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Stranggepresster Hohlziegel
Die Erfindung betrifft einen stranggepressten Hohlziegel mit im Sinne der Vergrösserung des Wär- mestromwegesdurch den Scherben quer zur Wärmebeaufschlagungsrichtung langgestreckten, reihenweise gegeneinander versetzten und durch gleich dick verlaufende Scherbenstege voneinander getrennten, in der Mitte dicken und nach beiden Enden hin sich verjüngenden Hohlräumen, deren mittlere Dicke der Scherbenstegstärke, entsprechend der im folgenden dargelegten Lehre über die Erzielung einer thermisch günstigen Wirkung, angepasst ist und deren Verhältnis von Länge zu grösster Dicke mindestens 4 : 1 beträgt.
Es ist bekannt, dass sich langgestreckte und gegeneinander versetzte Hohlräume günstig auf das Wärmedämmvermögen des Ziegels auswirken, wenn die Längserstreckung und der gegenseitige Versatz der Hohlräume in aufeinanderfolgenden Hohlraumreihen etwa quer zur Wärmebeaufschlagungsrichtung gegeben ist. Auf diese Weise wird nämlich der Wärmestrom durch den Scherben immer wieder abgelenkt und damit gezwungen, grössere Wege zurückzulegen, als der einfachen Ziegeldicke entsprechen würde.
Vergrössernd auf den Wärmeleitwiderstand wirkt sich natürlich auch die Verkleinerung der Scherbenstärke aus. Mit der im Zuge der Verbesserung der Materialaufbereitungsmethoden möglich geworde- nen Verkleinerung der Scherbenstärke hat man aber vielfach die Hohlraumbreite bis auf das im Hinblick auf die Mörteleintropfung zulässige Mass vergrössert und begrüsste die damit verbundene Verminderung des Ziegelgewichtes.
Diese Entwicklung liegt indessen nicht in der Richtung eines optimal erzielbaren Wärmeschutzes, sondern letzterer ist vielmehr bei relativ engen Hohlräumen zu suchen, wie sich im folgenden erweist.
Fasst man den Ziegel mit den versetzten Hohlräumen für die Überlegungen zunächst als ein Paket von Scherbenplatten mit zwischen den Platten eingefügten gleichdicken Luftschichten gemäss Fig. 2 der Zeichnungen auf und nimmt man die Annahme vorweg, dass die von Luftschicht zu Luftschicht versetzt angeordneten Scherbenverbindungsstege im Vergleich zur Dicke der Luftschicht realtiv weit voneinander entfernt liegen (vgl. Fig. 3a), so ist leicht einzusehen, dass die Luftschichten an der Wärmeleitung durch den Ziegel auch beteiligt sind. Für eine qualitative Untersuchung des Falles ist die Kenntnis der äquivalenten Wärmeleitzahl von lotrechten Luftschichten in Abhängigkeit von ihrer Dicke d erforderlich.
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d/kd gemäss der zweiten Spalte der Tafel I.
Aus diesen Werten errechnen sich die äquivalenten Wärmeleitzahlen Xd der dritten Spalte. Schliesslich gelte der in der vierten Spalte angeführte Wert als Wärmeleitzahl für die gegen Null gehende Schichtdicke. Dieser Wert ist dem VDI-Wärmeatlas für 200C entnommen. Fig. l der Zeichnungen zeigt den nur schwach gekrümmten Verlauf der durch die also bekannten Werte gelegten Kurve und soll als Rechtfertigung für eine lineare Interpolation zur Ermittlung von Zwischenwerten dienen.
Eine solche Interpolation ist nämlich bei der Errechnung der Werte Ad in der dritten Spalte der Tafel II angewendet
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worden.
TafelI :
EMI2.1
<tb>
<tb> d <SEP> d/#d <SEP> #d
<tb> cm <SEP> m2h /kcal <SEP> kcal/mh
<tb> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,221
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 135 <SEP> 0, <SEP> 0370
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 179 <SEP> 0, <SEP> 0560 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 202 <SEP> 0, <SEP> 0990
<tb> Quelle <SEP> Önorm <SEP> 8110 <SEP> VDIWärmeatlas
<tb>
Tafel n :
EMI2.2
<tb>
<tb> #s <SEP> inkcal/mh
<tb> d <SEP> #d <SEP> 0,5 <SEP> 0,6
<tb> cm <SEP> cm <SEP> kcal/mh <SEP> Ap <SEP> in <SEP> kcal/mh
<tb> 0, <SEP> 3 <SEP> 0,0310 <SEP> 0, <SEP> 075 <SEP> 0,076
<tb> 0, <SEP> 4 <SEP> 0,0340 <SEP> 0, <SEP> 070 <SEP> 0,071
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 0370 <SEP> 0, <SEP> 069 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 070 <SEP> X <SEP>
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 0408 <SEP> 0, <SEP> 070 <SEP> 0, <SEP> 071 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 0445 <SEP> 0, <SEP> 072 <SEP> 0, <SEP> 073 <SEP>
<tb> 0,8 <SEP> 0, <SEP> 0483 <SEP> 0,074 <SEP> 0,075
<tb> 0, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 0310 <SEP> 0, <SEP> 090 <SEP> 0, <SEP> 092 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 4 <SEP> 0,0340 <SEP> 0,083 <SEP> 0, <SEP> 085
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> X <SEP> 0,0370 <SEP> 0, <SEP> 081 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 082
<tb> 0, <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 0408 <SEP> 0,
081 <SEP> X <SEP> 0, <SEP> 082 <SEP> X <SEP>
<tb> 0,7 <SEP> 0,0445 <SEP> 0,082 <SEP> 0,083
<tb> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 0483 <SEP> 0, <SEP> 084 <SEP> 0, <SEP> 085 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 0340 <SEP> 0, <SEP> 101 <SEP> 0, <SEP> 104 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 0370 <SEP> 0, <SEP> 097 <SEP> 0, <SEP> 099 <SEP>
<tb> 1, <SEP> 0, <SEP> 6X0, <SEP> 04080, <SEP> 096 <SEP> 0, <SEP> 098 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 7 <SEP> # <SEP> 0,0445 <SEP> 0,096 <SEP> # <SEP> 0,098 <SEP> #
<tb> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 0483 <SEP> 0, <SEP> 097 <SEP> 0, <SEP> 099 <SEP>
<tb> 0, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 0520 <SEP> 0, <SEP> 098 <SEP> 0, <SEP> 100 <SEP>
<tb>
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Tafel III :
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<tb>
<tb> Às <SEP> in <SEP> kcal/mh
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> d, <SEP> X <SEP> \ <SEP> \ <SEP> \ <SEP>
<tb> s <SEP> o <SEP> t <SEP> g <SEP> p <SEP> g <SEP> p <SEP>
<tb> cm <SEP> cm <SEP> cm <SEP> kcal/mh <SEP> kcal/mh <SEP> kcal/mh <SEP> kcal/mh
<tb> 5 <SEP> 0,0400 <SEP> 0,0480
<tb> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 6 <SEP> 0,0278 <SEP> 0,069 <SEP> 0,0333 <SEP> 0,070
<tb> 8 <SEP> 0,0156 <SEP> 0, <SEP> 0188
<tb> 6 <SEP> 0,0486 <SEP> 0, <SEP> 0584
<tb> 0,7 <SEP> 0,55 <SEP> 8 <SEP> 0,0273 <SEP> 0,081 <SEP> 0,0328 <SEP> 0,082
<tb> 10 <SEP> 0, <SEP> 0175 <SEP> 0, <SEP> 0210
<tb> 8 <SEP> 0, <SEP> 0516 <SEP> 0, <SEP> 0619 <SEP>
<tb> 1,0 <SEP> 0, <SEP> 65 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 0330 <SEP> 0,096 <SEP> 0, <SEP> 0396 <SEP> 0, <SEP> 098 <SEP>
<tb> 12 <SEP> 0, <SEP> 0229 <SEP> 0, <SEP> 0275
<tb>
Mit Bezug auf Fig.
2, die Paarung einer Scherbenschicht von der Stärke s mit einer Luftdämm- schicht von der Dicke d darstellend, gilt entsprechend der Serienschaltung von zwei Wärmeleitwiderständen bei einem Wärmefluss in der Pfeilrichtung die Beziehung
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Aus Tafel II ist die Auswertung dieser Formel mit für zwei verschiedene Tonziegelmaterialien geltenden Wärmeleitzahlen As des Scherbens zu entnehmen. Man erkennt an den mit einem Stern versehenen Werten, dass die Wärmeleitzahlen Ap des betrachteten Systems für nach dem heutigen Usus der Hohlraumgestaltung relativ klein erscheinende Werte von d ein Minimum erreicht. Man erkennt ferner, dass kleineren Scherbenstegstärken kleinere Werte der Wärmeleitzahl zugeordnet sind.
Beim heutigen Stand der Aufbereitungstechnik sind im allgemeinen Scherbenstegstärken von etwa 7 mm mit einem für Massenware wirtschaftlich vertretbaren Aufwand durchaus zu erreichen. Die Entwicklung zu noch kleineren Stegstärken ist jedoch im Gange. Jedenfalls ist die Dicke d der Luftschicht für den Optimalfall schon so klein, dass die ihr entsprechenden Mundstückkeme zur Aufnahme ihrer Befestigungselemente zumindest örtlich Erweiterungen aufweisen müssten. Dies scheint umsomehr erforderlich, als nach den weiteren Überlegungen die Schlitze möglichst langgestreckt sein sollen und damit auch beim Verpressen erhebliche Reibkräfte am Umfang der langen Mundstückkeme, verursacht durch den vorbeigleitenden Materialstrang, auftreten, die von dementsprechend stark dimensioniertenBefestigungsele- menten aufzunehmen sind.
Gegenüber für den Zweck etwa denkbaren Hohlräumen, bestehend aus parallelflankig begrenzten engen Schlitzen, paarweise diametral ausgehend von einer etwa kreisförmigen, örtlichen, jeweils auf Lücke der benachbarten Hohlraumreihen liegenden Erweiterung (Fig. 3b) wurden in einem früher angemeldeten Patent Hohlräume in Form schlanker Rauten (Fig. 3c) als zweckmässig angegeben, da letztere einen günstigen Spannungsverlauf sowohl im Formling beim Verpressen, Trocknen und Brennen, als auch im Scherben des verbauten Ziegels gewährleisten.
Weitere Vorteile werden erzielt, wenn gemäss der Erfindung Hohlräume gewählt werden, welche die Form stumpfwinkeliger, vorzugsweise gleichschenkeliger Dreiecke besitzen (Fig. 3d). Von Dreiecken möge auch dann noch gesprochen werden, wenn die Spitzenden abgestumpft und die Ecken etwa aus presstechnischen Gründen verrundet sind. Die
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Vorteile dieser Gitterart liegen insbesondere darin, dass das Gitter durchlaufende Fluchten von Schel- benstegen aufweist, welche vertikal durchgeheir und bereits unmittelbar nach dem Verpressen dem Formling eine gute Standfestigkeit verleihen. Bei Langlochziegeln erweisen sich diese Stege ausserdem noch für die Tragfunktion des Ziegels in der Wand besonders vorteilhaft.
Die für das Paket von Scherbenplatten mit zwischen den Platten eingefügten gleichdicken Luftschichten angestellten Überlegungen behalten indessen ihre Gültigkeit auch für die erfindungsgemässen Hohlräume, wenn man d als die mittlere Dicke des Hohlraumes auffasst. Unter der mittleren Dicke sei die Fläche geteilt durch die Länge des Hohlraumes verstanden.
Von einer mittleren Hohlraumdickemit thermischgünstiger Wirkung kann auch dann noch die Rede sein, wenn vom mathematischen Optimalwert geringfügig abgewichen wird, wie z. B. durch Aufteilung der Kemreihen auf eine genormte Ziegelbreite. Aus Tafelt ist zu erkennen, dass beispielsweise selbst Abweichungen von etwa 0, 1 cm nach unten oder 0,2 cm nach oben den Ap-Wert kaum erheblich ver- ändern, wobei noch zu bedenken ist, dass dieser Wert selbst wieder nur eine Komponente der spezifischen Leitfähigkeit des Ziegels bildet.
Neben dem Wärmestromweg senkrecht zu den Scherbenplatten und den Luftschichten ist noch der Weg ausschliesslich über das Scherbengitter, welches schematisch in der Fig. 3a der Zeichnungen dar-
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Länge t/2, der Stärke s und der Tiefe 1 m dar. Die beiden andern Faktoren berücksichtigen die Anzahl der im Einheitswürfel von 1 m = 100 cm Seitenlänge im Hinblick auf den Wärmestrom in Serie und parallel geschalteten Scherbenstege von der Länge t/2.
Für die Gittervariante nach Fig. 3 d mit den gegenständlichen stumpfwinkelig- dreieckigen Hohlräumen von einer mittleren Dicke, wie oben definiert, gelten grundsätzlich die gleichen Überlegungen.
Die Tafel m wurde für die nach Tafel n optimalen Luftschichtdicken do erstellt und enthält die Werte für diese Fälle in Gegenüberstellung zu den entsprechenden vorermittelten Werten von Xp. Die beiden Wännestromwege sind gewissermassen als nebeneinander existent zu betrachten. Für die etwa in Frage kommenden und in der Tafel angeführten Bereiche der Luftschlitzteilung t zeigt sich, dass dem Weg über das Scherben-Luft-Paket selbst bei optimaler Wahl der Luftschichtdicken entsprechend den höher liegenden Xp-Werten der grössere Anteil des Wärmetransportes zukommt.
Eine einigermassen ins Gewicht fallende Verbesserung der Wärmedämmung des Ziegels mit Hilfe der Verringerung der schon von vornherein vergleichsweise kleineren Werte der Wärmeleitzahl Ag, die dem Wärmestromweg über das Scherbengitter zugehört, ist nur durch die Wahl verhältnismässig grosser Schlitzteilungen möglich.
Die Überlegungen führen also, wie oben vorweggenommen, nicht nur zu an sich engen, sondern auch zu relativ langgestreckten Schlitzen. Dies ist die Erklärung dafür, dass sich die Erfindung auf solche Hohlziegel mit stumpfwinkelig-dreieckigen Hohlräumen bezogen wissen will, deren Verhältnis von Länge zu grösster Dicke mindestens 4 : 1 beträgt.
Bei der Wahl von Hohlräumen mit einem Achsenverhältnis von mindestens 4 : 1, die zusammen mit der dargelegten grundsätzlichen Abstimmung der mittleren Hohlraumdicke auf die kleinstmögliche ScherbenstärkeeinehoheDämmwirkungdes Ziegels sichert, bedarf es unter Umständen besonderer Massnahmen für die Verfestigung des Ziegelgitters im Hinblick auf die Festigkeit des Formlings während der verschiedenen Fertigungsstadien sowie auf die an den Ziegel im Mauerwerk statisch zu stellenden Ansprüche.
Gemäss der Erfindung wird daher vorgeschlagen, in einzelne über das vorgezeichnete Ziegelgitter regelmässig verteilte Hohlräume jeweils einen Scherbensteg in der Breitenachse einzufügen, wodurch der betreffende stumpfwinkelig-dreieckige Hohlraum in zwei spitzwinkelig-dreieckige Hohlräume unterteilt erscheint.
Im besonderen empfiehlt die Erfindung die regelmässige Einfügung der Scherbenstege in der Weise, dass ein wabenartiges Scherbennetz die Gitterung durchsetzt.
Ein anderer Erfindungsvorschlag sieht vor, dass der gegenseitige Versatz der Hohlräume auf die Schenkelseite der stumpfwinkelig-dreieckigen Hohlräume beschränkt ist.
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Die Umfassungen allfälliger Grifflöcher und Randnuten sollen erfindungsgemäss den Scherbenstegen des ungestörten Ziegelgitters folgen. Hiedurch kann das thermisch und statisch günstige Ziegelgitter weitestgehend erhalten bleiben.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer Anwendung sind in den Zeichnungen in den Fig. 4 bis 7 Ansichten auf die Schnittflächen von vier verschiedenen erfindungsgemäss ausgebildeten Hohlzie- geln dargestellt, wobei die mit a bezeichneten Teilfiguren jeweils das Schema unter Hervorhebung in- teressanter Merkmale erkennen lassen, während die mit b bezeichneten die praktische Ausführung der- selben zeigen.
Bei den Fig. 4 bis 6 handelt es sich um Formen, die vorwiegend als Hochlochziegel in Frage kom- men, Fig. 7 ist als Langlochziegel gedacht. Die Wärmebeaufschlagung ist auf die Aussenfläche ent- sprechend der kleinen Ziegelseite anzunehmen. Die Aussenflächen sind übrigens auch an den eingelas- senen Putzhaftrillen zu erkennen. Aus der Darstellung gehen die allenfalls durch Querstege unterteilten
Hohlräume in der Form stumpfwinkelig-gleichseitiger Dreiecke und die zwischen ihnen liegenden
Scherbenstege klar hervor. Die Hohlräume sind jeweils so gelegt, dass die Scherbenstege zwischen den
Hohlräumen gleichdick verlaufen.
Während der Versatz der im vorgezeichneten Ziegelgitter liegenden stumpfwinkelig-dreieckigen Hohlräume bei der Ziegelform nach Fig. 4 vollständig und bei jener nach Fig. 5 vollständig, mit Ausnahme in der Mittelebene, gegeben ist, ist dieser bei den Formen nach Fig. 6 und 7 durchwegs auf die
Schenkelseite der Dreieckshohlräume beschränkt.
In den Fig. 4 und 5 sind einzelne über das vorgezeichnete Ziegelgitter regelmässig verteilte stumpfwinkelig-dreieckige Hohlräume jeweils durch einen in der Breitenachse eingefügten Scherbensteg - geteilt, so dass dort zwei spitzwinkelig-dreieckige Hohlräume --2-- erscheinen. Bei der Ziegelform nach Fig. 5 geschieht dies in solcher Weise, dass ein festigkeitsmässig günstiges, wabenartiges Scherbennetz die Gitterung durchsetzt, das durch die Darstellung der Fig. 5a besonders hervorgehoben wird.
Bei den Hohlziegeln nach Fig. 6 und 7, bei denen der Hohlraumversatz auf die Schenkelseite der Dreieckshohlräume beschränkt ist, besteht von sich aus ein wabenförmige Netz, welches die Gitterung durchzieht. In Fig. 6a wurde dieses als für den Hochlochziegel und dessen Knickfestigkeit von massgebender Bedeutung durch verstärkte Linien markiert. Für den Langlochziegel nach Fig. 7 hat das Wabennetz insofern seine Bedeutung, als es die vertikal durchlaufenden und in erster Linie tragenden Scherbenstege absteift und deren Knicklänge verkürzt. Dies verdeutlicht insbesondere Fig. 7a.
Innerhalb der presstechnischen Möglichkeiten mag es vorteilhaft sein, die vertikalen, also tragenden Stege dicker auszuführen als die übrigen Stege, wie dies aus Fig. 7b ersichtlich ist. Hiedurch wird die Forderung, die an das Ziegelgitter hinsichtlich der thermisch günstigen Wirkung im Sinne der Erfindung gestellt wird, nicht zerstört. Aus Tabelle n ist nämlich zu erkennen, dass geringfügig veränderten Scherbenstärken kaum veränderte Hohlraumdicken als optimale Hohlraumdicken zugehören.
Wie bei der betreffenden Lockerung allfällige Ausnehmungen im Ziegel gestaltet werden können, wobei die Umfassungen Scherbenstegen des ungestörten Ziegelgitters folgen, zeigt Fig. 5 und. 7 für Rand- nuten --3-- und Fig. 6 für Grifflöcher --4--, welch letztere eventuell auch nur für die Zinken eines Gabelgreifers bemessen sein können. In Fig. 5, bei der es sich um einen Hochlochziegel handelt, hat die Randnut --3-- die Funktion einer Öffnung zur Mörtelfüllung anstelle einer Stossfugenvermörtelung oder zur Aufnahme eines einsteckbaren Elementes zur Abdichtung der Stossfuge.
Bei dem Langlochziegel Fig. 7 bezweckt die Randnut --3-- die Markierung der Unterbrechung der Lagerfugenvermörtelung und daneben eine Verlängerung des Wärmestromweges über den Randscherben.
Nach dem Wesen des die Erfindung bestimmenden Ziegelgitters bleibt der Lochanteil an der Ziegelquerschnittsfläche in niedrigen Grenzen. Hieraus ergibt sich eine verhältnismässig hohe Rohdichte. Das bedeutet, dass der Ziegel eine hohe Tragfähigkeit und neben dem erörterten hohen Wärmedämmvermögen auch noch die Vorzüge eines hohen Wärmespeicher- und Schalldämmvermögens aufweist.
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