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od. dgl. gefertigt ist und die unterschiedliche Wärmedurchlasswiderstände aufweisen, wobei das Dammverhältnis der beiden Längswände den Wert 1. 8 überschreitet.
Bekannte Schalungselemente für Mantelbetonwände sind aus zwei gleich starken Längswänden aus gleichem Material gebildet, die durch aus gleichen oder andern Werkstoffen bestehenden Stege miteinander im Abstand verbunden sind. Eine unter Verwendung derartiger Schalungselemente hergestellte Mantelbetonwand erfüllt die Hauptfunktionen einer Aussenwand, nämlich Tragfähigkeit, Wärmedämmung, Wetterschutz und Schalldämmung.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass Mantelbetonwände, die unter Verwendung von bekannten Schalungselementen errichtet sind, in ihren Eigenschaften keinesfalls als optimal angesehen werden können. In der Regel sind die Tragfähigkeit und die Wärmedämmfähigkeit eines Werkstoffes zueinander verkehrt proportional. Ebenso sind die Wärmedämmfähigkeit und die Schalldämmfähigkeit eines Werkstoffes zueinander verkehrt proportional. Auf Grund bauphysikalischer Überlegungen und Zuordnung der angegebenen Funktion dem dafür besonders geeigneten Werkstoff ergeben sich zur Erhöhung des Wärmeschutzes und des Schallschutzes für den Aufbau einer Wand folgende Richtlinien :
Zur Erreichung der erforderlichen Tragfähigkeit und eines hohen Wandgewichtes, durch das eine gute Schalldämmung erzielt wird, muss Kernbeton möglichst hoher Dichte und Festigkeit verwendet werden.
Der Zu-
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cm, R das mittlere Raumgewicht des Wandbaustoffes in kg/m3 und E der mittlere Elastiztätsmodul des Wandbaustoffes in kg/m2 ist. Um einen guten Schallschutz zu erzielen, soll die Koinzidenzfrequenz über 3000 Hz liegen.
Weiters soll die Wärmedämmung möglichst durch eine Dämmschichte an der Aussenseite der Wand erzielt werden, um dadurch die Wärmespeicherfähigkeit des Mauerwerkes und dessen relative Auskühlzeit zu erhöhen.
Auch soll dadurch die Bildung von Wasserdampfkondensation an den inneren Oberflächen der Schalungselemente herabgesetzt sowie die Wasserdampfkondensation an der Innenseite der errichteten Wand unbedingt vermieden werden. Durch Wasserdampfkondensation wird die Wand durchfeuchtet, wodurch deren Wärmedämmfähigkeit stark vermindert wird. Durch Wasserdampfkondensation an der Innenseite der Wand kann weiters der auf dieser vorgesehene Belag, z. B. Verputz, beschädigt werden, insbesondere kann eine Schimmelpilzbildung auftreten.
Dies kann insbesondere bei Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit der Fall sein.
Im Bestreben, die Wärmedämmung an der Aussenseite der Wand zu erzielen, sind Schalungselemente bekannt geworden, deren eine Längswand verstärkt ausgebildet und mit Luftkanälen versehen ist. Diese Elemente sind jedoch insofeme nachteilig, als deren Fertigung durch die besondere Formgebung kompliziert ist. Weiters sind die bekannten Elemente aus nur schlecht wärmedämmendem Material gefertigt.
Weiters sind auch Schalungselemente bekanntgeworden, ueren Längswände aus in ihrer Wärmedämmung unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. Diese Elemente sind insoferne nachteilig, als sie durch das Erfordernis zwei aus unterschiedlichen Materialien gefertigte Platten miteinander zu verbinden, in ihrer Fertigung ebenfalls kompliziert und daher teuer sind.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass die beiden Längswände aus dem gleichen wärmedämmenden Material gefertigt sind. wobei das Verhältnis der Wärmedurchlasswiderstände der Längswände zwischen 1, 8 und 3, 0 liegt.
Bei einer Wand, die aus derartigen Schalungselementen errichtet ist, sind die Längswände der Schalungselemente mit der grösseren Wärmedämmung an der Aussenseite und diejenige mit der geringeren Wärmedäm- mung an der Innenseite angeordnet.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Mantelbetonwand, die unter Verwendung von herkömmlichen Schalungselementen errichtet ist und den Verlauf der Temperatur, des Sättigungsdruckes und des Dampfdruckes über den Querschnitt dieser Wand, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Mantelbetonwand, die unter Verwendung von erfindungsgemässen Schalungselementen errichtet ist, ebenfalls mit dem Verlauf der angegebenen Werte, Fig. 3 ein Schalldiagramm, Fig. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Schalldämpfungseigenschaften einer Mantelbetonwand und Fig. 5 einen erfindungsgemässen Mantelbetonstein in Schrägansicht
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht eine Mantelbetonwand der Stärke m.
die unter Verwendung von herkömmlichen Schalungselementen errichtet ist, aus einer äusseren Schalungswand --1--, einer inneren Schalungswand --2-- und aus einem zwischen diese beiden Schalungswände eingebrachten Betonkern-3-- und ist an der Aussen- und Innenseite jeweils mit einer Verputzschichte --4-- versehen. Die äussere und innere Schalungswand weisen eine gleiche Stärke d auf. Unter der Voraussetzung, dass an der Aussenseite der Wand eine Temperatur von-20 C sowie eine relative Luftfeuchtigkeit von 85% und an der Innenseite der Wand eine Temperatur von +20 C und eine relative Luftfeuchtigkeit von 60% herrscht, tritt über den Querschnitt der Wand ein
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Temperaturverlauf auf, der durch die stark ausgezogene Linie --a-- gekennzeichnet ist.
Wie daraus ersichtlich ist, tritt im Verlauf der Temperatur von der Aussenseite der Wand nach innen in den beiden Verputzschichten - und im Betonkern --3--, da diese eine nur geringe Wärmedämmung bewirken, ein nur schwacher Temperaturanstieg auf, wogegen der Temperaturanstieg in der äusseren Schalungswand-l-und der inneren Scha-
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gefähr in der Mitte des Betonkernes --3--.
Der Verlauf des Sättigungsdruckes ist durch die strichlierte Linie --b-- wiedergegeben. Dessen Verlauf entspricht ungefähr dem Verlauf der Temperatur. Der Verlauf des unter den angegebenen Bedingungen herrschenden Dampfdruckes ist durch die punktierte Linie --c-- wiedergegeben. Da die Schalungswände-l und 2-der Dampfdiffusion einen nur geringen Widerstand entgegensetzen, hingegen der Betonkern der Dampfdiffusion einen hohen Widerstand entgegensetzt, ist der Verlauf des Dampfdruckes in den Schalungswänden nahezu konstant, wogegen er im Betonkern stark ansteigt.
Wie aus der Darstellung nach Fig. 1 ersichtlich ist, überschneiden sich die Kurven --b und c--, die den Verlauf des Sättigungsdruckes und des Dampfdruckes anzeigen und schliessen einen im Inneren der Wand liegenden Bereich --1-- ein. Da in diesem Bereich --1-- der Dampfdruck oberhalb des Sättigungsdruckes liegt, tritt eine Wasserdampfkondensation ein, die eine Durchfeuchtung der Wand über die Zone z zur Folge hat. Durch diese Durchfeuchtung der Wand wird deren Wärmedämmfähigkeit stark herabgesetzt. Weiters besteht die Gefahr, dass sich das Kondensat bis an die Innenseite der Wand ausbreitet und dort die erwähnte Beschädigung des Belages, z. B. des Verputzes, verursacht.
Soferne weiters der Nullpunkt der Temperatur innerhalb des Bereiches --1-- liegt, kann durch die Vereisung des Kondensates auch eine Schädigung des Betonkernes erfolgen.
An Hand der Fig. 2 ist erläutert, dass unter anderem der Bereich, derjenigen Zone, in der eine Durchfeuchtung der Wand auftritt, durch Schalungselemente nach der Erfindung wesentlich verkleinert werden kann. In
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den Fig. 1 und 2 die Summe der Stärken der Schalungswände sowie die Stärke des Betonkernes ebenfalls gleich.
Ein Unterschied besteht darin, dass im Beispiel nach Fig. l die Schalungsplatten--1 und 2-- gleiche Stärken - aufweisen, wogegen im Beispiel nach Fig. 2 die Schalungsplatten unterschiedliche Stärken --d1 und dz-- aufweisen, wobei die Schalungswand --11--, die an der Aussenseite der Mantelbetonwand liegt, wesentlich stärker ist als die Schalungswand die an der Innenseite der Mantelbetonwand liegt. Das Verhältnis der Stärken der beiden Schalungswände kann beliebig gewählt werden. Eine Grenze ist nur dadurch gesetzt, dass die Schalungswand-l'-aus wirtschaftlichen Gründen nicht beliebig verstärkt und die Schalungswand --21-- aus statischen Gründen, da sie ja die Funktion einer Schalung ausüben soll, nicht beliebig geschwächt werden kann.
Den Erfordernissen wird z. B. dadurch besonders gut entsprochen, dass die Schalungswand --11-- doppelt so stark ist als die Schalungswand --21--. Da die Summe der Stärken der Schalungswände und die Stärke des Betonkernes in den Beispielen nach den Fig. 1 und 2 gleich ist, wird bei einem Schalungselement zur Errichtung einer Wand nach Fig. 2 nicht mehr Material benötigt, als dies im Beispiel nach der Fig. 1 der Fall ist. Dennoch werden, wie nachstehend genauer erläutert ist, besondere Vorteile erzielt.
Wie aus der Kurve --c-- des Temperaturverlaufes in Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Temperatur insbesondere im Betonkern --3-- aber auch in der Schalungswand --21-- gegenüber der Fig. 1 angehoben und liegt der Nullpunkt im Inneren der Schalungswand --11 --. Dies bedeutet, dass die Wand insgesamt eine höhere Wärmemenge speichert, wodurch die relative Auskühlzeit vergrössert wird. Auch ist dadurch der Nullpunkt weiter aus der Zone der Kondensatbildung gerückt, wodurch die vorstehend erwähnte Gefahr vermieden wird. Wie weiters aus dem Verlauf der Kurve --b-- des Sättigungsdruckes und dem Verlauf der Kurve-c-des Dampfdruckes ersichtlich ist, schliessen diese einen Bereich --11-- ein, der wesentlich kleiner ist als der Bereich --1-- im Beispiel nach Fig. 1.
Dies bedeutet, dass eine Durchfeuchtung in einer Zone-z'-auftritt, die kleiner ist als die Zone - im Beispiel nach Fig. 1. Damit wird also die Durchfeuchtung der Mauer wesentlich vermindert, wodurch deren Wärmedämmfähigkeit verbessert wird.
An Hand der Fig. 3 ist die Abhängigkeit der Schalldämmzahl-R-- von der Schallfrequenz in einer Mantelbetonwand dargestellt. Die stark ausgezogene Kurve --d-- stellt die Sollkurve der Schalldämmung in den Frequenzbereichen 100 bis 3200 Hz laut ÖNORM B 8115 dar. Die punktiert dargestellte Kurve--e-- stellt diejenige Schalldämmung dar, die durch eine Mantelbetonwand erzielt wird, die z. B. unter Verwendung herkömmlicher Schalungselemente mit geringer dynamischer Steifigkeit der Innenwandung errichtet ist.
Es zeigt sich dabei, dass im Bereich oberhalb ungefähr 1000 Hz die Dämpfung infolge eines Resonanzeffektes in unerwünschter Weise stark abfällt, Die strichliert dargestellte Kurve --f-- stellt die Schalldämmung dar, die durch ein Mauerwerk, das unter Verwendung von erfindungsgemässen Schalungselementen errichtet ist, erzielt wird. Dabei liegt die Dämpfung bis zur Grenze des Messbereiches, die mit zirka 3200 Hz gegeben ist, oberhalb der Sollkurve d. Ein Abfall in der Dämpfung tritt erst in einem Frequenzbereich auf, der ausserhalb des Messbereiches liegt.
Die Erklärung für diesen Verlauf der Dämpfung liegt darin, dass bei der üblichen Art der Ausführung von
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Mantelbetonwänden die starke Schalungswand an der Innenseite der Mantelbetonwand den Resonanzeffekt, der auf den sogenannten Masse-Feder-Effekt zurückzuführen ist und der den Abfall der Dämmkurve bewirkt, begünstigt.
An Hand der Fig. 4 ist das Prinzip des Masse-Feder-Effektes erläutert. Für die Dämpfung der Schall-Längs- leitung im Betonkern ist die dynamische Steifigkeit Dämmaterials von Bedeutung. Dies ergibt sich aus der
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Steifigkeit, E den dynamischen Elastizitätsmodul des Dämmstoffes in kg/cm2, d die Dicke der Dämmschichte in cm und g das Gewicht des Verputzes in kg/m2 darstellt. Daraus ergibt sich, dass bei Erhöhung der dynami-
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dvnami-schem E-Modul die Grenzfrequenz erhöht wird und dadurch die Resonanzerscheinungen bei frequenzen auftreten, die nicht mehr im Messbereich liegen.
An Hand der Fig. 5 ist ein Schalungsstein nach der Erfindung dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, weist die Längswand-10-, die an der Aussenseite der Mantelbetonwand zu liegen kommen soll, eine wesentlich grössere Stärke auf, als die Längswand die an der Innenseite der Mantelbetonwand zu liegen kommen soll.
Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Steines liegt darin, dass die Länge 50 cm, die Höhe 25 cm und die Breite 30 cm beträgt, wobei die Stärke der inneren Längswand 4, 5 cm und der äusseren Längswand 9 cm beträgt.
Das Verhältnis der Stärken der inneren Längswand zur äusseren Längswand beträgt somit 2.
Mantelbetonschalungselemente der erfindungsgemässen Art sollen darüberhinaus das Erreichen eines erhöhten Wärmeschutzes ohne Aufbringung oder Einbringung zusätzlicher Dämmstoffe gewährleisten, wobei ein Wärmedurchlasswiderstand D = 1, 26 mh C/kcal der Wärmeschutzgruppe-III-- anzustreben ist. Beispielsweise ergibt eine Erhöhung des Wärmeschutzes von den Mindestwerten auf Werte der Wärmeschutzgruppe-III-- eine Ersparnis an Brennstoffverbrauch von 26go, abgesehen von den gleichzeitig verminderten Gestehungskosten für die Heizanlage.
Weiters ist anzustreben, dass die dynamische Mindeststeifigkeit der dünneren Wand 1220 kg/cm3 beträgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schalungselement für Mantelbetonwände, insbesondere Mantelbetonstein, bestehend aus zwei vollen, unterschiedlich starken Längswänden, die miteinander im Abstand verbunden sind, von denen mindestens eine auswärmedämmendemMaterial, mit\==0, 25kcal/mh C, z. B. Holzbeton, Blähbeton od. dgl. gefertigt ist und die unterschiedliche Wärmedurchlasswiderstände aufweisen, wobei das Dämmverhältnis der beiden Längswände den Wert 1,8 überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längswände (1'.2') aus dem gleichen wärmedämmenden Material gefertigt sind, wobei das Verhältnis der Wärmedurchlasswiderstände der Längswände zwischen 1, 8 und 3, 0 liegt.
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