisse sind durch die Werksversuche eindeutig bestätigt worden.
· Mit anschließenden Projekten sollten weitere mögliche Leichtzuschläge untersucht werden.