DE19807040A1 - Ziegel, insbesondere Wärmedämmziegel, sowie Verfahren zum Herstellen eines Ziegels - Google Patents
Ziegel, insbesondere Wärmedämmziegel, sowie Verfahren zum Herstellen eines ZiegelsInfo
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Description
Das technische Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht,
betrifft Ziegel und insbesondere Wärmedämmziegel für
Mauerwerke mit anderen Eigenschaften, wie gute Schalldämmung,
hohe Festigkeit und hohe Brandsicherheit.
Ziegel und insbesondere Wärmedämmziegel für dieses technische
Gebiet sind bereits in großer Vielfalt bekannt, auch Ziegel
mit plangeschliffenen Ober- und Unterflächen sowie einer
senkrecht dazu angeordneten Lochung als unverfüllbare
und/oder verfüllbare Lochung. Es gibt auch bereits Ziegel
dieser Art, die mit einer Stoßfugenverzahnung an
entgegengesetzten Seitenflächen versehen sind, damit diese
Ziegel innerhalb des Mauerwerks ineinandergreifend stoßgelegt
werden können, wobei in den Stoßflächen üblicherweise
angrenzend zur Lochung ein Steg bestimmter Dicke verbleibt
und diese sich im Stoßbereich zu doppelter Stegdicke ergänzt,
wodurch relativ große Wärmebrücken entstehen.
Es ist Aufgabe der Erfindung (technisches Problem), einen
Ziegel bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen,
der bei einfacher Herstellung und bei guter Festigkeit eine
verbesserte Wärmedämmung bewirkt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ziegel gemäß
Anspruch 1 gelöst.
Dadurch, daß in den Stoßflächen des Ziegels die Vertiefungen
der Stoßfugenverzahnung derart vorgesehen sind, daß zum
angrenzenden Verfüllkanal entweder kein Wandsteg oder aber
nur ein gegenüber dem Wandsteg der Vorsprünge der
Stoßfugenverzahnung schmaler Hilfssteg verbleibt, besteht im
Stoßfugenbereich zweier benachbarter Ziegel zumindest über
eine sehr lange Strecke nur ein Steg notwendiger Stegbreite,
da sich dort nicht, wie beim Stand der Technik, die
Begrenzungsquerstege der Verfüllkanäle benachbarter Ziegel zu
einem Doppelsteg ergänzen. Somit ist der Querschnitt aus
Ziegelmaterial im Bereich der Stoßfuge im Hinblick auf einen
reduzierten Wärmeübergang zwischen außen und innen erheblich
reduziert.
Dadurch sowie durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 kann
die Summe der Dicke der Querstege pro Lochreihe entsprechend
Anspruch 6 und 7 reduziert werden. Es kann auch in
Übereinstimmung mit den Merkmalen der Ansprüche 2, 3 und 4
bei geringer Summe der Dicke der Querstege pro Lochreihe die
Breite der Stege als solche wieder verhältnismäßig vergrößert
werden mit der Möglichkeit einer besseren Porösierung, woraus
sich eine herabgesetzte Wärmeleitfähigkeit und somit eine
bessere Wärmedämmung ergibt.
Die verbleibenden Hilfsstege vereinfachen den Verfüllvorgang,
da an dieser Stelle das Verfüllmaterial seitlich nicht
austreten kann oder aber keine Schalungsbegrenzung
vorgenommen werden muß. Die größere Querstegdicke bei
verringerter Summe der Querstegdicken führt auch zu einer
besseren Festigkeit des Ziegels.
Durch die Versetzung der Querstege gemäß Anspruch 4 wird die
Wärmebrücke von innen nach außen oder von außen nach innen
verlängert, da der Wärmeübergang durch das Ziegelmaterial
mäanderartig auf einem größeren Weg erfolgen muß.
Im unverfüllten Ziegel erfolgt die Wärmeleitung zu einem
Drittel über die Stege, zu einem Drittel über Wärmestrahlung
und zu einem weiteren Drittel über Konvektion. Wärmestrahlung
und Wärmekonvektion können durch eine Verfüllung der
Verfüllkanäle mit dem Material eliminiert werden, wobei
allerdings das Verfüllmaterial hinsichtlich der Wärmedämmung
zumindest gleichwertig oder aber besser als nicht ruhende
Luft sein sollte, da auch ein gewisser Wärmeübergang durch
das Verfüllmaterial erfolgt.
Vorzugsweise werden die Verfüllkanäle entweder am
Herstellungsort oder auf der Baustelle mit einem
Ziegelleichtschaum gemäß der deutschen Patentanmeldung
P 1 97 08 779.5 verfüllt. Dadurch entsteht eine weitgehende
Homogenisierung des Ziegels mit dem Vorteil einer Symbiose
aus besonders guter Wärme- und Schalldämmung, einer hohen
Brandsicherheit und auch einer wirtschaftlicheren
Herstellbarkeit.
Bei Vorhandensein einer Stoßfugenverzahnung auch in der
Seitenfläche, auf der der Rohling während des Trocknens und
Brennens aufliegt, kann eine gute Maßhaltigkeit während des
Trocknens und Brennens gepaart mit einer verbesserten
Wärmedämmeigenschaft dann gewährleistet werden, wenn der
Ziegel entsprechend dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 12 bis
14 hergestellt wird.
Dadurch, daß zumindest an der Seitenfläche, mit der der
Ziegel als Rohling während des Trocknungs- und Brennvorganges
aufliegt, die Vertiefungen der Stoßfugenverzahnung eingefräst
und nicht in den Rohling eingeformt sind, ist das
Schrumpfverhalten des Rohlings während des Trocknungs- und
Brennvorganges derart gleichmäßig, daß bei Berücksichtigung
der Schrumpfung der fertige Ziegel der Form des Rohlings
kongruent ist. Außerdem liegt im Stoßbereich der Ziegel eine
verringerte Wandstärke dahingehend an, daß eine wesentlich
kleinere Wärmebrücke im Stoßbereich gegeben ist, die im
wesentlichen der Wandstärke entspricht, die zwischen den
Verfüllkanälen und den Seitenwänden besteht.
Vorzugsweise werden die Vertiefungen der Stoßfugenverzahnung
nach dem Trocknen und Brennen eingefräst derart, daß die
gefrästen Vertiefungen in der am Rande der Lochungen
stehenbleibenden Wand ausgebildet sind und dort entweder in
den zugeordneten Verfüllkanal münden oder nur ein dünner
Hilfssteg bestehen bleibt. Dadurch ergibt sich die
verminderte Wärmebrücke im Stoßbereich der Ziegel.
Würden die Vertiefungen im Auflagebereich des Rohlings
bereits vor dem Trocknen und Brennen ausgeformt sein, so
könnte der Ziegel im Auflagebereich nicht in der gleichen
Weise schrumpfen wie an der freiliegenden entgegengesetzten
Seitenfläche und es käme zu einer kleineren Länge des Ziegels
im Bereich der freiliegenden Seitenfläche gegenüber der
aufliegenden Seitenfläche.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ziegelrohling,
dessen Lochmuster dem des fertigen Ziegels kongruent
ist;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen
Wärmedämmziegel für den Fall des Vorsehens einer
Stoßfugenverzahnung in der Auflagefläche bereits des
Rohlings;
Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei im Stoß aneinandergebrachte
Ziegel; und
Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 mit ausgefüllter
Lochung und der Darstellung der Wärmeleitbahnen.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Rohling eines
Wärmedämmziegels, wie er aus der Ziegelpresse kommt. Er hat
beispielsweise eine Breitenerstreckung b von ca. 374 mm sowie
eine Gesamtlängenerstreckung e von ca. 264 mm. Die Begriffe
"Breite" und "Länge" sind bezogen auf die Ziegelwand. Der
Rohling weist eine Seitenfläche 10 (Stoßfläche) auf, die auch
als Auflagefläche dient, mit der der Rohling auf einer
Auflage liegt, auf der sich der Rohling durch die Trock
nungs- und Brennkammer bewegt. Die entgegengesetzte Seite 11
(Stoßfläche) ist frei von jeder Auflage oder Anlage und ist
mit einer in der Ziegelpresse geformten Stoßfugenverzahnung
versehen, die mit Vorsprüngen (Querstegen) 12 bzw. 12' und
Vertiefungen 13 versehen ist. Die Randvorsprünge 12'
(Querstege) passen in korrespondierende Vertiefungen 14' der
gegenüberliegenden Seite des Rohlings. Im Bereich der
Auflagefläche 10 liegt eine Wandstärke w vor. Die sich im
Inneren des Rohlings befindlichen Verfüllkanäle haben
verschiedene Abmessungen. So liegen randseitig (senkrecht zu
den Stoßflächen 10, 11) gleich lange Verfüllkanäle 15 vor. Im
Mittelbereich wechseln sich längere Verfüllkanäle 16 ab, die
in Breiten- und in Längsrichtung gestaffelt versetzt
angeordnet sind. Ebenso sind kürzere Verfüllkanäle 17 in
gleicher Weise gestaffelt, wobei die Verfüllkanäle 17' zur
Seite 11 hin offen sind. (Dort können auch schmale Hilfsstege
stehen bleiben.) Zwischen den Verfüllkanälen befinden sich
ebenfalls seitlich versetzte und gestaffelte Querstege 18
entsprechend der Darstellung in Fig. 1.
In diesem Ausführungsbeispiel haben die Stege 18 im fertigen
Ziegel eine Dicke von 10 mm. Die im wesentlichen rechteckigen
Verfüllkanäle 15, 16, 17, 17' haben pro Lochreihe
unterschiedliche Längenabmessungen. So ist beispielsweise die
Längenabmessung der Verfüllkanäle 16 im fertigen Ziegel
154 mm und die der Verfüllkanäle 17 im fertigen Ziegel 80 mm
und dies entsprechend der Darstellung versetzt, so daß die
Querstege 18 ebenfalls in der dargestellten Weise versetzt
angeordnet sind und dadurch mäanderartige Wärmebrücken
entstehen. Wenn man die Hilfsstege 20 vernachlässigt, so
liegen pro Lochreihe im fertigen Ziegel im Bereich der
randseitigen Verfüllkanäle 15 drei Querstege 12', 14', 18 und
in den übrigen Lochreihen nur zwei Querstege 12, 18 vor.
Dadurch verringert sich im Stoßfugenbereich nicht nur die
Breite der Wärmebrücke, sondern es reduziert sich auch die
Anzahl der Querstege pro Lochreihe, so daß eine geringere
Summe der Querstegdicken erzielt werden kann. Entsprechend
dem DIN-Stein beträgt diese Summe der Querstegdicken <= 180 mm/m.
Die untere Grenze beträgt 160 mm/m. Erfindungsgemäß
kann mit dem vorliegenden Ziegel diese Summe der
Querstegdicken <= 120 mm/m sein und bevorzugt 60 bis 100 mm/m,
ohne die Festigkeit in unzulässige Bereiche zu
reduzieren, wobei diese Summenzahl auch dann besonders
niedrig eingestellt werden kann, wenn die Ziegel durch Anker
im Mauerwerk nach DIN 1053 verankert werden. Da man aber die
Summe der Querstegdicken insgesamt reduziert, auch im
Hinblick auf die Anzahl der Querstege, besteht die
Möglichkeit, wiederum die Stegdicke geringfügig zu vergrößern
im Hinblick auf eine erhöhte Festigkeit, aber auch im
Hinblick auf ein besseres Porösieren des Ziegelmaterials im
Bereich der Querstege und somit einer dort erzielbaren
geringeren Wärmeleitfähigkeit und besseren Wärmedämmwirkung.
Genau genommen stellt Fig. 1 den Formling des Ziegelrohlings
dar, so wie er die Ziegelpresse verläßt. Da der Rohling eines
365 mm dicken Ziegelmauerwerks beim Trocknungsvorgang einer
enormen Schwindung unterworfen ist, muß das Rohlingsformat
mit dem Wanddickenmaß von z. B. 374 mm gefertigt werden. Es
tritt also eine Verkürzung von z. B. 374 mm auf 365 mm = 9 mm
ein. Diese Verkürzung der reinen Auflagerlänge des Rohlings
von z. B. 302 (a) auf dann 293 mm muß innerhalb äußerst
kurzer Trocknungszeiten moderner Trockenanlagen auf einem
gelochten Auflageblech erfolgen.
Würde man die in Fig. 2 dargestellten drei Aussparungen e des
hier bereits getrockneten und gebrannten, teils verfüllt
dargestellten Ziegels für die erforderliche spätere
Stoßfugenverzahnung bereits im Rohling durch das Formwerkzeug
der Ziegelpresse aus sparen, könnte sich der noch plastische
Rohling wie in Fig. 2 strichliert dargestellt verformen und
wäre dann für den Mauerwerksbau unbrauchbar.
Da jedoch der untere Quersteg an der Seite 10 gemäß Fig. 1
durchlaufend ist, also ohne die Unterbrechungen gemäß Fig. 2,
kann sich dieser in seiner Schwindverformung von wie gesagt
z. B. 302 auf 293 mm verkürzen und der Rohling bleibt somit
in exakter Rechteckform. Er erhält nach Trocknung und Brand
das Wanddickenmaß von 365 mm.
Es werden demgemäß die drei Aussparungen e (Vertiefungen) aus
dem dann gehärteten Ziegel gefräst und die Ober- und
Unterfläche auf Planziegelqualität planparallel geschliffen.
Dabei kann diese Aussparung e entweder entsprechend der
Darstellung in Fig. 3 in die zugehörige Lochung 17 münden,
wie dies auch auf der Seite 11 der Fall ist. Es kann aber
auch zwischen der Ausnehmung und der entsprechenden Lochung
ein dünner Hilfssteg stehenbleiben, wodurch die Wärmebrücke
dort nur unwesentlich verbreitert wird. Der Hilfssteg dient
dabei vorteilhaft als feste Begrenzung für die Verfüllmasse.
Entsprechend der Fig. 3 werden die bis dahin noch
unverfüllten Ziegel auf einem geeigneten Band in Reihe
gesetzt und beispielsweise mit hochwärmedämmendem,
bindemittelgebundenem Ziegel- (gemäß der deutschen
Patentanmeldung P 197 08 779.5) bzw. Lehmleichtschaum
verfüllt. Leichtschaum kann heute mit einem λR von 0,04 W/mK
erstellt werden. Das entspricht der Wärmedämmung von Styropor
oder Mineralwolle. Diese Verfüllung ist aus Fig. 4
ersichtlich, wobei sieben Lochreihen mit Wärmedämmung
erkennbar sind.
Man kann u. U. durch entsprechende Gegenmaßnahmen natürlich
das zuvor erläuterte Schwindmaßproblem vernachlässigen und im
Hinblick auf eine wirtschaftlichere Herstellung in beiden
Stoßflächen 10 und 11 schon beim Rohling in der Ziegelpresse
die Vertiefungen in der beschriebenen Weise vorsehen, d. h.
also entweder unter Belassung eines Hilfssteges 20, der
natürlich auch auf der entgegengesetzten Seite 11 vorgesehen
werden kann, oder dadurch, daß die Vertiefungen offen in die
angrenzenden Verfüllkanäle münden, wie dies in den
Zeichnungen an der Stoßfläche 11 der Fall ist.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, wie zwei Ziegel in einer Stoßfuge S
mit den Stoßfugenverzahnungen ineinandergesetzt sind und
dabei die Vorsprünge 12' in die zugehörigen Vertiefungen 14'
und die Vorsprünge 12 in die zugehörigen Vertiefungen e
eingreifen.
Aus Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie aus Fig. 3
ersichtlich, jedoch mit vollständig verfüllter Lochung und
einer schematischen Darstellung des Wärmestromverlaufs in den
Ziegelstegen. Die Wärmeleitzahl des hochporösierten
Ziegelstegs kann heute mit einem λR von 0,33 bis deutlich
unter 0,20 W/mK produziert werden. Jedoch ist diese
Leitfähigkeit verhältnismäßig groß zu der des Schaumes
(0,30 zu 0,04 = 7,5fach höher). Deshalb ist es wichtig,
diese relativ großen Wärmeleitbrücken der Ziegelstege zu
minimieren. Die beiden Ziegel A und B leiten nur im Bereich
der Lochreihe 1 und 7 jeweils mit ihren Verzahnungsstegen
12'. Durch die Erfindung ist es jedoch gelungen, daß ab
Lochreihe 2 bis 6 die sozusagen zweispurige Ziegelstegbahn
auf eine einspurige Wärmeleitbahn reduziert wird und somit
die "Wärmebrücke Ziegelsteg" in den Berührungsebenen der
einzelnen Ziegel zueinander halbiert werden. Jeder Ziegel hat
ab Reihe 2 bis 6 nur jeweils einen Mittelsteg und einen
Außensteg. Außerdem ist der Wärmestromverlauf im verfüllten
Ziegel über die in Fig. 1 bezeichneten Stege 18 dargestellt,
jedoch ohne Berücksichtigung des Wärmestromes, der natürlich
auch in der Verfüllung erfolgt. Jedoch erfolgt der
Hauptwärmestrom mäanderartig auf Umwegen um die Verfüllungen
19 herum.
Der insbesondere mit Ziegelleichtschaum verfüllte Ziegel ist
im Hinblick auf die Wärmedämmung über das zuvor Erwähnte noch
weitgehend verbessert. Dies ergibt sich aus folgender
Tabelle.
Je gegensätzlicher die beiden Stoffe Ziegelsteg und
Ziegelschaum sind, desto günstiger ist das Schalldämm-Maß.
Die Dämpfung des Ziegelschaumes hebt die sonst im Ziegel
vorhandene Dickenresonanz zum Teil wieder auf, so daß neben
den außerordentlich verbesserten Wärmedämmeigenschaften auch
die Schalldämmeigenschaften wesentlich verbessert sind bei
dem mit Ziegelleichtschaum verfüllten Ziegel. Durch die
Verfüllung mit Ziegelleichtschaum tritt ein gewisser
Homogenisierungseffekt ein, so daß der Ziegel wie ein
Porenbeton reagieren wird und mit einer Rohdichte von
0,8 kg/cdm zumindest ein Schalldämm-Maß nach DIN 4109,
Tabelle 1 von 50 dB erreicht. Dies bedeutet eine sieben- bis
achtfache Verbesserung des Schalldämm-Maßes gegenüber
vergleichbaren Ziegeln.
Zugleich eignet sich der Ziegel als Brandwand und erfüllt die
Vorteile an Baubiologie, -ökologie und -wirtschaftlichkeit
entsprechend der Beschreibung in der deutschen
Patentanmeldung P 197 08 779.5.
Claims (14)
1. Ziegel, insbesondere Wärmedämmziegel, mit an
entgegengesetzten Stoßflächen (10, 11), angeordneten
Stoßfugenverzahnungen und einer verfüllbaren Lochung,
deren Verfüllkanäle hinsichtlich ihrer axialen
Erstreckung im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen
und im wesentlichen senkrecht zur Ober- und Unterfläche
verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den Stoßflächen (10) des Ziegels die Vertiefungen (e)
der Stoßfugenverzahnung derart vorgesehen sind, daß zum
angrenzenden Verfüllkanal entweder kein Außenquersteg
oder aber nur ein im Verhältnis zum Außenquersteg der
Vorsprünge der Stoßfugenverzahnung schmaler Hilfssteg
(20) verbleibt.
2. Ziegel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die verfüllbare Lochung in Richtung im wesentlichen
senkrecht zur Verbindungssenkrechten zwischen den
Stoßflächen (10, 11) eine Vielzahl von Lochreihen bildet
und in jeder Lochreihe mindestens zwei
aneinandergrenzende und durch Quer- (18, 12, 12') und
Längsstege (18') begrenzte Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17')
angeordnet sind.
3. Ziegel nach Anspruch 1 und/oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') im Querschnitt im
wesentlichen rechteckig ausgebildet sind.
4. Ziegel nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Querstege (18) zwischen den Verfüllkanälen (15, 15;
16, 17; 16, 17') benachbarter Lochreihen in Richtung der
Längserstreckung der Lochreihen versetzt zueinander
angeordnet sind.
5. Ziegel nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Querstege (18) dünner sind als die Längsstege.
6. Ziegel nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Summe der Dicke der Querstege (12, 12', 18) pro
Lochreihe <= 120 mm/m beträgt.
7. Ziegel nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Summe der Dicke der Querstege (12, 12', 18) pro
Lochreihe zwischen 60 und 100 mm/m beträgt.
8. Ziegel nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
pro Lochreihe zwei Querstege (12, 12', 18) vorhanden
sind.
9. Ziegel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') mit einem Dämmaterial
(19) verfüllt sind.
10. Ziegel nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') mit einem
Ziegelleichtschaum (19) gemäß der deutschen
Patentanmeldung P 197 08 779.5 verfüllt sind.
11. Ziegel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Vertiefungen (e) der Stoßfugenverzahnung nur in der
Seitenwand (10) eingefräst sind, die beim Trocknungs- und
Brennvorgang aufliegt.
12. Verfahren zum Herstellen eines mit einer verfüllbaren
Lochung und einer Stoßfugenverzahnung versehenen Ziegels,
insbesondere Wärmedämmziegels, durch Erzeugen eines
Rohlings in einer Ziegelpresse, durch anschließendes
Trocknen und Brennen des Ziegels, der dabei mit der Seite
im wesentlichen vollflächig auf einer Auflage aufliegt,
der die Stoßfugenverzahnung zugeordnet ist, und durch
eine Trocknungs- und Brennkammer bewegt wird, und durch
Anbringen der Stoßfugenverzahnung an der Auflagefläche
nach dem Trocknen und Brennen.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stoßfugenverzahnungs-Vertiefungen nach dem Trocknen
und/oder Brennen eingefräst werden.
14. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Lochung am Herstellungsort oder an der Baustelle
gegebenenfalls beim Erstellen des Mauerwerks verfüllt
werden kann.
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