Ziegel
Stand: Juni 2024
Ziegel finden im Bauwesen überwiegend Einsatz als Mauerziegel zur Herstellung von Mauerwerk oder als Dachziegel zur Eindeckung von Dächern. Außerdem ist eine Verwendung in Elementdecken im Verbund mit Stahlbeton, als Sonderformen wie als Ziegel-Massivdach, als Verblendschalen in Form von sogenannten Riemchen oder für vorgehängte, hinterlüftete Fassaden möglich. Heutzutage erfolgt die Produktion der Ziegel nach Industriestandard im sogenannten Strangpress- oder Wasserstrichverfahren. Für Sanierungsarbeiten werden Ziegel allerdings auch noch traditionell von Hand geformt.
Bei der Herstellung wird Ton und Lehm in Form gepresst und je nach Ziegelart im Ofen zwischen 900 und 1.300 °C gebrannt. Der Brennprozess, der durch das Schmelzen der Oberfläche aus gewöhnlichen Ziegeln Klinker macht, wird als Sinterung bezeichnet und benötigt Temperaturen zwischen 1.100 und 1.300 °C. Heute werden weitere Zusatzstoffe wie Ziegelmehl, Sand und Asche beigemischt. Der Eisen- und Kalkgehalt bestimmt das Farbergebnis des Steins.
Arten
Es gibt drei Arten von Mauerwerksziegeln:
- Mauerziegel (umgangssprachlich Backsteine),
- Klinker (gesintert)
- Verblender (Vorsatzschalen)
Diese Arten können nochmals in Vollziegel und Lochziegel unterschieden werden. Gängige Mauerziegelarten im Mauerwerksbau sind:
- Vollziegel
- Klinker
- Lochziegel (Hochloch/Langloch)
- Planziegel
- Blockziegel
Es existieren viele weitere Unterarten, die sich nach dem speziellen Zweck der Anwendung unterscheiden und die eine weite Spanne an verschiedenen Maßen abdecken.
Exkurs: Die Geschichte von Ziegel
Der Ziegel gilt als einer der ältesten vorgefertigten Baustoffe der Welt. Erste Funde gehen geschichtlich auf die Gründung der Stadt Jericho im 10. Jahrtausend vor Christus zurück. Dabei handelte es sich um Steine, die aus den Grundmaterialien händisch in Form gebracht und in der Sonne getrocknet wurden. Zu den ersten Brennprozessen und der Herstellung ziegelähnlicher Steine kam es erst einige Jahrtausende später.
Eigenschaften als Baustoff
Die Eigenschaften von Mauerziegeln variieren stark je nach der produzierten Ziegelart. Der wesentliche Unterschied besteht zwischen herkömmlichen Ziegeln, die bei niedriger Temperatur gebrannt werden, und Klinkern, bei denen aufgrund der hohen Temperaturen das äußere Porengefüge verschmolzen ist (Sinterung). Dieser Produktionsschritt verändert diverse Eigenschaften des Ziegels wie beispielsweise Rohdichte und Druckfestigkeit. Ziegel, die für einen längeren Zeitraum den Sinterungsprozess durchlaufen, werden zu Keramikklinkern. Diese haben einen vollständig verschlossenen Porenraum und daher eine noch höhere Dichte als normale Klinker. Darüber hinaus wird für die Herstellung von Klinkern aus Keramik eine Mischung aus speziell behandeltem Ton oder anderen keramischen Materialien verwendet, was zu einer größeren Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten und Haltbarkeitseigenschaften führt.
- Mauerziegel
- Kapillaraktiv und diffusionsoffen
- Können Feuchtigkeit speichern und zeitversetzt wieder abgeben
- Feuerbeständig
- Hohe Druckfestigkeit
- Klinker
- Nehmen aufgrund der oberflächlich verschlossenen Poren fast keine Feuchtigkeit auf
- Frostbeständig
- Feuerbeständig
- Hohe Druckfestigkeit
Ziegel gelten als nicht brennbarer Baustoff (A1) und können bereits ab geringen Wandstärken von 17,5 cm und teilweise 11,5 cm mit beidseitiger Putzschicht der bauaufsichtlichen Feuerbeständigkeitsklasse F90 zugeordnet werden. Abhängig ist dies auch von der Art des Ziegels, der Ausführung und ob es sich dabei um eine Brandwand handelt. Für Ziegel existieren sogenannte Steindruckfestigkeitsklassen im Bereich 2 bis 60, die den Mindestwert der erreichten Festigkeit angeben. Die Mittelwerte der Druckfestigkeiten bewegen sich darauf aufbauend im Bereich von 2,5 N/mm2 bis 75 N/mm2. Die Festigkeit sowie andere Eigenschaften des fertiggestellten Mauerwerks werden jedoch nicht alleine durch den Stein bestimmt, sondern ebenfalls maßgeblich durch die Art des verwendeten Mörtels.
Im Gegensatz zu anderen Mauerwerkssteinen weisen Ziegel eine verhältnismäßig geringe Dichte auf, die durch das Herstellen von Lochziegeln oder porösen Ziegeln weiter verringert werden kann. Poröse Ziegel werden durch Zugabe von Styropor oder auch Sägespänen hergestellt. Diese Beimengungen verbrennen bei der Ziegelherstellung und hinterlassen Hohlräume. Das Resultat sind leichte Ziegel mit geschlossenen Porenkammern und somit verbesserten wärmedämmenden Eigenschaften. Diese können durch das Verfüllen von Lochziegeln mit Dämmstoffen weiter angehoben werden. Die Rohdichte von Mauerziegeln schwankt daher je nach Art des Ziegels erheblich im Bereich zwischen 400 und 2.200 kg/m3. Eine Ziegelwand aus Vollziegeln kann mit einer Rohdichte von etwa 1.100 bis 1.600 kg/m3 Wärmeleitfähigkeiten von 0,48 bis 0,69 W/mK aufweisen, während bei Klinkern die Rohdichte mit 1.700 bis 2.200 kg/m3 und auch die Wärmeleitfähigkeit mit 0,730 bis 0,9 W/mK höher ausfällt. Weitaus energieeffizienter sind dagegen porosierte Hochlochziegel mit einer integrierten Wärmedämmung. Diese Steine erreichen eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 0,07 bis 0,12 W/mK und erfüllen damit teilweise die Anforderung an einen Wärmedämmstoff (λ kleiner als 0,1 W/mK).
Klimatische Auswirkungen
Mauerziegel werden in Deutschland aus natürlichen und regionalen Rohstoffen gefertigt. Dazu fallen in der Regel lediglich kurze Transportwege für die Herstellung an. Die Förderung der Rohstoffe (Ton und Lehm) erfolgt in oberflächennahen Schichten und die Gebiete können häufig anschließend wieder rekultiviert werden. In Anbetracht der Grundmaterialien sind Ziegel tendenziell nachhaltig. Aufgrund des anschließenden Brenn- bzw. Härtungsprozesses ist die Ziegelindustrie jedoch eine der energieintensivsten Industrien in Deutschland. Der Großteil der bei der Ziegelherstellung freigesetzten Emissionen entsteht durch die Verbrennung von Erdgas.
Wie in vielen energieintensiven Bereichen wird auch in der Ziegelindustrie der Einsatz von regenerativen und umweltfreundlichen Alternativen im Produktionsprozess zur Reduzierung der brennstoffbedingten Emissionen erprobt. Darüber hinaus ist eine Vermeidung von Emissionen und das Absenken des Energieverbrauchs durch Prozessoptimierung Teil aktueller Forschungsvorhaben.
So konnte der CO2-Ausstoß mittels optimierter Brennverfahren in Deutschland im Vergleich zum Jahr 1990 bereits um 40 Prozent reduziert werden. Zum aktuellen Stand bieten biogene Porenbildner und eine Reduzierung des Kalkgehalts der Ziegel für die nächsten Jahre weiterhin größere Emissionseinsparpotenziale im Herstellungsprozess.
Lebenszyklus von Ziegeln
Dem hohen Energieverbrauch bei der Herstellung von Mauerziegeln steht eine Lebenserwartung von mindestens 80 bis zu 150 Jahren gegenüber. Von etwa 60 Millionen Tonnen Bauschutt, die jährlich in Deutschland an mineralischen Bauabfällen anfallen, gehen circa zehn Millionen Tonnen auf Abbruchziegel oder ziegelreiche Stoffgemische zurück. Alte Ziegel in Reinform sind vielfältig gefragt. Ein Teil der zuvor verbauten Ziegel kann heute recycelt und wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Alte Dach- und Mauerziegel finden, sofern sie den Anforderungen genügen, auch wieder als solche Verwendung.
Technisch gesehen sind die Recyclingmethoden verhältnismäßig weit fortgeschritten. Auch die Trennung von verfülltem Dämmmaterial, das in der Regel formschlüssig verbunden wird, ist unproblematisch und bereits erfolgreich in der Anwendung. Die sortenreine Trennung direkt auf der Baustelle und mineralische Anhaftungen von Putz und Mörtel gehören zu den größten Herausforderungen beim Recycling von Mauerwerksziegeln. Sie muss sorgfältig geplant und ausgeschrieben werden. Denn ohne Finanzierung des zusätzlichen Mehraufwandes wird in der Praxis ein sortenreiner Rückbau von Ziegelmauerwerk sowie die Trennung der Abbruchabfälle selten durchgeführt. Das Resultat sind Schuttberge, welche verschiedene Sieb- und Trennverfahren unterlaufen, aber nicht absolut sortenrein voneinander getrennt werden können.
Der Großteil von Altziegeln findet Verwendung in der Herstellung von Oberbauschichten im Straßenbau. Sortenreine Überreste sind auch als Rohstoffersatz in Form von Ziegelmehl in der Produktion von neuen Ziegeln einsetzbar. Auf diese Weise können Primärrohstoffe eingespart und Böden geschont werden. Wenn die Ziegelabfälle keine weitere Anwendung im Hochbau als Primärrohstoff erhalten, sind sie als Vegetationssubstrate, als RC-Gesteinskörnung im R-Beton oder als Belag im Tennis- und Sportplatzbau recycelbar. Mineralische Bauabfälle wie Ziegelbruch, die beispielsweise aufgrund von Kontaminierung nicht recycelt werden, gelangen schließlich auf Deponien.
Bauen mit Mauerziegeln in Zahlen
Ziegel sind ein weltweit bekannter und eingesetzter Baustoff. Etwa 62 Prozent aller in Deutschland im Jahr 2022 neu errichteten Gebäude (Wohn- und Nichtwohngebäude) wurden in Mauerwerksbauweise (Ziegel, Kalksandstein, Leicht- und Porenbeton) ausgeführt. Davon ist mit etwa 30 Prozent der Großteil der hergestellten Wohngebäude und 11,5 Prozent der neu fertiggestellten Nichtwohngebäude in Ziegelbauweise ausgeführt (Quelle: Berechnung auf Basis von Daten des Statistischen Bundesamts).
Folgende Diagramme entstammen dem dena-Gebäudereport 2024. Der Gebäudereport als PDF-Download sowie weitere interaktive Diagramme mit Zahlen und Daten zum Gebäudebestand in Deutschland können auf der Themenseite zum Gebäudereport 2024 abgerufen werden.
