CH699827B1 - Isolationsmauerstein. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen grossformatigen, perforierten Isolationsmauerstein, der als einziges Bauelement ohne Zusatz anderer Baustoffe und Konstruktionen, wie zum Beispiel Putze, Vertäfelungen, Blender und Isolationsschichten, eine tragende Aussenmauer bilden kann. Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein hat eine wetterresistente Aussenfläche. Diese kann, für einen besseren konstruktiven Wetterschutz durch Überdeckung der Setzfugen, schräg gestellt sein (Fig. 1 unten). Er hat 6 Flächen (Fig. 2 ). Die Ober- und Unterseite sind eben und durch das Raster der Öffnungen der vertikal verlaufenden Isolationshohlräume strukturiert (1). Eine der zwei Seitenflächen weist drei vertikale Nuten (2) in gleichem Abstand auf, die andere Seitenfläche hat die entsprechenden drei vertikalen Ausstellungen (3), die beim benachbarten Stein in die Nuten greifen. Beide Seitenflächen können ausserdem eine schmale vertikale Nut (4) nahe der Aussenfläche haben. In diese kann, zur besseren Abdichtung der Stossfuge, ein Kunststoffstreifen eingeschoben werden.

Description

  [0001]    Die vorliegende Erfindung betrifft einen grossformatigen, perforierten Isolationsmauerstein gemäss Patentanspruch 1, der als einziges Bauelement ohne Zusatz anderer Baustoffe und Konstruktionen, wie zum Beispiel Putze, Vertäfelungen, Blender und Isolationsschichten, eine tragende Aussenmauer bilden kann.

  

[0002]    Es wird auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Isolationsmauersteins gemäss Patentanspruch 5 und dessen Verwendung gemäss Patentanspruch 7 beschrieben. Grossformatige Hochlochziegel sind bereits aus der Industrie bekannt und werden zur Erstellung von Innen- und Aussenmauern verwendet. Diese stark perforierten Mauersteine erfüllen bereits ohne Zusatz von Isolationsschichten die entsprechenden Energie- und Wärmeschutzbestimmungen bei einem k-Wert von 0,3. Als Basis des erfindungsgemässen Isolationsmauersteins dient der Ziegel "AmbioTherm" der Ziegelei Groupe Morandi Frères S.A. in Corcelles-près-Payerne. Derartige Mauersteine sind als tragende Wände für den Einsatz bis zu fünf Etagen zugelassen.

  

[0003]    Ausserdem werden Ziegel in der Ausführung als Klinker mit höherer Resistenz als Baumaterial für die äussere Gebäudehülle verwendet. Diese auch als Backsteinfassaden bekannten Aussenwände prägen seit Jahrhunderten das Kulturlandschaftsbild vor allem in den Regionen, wo es keinerlei oder kaum Natursteinvorkommen gibt.

  

[0004]    Eines der Hauptanliegen der vorliegenden Erfindung ist es, diese beiden Haupteinsatzgebiete der Steine aus gebranntem Ton in ein und demselben Mauerstein zu vereinen. Die Aussenwand aus modernen Hochlochziegeln erhält in der Regel eine wandabschliessende Putzschicht oder eine vorgeblendete Fassade aus Klinkern oder Fassadenplatten auf einer Unterkonstruktion, da der Hochlochziegel, aufgrund des einfachen Brennvorgangs, nicht auf Dauer wetterresistent ist. Der doppelt gebrannte Klinker hingegen ist ein nahezu porenfreier Massivziegelstein, der extrem wetterbeständig und belastbar ist, aber sehr schlechte Wärmedämmwerte aufweist.

Figurenliste

  

[0005]    
<tb>Fig. 1 <sep>zeigt den erfindungsgemässen Isolationsmauerstein in den zwei Ausführungen: mit senkrecht stehender Aussenfläche (oben) und mit schräg gestellter Aussenfläche (unten).


  <tb>Fig. 2 <sep>zeigt die Ansichten des erfindungsgemässen Isolationsmauersteins: von oben (oben), von beiden Seiten (Mitte) und von vorne (unten)


  <tb>Fig. 3 <sep>zeigt schematisch eine mögliche Aussenwand, die aus erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen erstellt ist: Vertikalschnitt mit Fensteröffnung und Deckenanschluss (oben links), eine Fassadenansicht (oben rechts), zwei Horizontalschnitte durch die Mauerwerkslagen (unten).


  <tb>Fig. 4 <sep>stellen die erfindungsgemässen möglichen Herstellungsverfahren dar: Das Verfahren zur Erlangung einer schräg gestellten Aussenfläche (Fig. 4a), das Doppelstrangverfahren (4b).


  <tb>Fig. 5a bis d <sep>zeigen ein mögliches Fabrikationsprogramm für die Erstellung von Wänden aus erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen.

  

[0006]    Der Isolationsmauerstein nach Fig. 1ist tragfähig, isolierend, wetterbeständig, diffusionsoffen, nachhaltig und umweltfreundlich. Folgende äussere Merkmale kennzeichnen den Isolationsmauerstein: Er hat 6 Flächen (Fig. 2). Die Ober- und Unterseite sind eben und durch das Raster der Öffnungen der vertikal verlaufenden Isolationshohlräume strukturiert (1). Eine der zwei Seitenflächen weist drei vertikale Nuten (2) in gleichem Abstand auf, die andere Seitenfläche hat die entsprechenden drei vertikalen Ausstellungen (3), die beim benachbarten Stein in die Nuten greifen. Diese, dem Stand der Technik entsprechende, Verzahnung macht eine mörtelfreie Stossfuge möglich. Beide Seitenflächen können ausserdem eine schmale vertikale Nut (4) nahe der Aussenfläche haben. In diese kann, zur besseren Abdichtung der Stossfuge, ein Kunststoffstreifen eingeschoben werden.

   Die dem Innenraum zugewandte Fläche ist glatt und eben. Die dem Aussenraum zugewandte Fläche ist wetterfest ausgebildet und kann ebenfalls glatt und eben sein. Für erhöhten konstruktiven Wetterschutz und eine schuppenhafte Fassadenstruktur kann die Aussenfläche auch schräg gestellt sein (5). Dieses Prinzip ist aus dem Holzbau als "Stulpschalung" bekannt. Dabei kragt die obere Ziegellage bis max. 2 cm über die untere Ziegellage hinaus (6) und verdeckt somit die Setzfugen (Fig. 3). Eine integrierte Tropfkante (7) am nach aussen orientierten Rand der Unterseite des Isolationsmauersteins verhindert zudem das Eindringen von Niederschlagswasser in die Setzfugen.

  

[0007]    Die Isolationshohlräume beginnen jeweils erst im Abstand von min. 1.0 cm von der Aussen- bzw. Innenfläche. Diese unperforierten Massivschichten (8) an der Innen- und Aussenseite des Isolationsmauersteins sollen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Beanspruchung gewährleisten.

  

[0008]    Die Breite des Isolationsmauersteins kann entsprechend der üblichen Mindestwanddicken für Aussenmauern ab 36,5 cm betragen. Bei einem Isolationsmauerstein mit schräger Aussenfläche ist die Unterseite um den Abstand der Überdeckung der Setzfuge breiter als die Oberseite. Die Höhe des Isolationsmauersteins unterliegt dem gängigen Achtelmetersystem bei Mauerwerksverbänden, d.h. bei möglichst schmaler Setzfuge sollen 4 Lagen Mauerwerk einen Meter Wandhöhe ergeben. Die Länge des Isolationsmauersteins in Wandflucht kann ab 25 cm bis 50 cm und mehr betragen. Grenzen sind hier vor allem durch die technische Umsetzbarkeit existent. Vorzugsweise sollte die Länge dem Achtelmetersystem folgen und sich die Steine mittig überlappen (9).

   Bei einer Länge von 50 cm entspräche dies der Übertragung der Proportionen eines gängigen Doppelformatziegels in diesen Massstab. Ästhetisch gesehen, würde dies dem architektonischen Anspruch einer ausgewogenen Fassadengliederung gerecht werden.

  

[0009]    Bevorzugtes Material der vorliegenden Erfindung ist gebrannte Tonerde (Grobkeramik). Vorstellbar sind auch Materialien wie Poren- und Gasbeton, Leimholz, künstliche Steine aus Schlacke, Zementverbundstoffen etc. In der Folge werden die Eigenschaften des Isolationsmauersteins aus gebrannter Tonerde erörtert.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein ist energiesparend, da er sowohl Sonnenenergie als auch Heizenergie speichert und nach und nach ans Gebäude abgibt. Die Speicherleistung einer solchen Massivmauer reguliert Temperaturunterschiede und verhindert sommerliches Aufheizen der Räume.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein nutzt den Isolator Luft in seinen vielen abgeschlossenen Poren und Hohlräumen. Gemäss den thermischen Werten einer solchen Aussenwand kann auf weitere spezifische Isolationsmaterialien verzichtet werden.

   Auch steht der Isolationsmauerstein für akustischen Schutz gegen Aussengeräusche.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein ist diffusionsoffen. Kondensationsschäden und ungesundes Raumklima durch verhinderten Wasserdampfaustausch werden unterbunden.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein ist alterungsbeständig. Eine solche Mauer bietet ein gutes Tragsystem für die Geschossdecken und weist höchste Brandschutzeigenschaften auf. Interieur und Einrichtungsgegenstände lassen sich problemlos fixieren.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein verhindert durch seine einfache Formgebung komplizierte und teure Herstellungsverfahren. Er ist mit gängigen Ziegelformaten der Euronorm kompatibel. Er senkt durch seine rationelle Verarbeitung auf der Baustelle die Baukosten.
Der Isolationsmauerstein stellt Tragwerk und Aussenfassade in einem.

   Dies ermöglicht einen neuen, ehrlichen und ästhetischen Umgang zwischen Konstruktion und Gestalt der Gebäude.
Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein ist aus natürlichem Rohstoff und umweltschonend. Wie seit mehreren tausend Jahren bedarf es nur der Tonerde und des Feuers zur Herstellung des Steins. Selbst nach Abbruch ist der Ziegel beim Wege- und Sportanlagenbau sowie zur Fabrikation anderer Produkte zu 100 Prozent rezyklierbar.

  

[0010]    Die Verfahren zur Herstellung des Isolationsmauersteins entsprechen im Wesentlichen denen der herkömmlichen Hochlochziegel. Es werden lediglich einige Verfahrensschritte ergänzt, die die Besonderheit dieser vorliegenden Erfindung begründen.

  

[0011]    Zur Herstellung des Isolationsmauersteins mit schräger Aussenfläche (Fig. 4a) könnte ein zweiter Schneidedraht vorgesehen werden. Nachdem, gemäss dem Stand der Technik, aus dem weichen Tonstrang (10), der die Presse (11) auf dem Förderband verlässt, die einzelnen Kuben mittels Draht (12) abgetrennt worden sind, könnten die Kuben in die stehende Position gekippt werden (13). Nun könnte ein weiterer Draht (14) von oben beginnend schräg nach unten einen flachen Tonkeil (15) von der Vorderfläche abschneiden. Dieser Restkeil würde wieder der Strangpresse zugeführt.

  

[0012]    Zur Herstellung einer wetterresistenten Aussenfläche des erfindungsgemässen Isolationsmauersteins werden nun drei verschiedene Vorschläge besprochen:
<tb>1.<sep>Es könnte, wie aus der Sanitärkeramik bekannt, eine Salzlösung auf die Aussenfläche des rohen Mauerziegels gespritzt werden. Beim Brennvorgang würde diese eine Glasur bilden, die die Fläche versiegelte und somit wasserundurchlässig machte.


  <tb>2.<sep>Die Brenntemperatur wäre entsprechend hoch, dass es, wie bei der Herstellung von Klinkern, zur Versinterung käme und somit der ganze Isolationsmauerstein wetter- und frostbeständig werden würde. Alternativ bestünde die Möglichkeit, nur die Aussenflächen einer erhöhten Bestrahlungstemperatur im Brennofen auszusetzen.


  <tb>3. <sep>Der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein könnte aus zwei verschiedenen Komponenten, sprich Tonmischungen, bestehen, die sich in der Strangpresse noch getrennt, erst hinter dem Durchpressrost vereinen (Fig. 4b). Der untere Tonstrang (16) würde den Ziegelkörper bilden mit der herkömmlichen Tonmischung und Papierbeigaben für die gewünschte Porosität. Der obere flache Tonstrang (17) könnte von schnell sinternder und dichter Zusammensetzung sein. Er bildet die spätere Aussenfläche des Isolationsmauersteins. Direkt hinter den beiden übereinander angeordneten Durchpressrosten (18) würde sich der flache obere Tonstrang auf den unteren legen. Mittels gezahnter Oberflächen und dem etwaigen Zugeben eines Klebemittels (19) fügten sich die beiden noch weichen Tonstränge ineinander.

   Erst im Brennofen kämen nun die unterschiedlichen Eigenschaften der Tonmischungen zum Tragen. Während die Aussenschicht homogen bleibt und versintert, verbrennen im Rest des Ziegels die Einschlüsse und hinterlassen viele Poren

  

[0013]    Die vorliegende Erfindung schafft neue und erleichterte Verarbeitungs- und Arbeitsbedingungen auf der Baustelle. Gleichfalls verlangt der erfindungsgemässe Isolationsmauerstein vom Facharbeiter ein Höchstmass an Präzision ab, da optional die Aussen- als auch die Innenseite der Mauern sichtbar bleiben können. Die Verwendung des erfindungsgemässen Isolationsmauersteins wird den Bauprozess weiter rationalisieren. Es bedarf nur noch einer Wandschale zur Erstellung einer ganzen Aussenwand. Es fällt kaum mehr Feuchtigkeit beim Rohbau an, da nur noch eine schmale Setzfuge erforderlich ist und auf Putze verzichtet werden kann. Theoretisch könnten Gebäude aus erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen gänzlich ohne Gerüst erstellt werden, da es an der Aussenfassade keinerlei Nacharbeiten gäbe.

  

[0014]    Die Arbeitsschritte zum Mauern von Wänden aus erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen entsprechen dem Stand der Technik bei grossformatigen Mauersteinen. (Yton, Gasbeton, Porenbetonsteine etc.) Die Paletten werden vom LKW mit dem Kran direkt auf die neue Geschossdecke gesetzt. Jedem Maurer ist ein elektrischer Lastenheber mit Schwenkarm zugeteilt. Mit dessen Greifzange holt der Maurer Stein für Stein von der Palette, schwenkt ihn zur Mauer und lässt ihn langsam auf die gewünschte Position nieder. Zwischen den Mauerwerkslagen soll eine schmale Klebemörtelschicht aufgebracht werden.

  

[0015]    Bei der Variante von erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen mit versiegelter Aussenfläche, z. B. durch Glasur, ist darauf zu achten, dass die äusseren ein oder zwei Reihen von Isolationslöchern (Perforierung) nicht vom Mörtel zugeschmiert werden. Dadurch soll auch bei dieser Variante die Diffusionsoffenheit der Mauer garantiert werden. Der zur Aussenseite der Mauer diffundierte Wasserdampf wird so über diese vertikalen Hohlräume zu den bis dort noch offenen Setzfugen transportiert. Es findet ein indirekter Austausch von Feuchtigkeit über die überdeckten Setzfugen statt.

  

[0016]    Für die Konstruktion von Gebäuden aus erfindungsgemässen Isolationsmauersteinen ist ein Fabrikationsprogramm von 8 verschiedenen Steinen ausreichend:
<tb>1.<sep>der normale Isolationsmauerstein (Fig. 1);


  <tb>2.<sep>der Eckstein mit zwei wetterfesten, gegebenenfalls schrägen Aussenflächen (Fig. 5a); und


  <tb>3.<sep>das spiegelverkehrte Gegenstück;


  <tb>4.<sep>ein voller Isolationsmauerstein mit einer Aussparung für Fenster- und Türleibungen (Fig. 5b); und


  <tb>5.<sep>das spiegelverkehrte Gegenstück;


  <tb>6.<sep>ein halber Isolationsmauerstein mit einer Aussparung für Fenster- und Türleibungen (Fig. 5c); und


  <tb>7.<sep>das spiegelverkehrte Gegenstück;


  <tb>8.<sep>ein in Längsrichtung halbierter Isolationsmauerstein (Fig. 5d), der den Stirnseiten der Geschossdecken vorgesetzt wird.

Claims (7)

1. Grossformatiger, perforierter Isolationsmauerstein, dadurch gekennzeichnet, dass er ohne Zusatz weiterer Baustoffe als porosierter Hochlochziegel eine tragende Aussenmauer bilden kann, dass wenigstens eine stehende Fläche wetterfest ausgebildet ist und dass die wetterfesten Flächen zur Überdeckung der Setzfuge schräg gestellt sein können.

2. Isolationsmauerstein gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Nut an jeder Seitenfläche nahe der Aussenfläche befindet, in die ein Dichtungsstreifen zur Abdichtung der Stossfuge eingeschoben werden kann.

3. Isolationsmauerstein gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der schräg gestellten Aussenkante eine Abtropfkante angeordnet ist.

4. Isolationsmauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er Isolationshohlräume mit einem Abstand von min. 1 cm von der Aussen- bzw. Innenfläche aufweist.

5. Verfahren zur Herstellung eines grossformatigen perforierten Isolationsmauersteins nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- der Isolationsmauerstein aus zwei verschiedenen Tonmischungen einer keramischen Rohmasse hergestellt wird, die jeweils Aussenfläche und den Körper des Mauersteins bilden,

- sich die Tonmischungen in zwei verschiedenen, übereinander angeordneten Strangpressen befinden,

- sich erst nach den Durchpressrosten ein weicher Tonstrang auf den anderen legt und sich somit noch vor dem Schneiden der Kuben mittels Stahldraht ein einziger Tonstrang auf dem Förderband befindet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Isolationsmauersteinen mit schräg gestellter Aussenfläche

- die gerade vom Tonstrang abgeschnittenen Kuben in die stehende Position gebracht werden

- ein weiterer Stahldraht, von oben beginnend im geneigten Winkel nach unten durch, einen Tonkeil von der späteren Aussenfläche des Mauersteins abtrennt.

7. Verwendung des Isolationsmauersteins nach einem der Ansprüche 1 bis 4

- für Aussen- und Innenwände von Gebäuden aller Art,

- für Mauern im Aussenbereich, zur Terrassierung und Einfriedung.