Ursachen und Vermeidung von Schäden aufgrund diffusionsabhängiger Reaktionsabläufe in der Aufheizzone von Tunnelöfen
Die Wahrscheinlichkeit, dass Gefügeschäden und Abplatzer durch thermische Spannungen beim Ziegelbrand hervorgerufen werden, ist sehr groß. Die Höhe der Rohlingsfestigkeit ist maßgeblich vom Wassergehalt abhängig. Für mineralisch unterschiedliche Ziegelrohstoffe ergeben sich auch unterschiedlich hohe Festigkeiten, die verschieden hohen Zugbeanspruchungen standhalten. Bei der Aufheizung von unzureichend getrockneten Rohlingen treten schon bei kleinen Temperaturdifferenzen Schäden auf. Bei Massen, die einen hohen Texturbefall zeigen, tritt der Schadensfall eher ein. Texturärmere Massen überstehen den Aufheizprozess unter gleichen Aufheizbedingungen schadensfrei. Eine auf niedrige Restwassergehalte ausgelegte Trocknung der Rohlinge ist der zweckmäßigste Schritt, die Schadensursache zu minimieren. Eine Wiederaufnahme von Feuchte vor Beginn des Brennprozesses ist ebenfalls zu vermeiden.
1 Einleitung
Der Brand von Ziegelprodukten unterliegt einer Reihe von einschränkenden Faktoren, wie Ausdehnungs- und Schwindungsprozessen, endothermen und exothermen Reaktionen sowie Mineralphasenumwandlungen und -neubildungen.
Diese Vorgänge sind geschwindigkeitsbestimmend für das Brennen aller Ziegelprodukte. Aufgrund der Verschiedenartigkeit der in der Ziegelindustrie für unterschiedliche Produkte eingesetzten Rohstoffe, die sich im Mineralbestand, in der chemischen Zusammensetzung und in der Korngrößenverteilung deutlich unterscheiden, ist zum Ablauf der hiervon abhängigen Reaktionen der Brennprozess an die jeweilige Rohstoffsituation anzupassen. Der Brennprozess (Aufheiz- und Kühlgeschwindigkeiten sowie die Höhe der Brenntemperatur) von üblicherweise in Besätzen in Tunnelöfen zu brennenden Rohlingen wird durch die Produkt-Brennkurve definiert. Während der Aufheizung stellen sich Temperaturunterschiede zwischen Oberfläche und Kern ein, deren Höhe maßgeblich durch die Aufheizgeschwindigkeit und Geometrie der Produkte bestimmt wird. Größere Temperaturdifferenzen führen zu inneren Spannungen, die die Bildung von Rissen und/oder Gefügeschäden bewirken können. Aufgrund der parabelförmigen Temperaturverläufe im Rohling stellen sich randnah die größten Temperaturgradienten ein, sodass durch die thermisch- und rohstoffbedingten Dehnungs- und Schwindungsprozesse die Gefahr für das Entstehen von Rissen oberflächennah besonders groß ist.
