DE10163994A1

DE10163994A1 - Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden, mehrschaligen Mauersteins sowie Mauerstein als solcher

Info

Publication number: DE10163994A1
Application number: DE2001163994
Authority: DE
Original assignee: Veit Dennert KG
Current assignee: Veit Dennert KG
Priority date: 2001-12-24
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2003-07-03

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden, mehrschaligen Mauersteins mit einer statisch tragenden Innenschale (1), einer internen Wärmedämmschale (3) aus einem Wärmedämmstoff und einer mechanisch stabilen, die Wärmedämmschale (3) schützenden Außenschale (4), weist folgende Verfahrensschritte auf: DOLLAR A - Bereitstellen der statisch tragenden Innenschale (2), der Wärmedämmschale (3) und der schützenden Außenschale (4) als vorgefertigte Bauteile, DOLLAR A - Verbinden der Wärmedämmschale (3) mit den anderen Schalen (2, 4), DOLLAR A - Einsetzen eines über alle drei Schalen (2, 3, 4) verlaufenden Zugankers (12) in jede Ausnehmung (13) und DOLLAR A - Einbringen einer Vergussmasse (16) in jede Ausnehmung (13) zum zugfesten Vergießen des Zugankers (12) in der Ausnehmung (13) mit allen drei Schalen (2, 3, 4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden, mehrschaligen Mauersteins mit einer statisch tragenden Innenschale, einer internen Wärmedämmschale aus einem Wärmedämmstoff und einer mechanisch stabilen, die Wärmedämmschale schützenden Außenschale. Ferner bezieht sich die Erfindung auf einen solchen Mauerstein selbst.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß Außenwände, die massiv aus einzelnen Mauersteinen gemauert sind, gemäß den geltenden bautechnischen Bestimmungen ebenso einen hohen Wärmeschutz aufzuweisen haben wie Gebäudewände, die aus ganzen Wandelementen erstellt sind.

Zur Erzielung der entsprechenden Wärmedämmeigenschaften gibt es nun verschiedene bekannte Alternativen zur Erzielung der entsprechenden Wärmedämmeigenschaften. So kann ein Stein als solcher homogen aus einem wärmedämmenden Material bestehen, was in der Regel durch eine niedrige Rohdichte des Steinmaterials erzielt wird. Bekannte Vertreter solcher Steintypen sind Porenbetonsteine oder Ziegelsteine mit einem hohen Anteil an Hohlräumen und Leichtbetonsteine aus Leichtzuschlagsstoffen.

Bei derartigen Mauersteinen ist eine gegenläufige Relation von Druckfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit gegeben, da mit geringerer Rohdichte des Steinmaterials auch seine Druckfestigkeit abnimmt. Dies bedeutet, dass zur Erzielung bestimmter statischer Tragfähigkeiten der Wand eine hohe Außenwanddicke bis z. B. 50 cm vorgesehen sein muß. Dies bedingt eine teure Bauweise und senkt bei gegebenen Außenmaßen eines Gebäudes die im Inneren erzielbare Nutzfläche erheblich.

Bekannt ist es ferner, die bautechnischen Funktionen der Tragstatik für das Gebäude einerseits und der Wärmedämmerung andererseits konstruktiv zu trennen, was durch sogenannte "Wärmedämmverbundsysteme" erreicht wird. Dort wird eine Wand aus statisch tragenden Steinen gemauert, wonach auf die Außenseite Dämmplatten beispielsweise aus Schaum- Polystyrol aufgebracht und anschließend mit einer Außenputzschicht belegt werden.

Nachteil dieser Bauweise ist zum einen die kostenintensive Montage der Wärmedämmschicht und das danach stattfindende Aufbringen einer gewebearmierten Putzschicht auf der Baustelle vor Ort, was der möglichst umfassenden industriellen Vorfertigung von Gebäudeteilen aus Rationalisierungsgründen zuwider läuft. Ferner ist die nur mit einer dünnen Putzschicht versehene, außenliegende Dämmung mechanisch empfindlich und bei einer Verwendung von Polyurethan- oder Polystyrol-Polymermaterial aus brandschutztechnischen Gründen nicht optimal.

Schließlich sind Mauersteine bekannt, bei denen Wärmedämmschichten in die innere Struktur integriert sind. So offenbart die DE 35 30 138 A1 einen Sandwich-Baustein für Außenmauerwerke, der dreischichtig aufgebaut ist. Es sind zwei identische Außensteinschichten mit höherer Druckfestigkeit vorgesehen, zwischen denen eine Kernschicht mit geringerer Druckfestigkeit, jedoch höherer Wärmeisolationsfähigkeit angeordnet ist.

Der vorbekannte Sandwich-Baustein weist zwei gleich dicke Schalen auf der Innen- und Außenseite auf, die durch eine wesentlich dickere Wärmeisolationsschicht miteinander verbunden sind. Insoweit besteht das Problem, daß die Funktion der Tragstatik nicht eindeutig der inneren oder äußeren Schale des Sandwich-Bausteines zugeordnet ist. Insoweit ist es wichtig, daß die zwischen Innen- und Außenschale des Steins durch Eingießen eingebrachte Wärmeisolationsschicht mit hoher Festigkeit angekoppelt ist, was durch besondere Strukturen und Profile, wie Oberflächenstege, Rippen und dergleichen zwischen den Schichten erreicht wird, um die gesamte Wanddicke zur Tragstatik heranzuziehen.

Problematisch bei solchen mehrschaligen Mauersteinkonstruktionen ist die zugfeste Kopplung der einzelnen Schalen aneinander. Darüber hinaus ist auch der Herstellungsprozeß insbesondere bei den aus DE 35 30 138 A1 bekannten Stein aufgrund des Anordnens der vorgefertigten Innen- und Außenschale und dem Eingießen der Wärmeisolationsschicht relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, einen wärmedämmenden, mehrschaligen Mauerstein sowie Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, der unter Erzielung guter Wärmedämmeigenschaften in statischer und herstellungstechnischer Hinsicht verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale in herstellungstechnischer bzw. durch die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale in konstruktiver Hinsicht gelöst. Erfindungsgemäß werden dabei vorgefertigte Bauteile für Innen-, Wärmedämm- und Außenschale bereit gestellt. Dadurch kann die Herstellung dieser einzelnen Bauteile in jeweils optimaler Weise für sich erfolgen. Es entfallen also beispielsweise Probleme, wie sie beim Angießen von feuchten Mauerstein-Grundstoff an eine vorgefertigte organische Dämmplatte und anschließenden hydrothermalen Aushärten des Grundstoffes auftreten würden. Den in einem Autoklaven auftretenden, hohen Temperaturen und Druckwerten halten nämlich beispielsweise Polystyrolplatten nicht stand.

Zur grundsätzlichen Verbindung der einzelnen Schalen wird vorzugsweise ein Klebeprozeß verwendet, der auch in der Bausteinherstellung zwischenzeitlich gut beherrschbar und rationell durchführbar ist. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit der Kopplung der drei Schalen ist es dann vorgesehen, eine oder mehrere Ausnehmungen in Dickenrichtung des Steines anzubringen, in die Zuganker eingesetzt und durch eine Vergussmasse fixiert werden. Diese Verfahrensschritte sind ebenfalls einfacher Natur und rationell durchführbar, was in herstellungstechnischer Hinsicht vorteilhaft ist. Gleichzeitig wird dadurch der Zusammenhalt des Mauersteins drastisch verbessert. Dadurch kann es bei Einsatz einer bestimmten Anzahl von entsprechend bemessenen Zugankern möglich sein, die Klebeverbindung zwischen den Schalen wegzulassen.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung in verfahrenstechnischer Hinsicht sind in den Unteransprüchen 2 bis 6, in konstruktiver Hinsicht in den Unteransprüchen 8 bis 14 angegeben. Weitere Erläuterungen hierzu sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines entsprechend hergestellten Mauersteins anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch einen Mauerstein in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2A-J eine schematische Darstellung aufeinanderfolgender Verfahrensschritte zur Herstellung des Mauersteins gemäß Fig. 1, und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Mauersteins in einer alternativen Ausführungsform in einem Fertigungszwischenschritt.
Wie aus Fig. 1 deutlich wird, besteht der mehrschalige Mauerstein 1 aus drei Schalen, die sich in Dickenrichtung D des damit zu erstellenden Mauerwerks aneinanderreihen. So ist zum Inneren hin eine statisch tragende Innenschale 2 vorgesehen, die aus einem üblichen Mauerstein-Grundstoff, wie beispielsweise Leichtbeton, Beton, Kalksandsteinmasse oder auch Ziegelton besteht. Zentrales Bauteil des Mauersteins 1 ist eine interne Wärmedämmschale, die im gezeigten Falle aus einer Wärmedämmplatte 3 aus Polystyrol-Schaumstoff gebildet ist. Da letztere relativ druckempfindlich ist, ist sie von einer außenliegenden, mechanisch stabilen Außenschale 4 geschützt, die wiederum aus einem Mauerstein-Grundstoff entsprechend der Innenschale 2 besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sollen die Innen- und Außenschale 2, 4 aus Kalksandstein bestehen. Die Dicke a der Außenschale 4 ist dabei um mindestens die Hälfte kleiner als die Dicke i der Innenschale 2 in Mauerstein-Dickenrichtung D, allerdings größer als die bei vorgefertigten Wandelementen oftmals bereits werkseitig aufgebrachten Außenputzschichten.
Die Verbindung zwischen den drei Schalen 2, 3, 4 wird - wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, jeweils durch Klebeschichten 5, 6 bewerkstelligt, die aus zwei unterschiedlichen Klebstoffen bestehen. So ist in Kreiszonen 7 ein Schmelzkleber vorgesehen, dazwischen liegen horizontal und vertikal sich kreuzende Streifenzonen 8, die aus einem Klebemörtel bestehen. Die der Dämmschale 3 zugewandten Klebeflächen 9, 10 von Innen- und Außenschale 2, 4 weisen dabei im Bereich der Kreiszonen 7 tafelbergförmige Erhebungen 11 auf. Diese dienen zum Ausgleich dafür, daß der Schmelzkleber 7 im geschmolzenen Zustand relativ niedrigviskos ist und daher zum Wegfließen neigt. Er kann daher keine so hohe Schichtdicke aufbauen, wie der Klebemörtel in den Streifenzonen 8. Wie später im übrigen noch näher erläutert wird, dient der Schmelzkleber in den Kreiszonen 7 im wesentlichen zur Fixierung der Schalen 2, 3, 4 aneinander während der Aushärtung des Klebemörtels in den Streifenzonen 8, der die eigentliche Hauptklebeverbindung der Schalen herstellt.
Zur Stabilisierung der Klebeverbindung zwischen den drei Schalen 2, 3, 4 sind im Mauerstein 1 ferner Zuganker 12 vorgesehen, von denen in Fig. 1 einer etwa mittig bezogen auf die Steinbreite dargestellt ist. Diese Zuganker 12 liegen in Sacklochbohrungen 13, die von der Außenschale 4 her eingebracht sind, alle drei Schalen 2, 3, 4 durchgreifen und mit Abstand vor der Innenfläche 14 der Innenschale 2 enden. Die Zuganker 12 sind durch Edelstahldrähte gebildet, die in ihrem im Bereich der Innen- und Außenschale 2, 4 liegenden Enden mit einer Wellung 15 versehen sind. Die Fixierung der Zuganker 12 in der Bohrung 13 erfolgt durch eine mörtelähnliche Vergussmasse 16, die für einen innigen Verbund von Zuganker 12 und Schalen 2, 3, 4 sorgt. Für den dadurch erhaltenen Zusammenhalt der einzelnen Wandschichten in einer aus mehreren Mauersteinen 1 bestehenden Wand kommt es dabei weniger auf die Lage und Zahl der Zuganker 12 im Stein selbst, sondern auf die Anzahl der pro Quadratmeter Wand wirkenden Drahtverbindungen an. Insoweit kann auch ein einziger Zuganker 12 pro Mauerstein ausreichen.
Ein Verfahren zur Herstellung der Mauersteine 1 wird im folgenden anhand von Fig. 2 beschrieben. So werden beispielsweise 17,5 cm starke Innenschalen 2 aus Kalksandsteinmasse geformt und im Autoklaven hydrothermal ausgehärtet. Derart vorgefertigte Innenschalen 1 werden in einer Einspeisungszone 23 einer Fertigungsstraße bereit gestellt (Fig. 2A) und anschließend vereinzelt (Fig. 2B).
Anschließend werden auf der nach oben weisenden Klebefläche 9 der Innenschale 1 als Ganzes mit 17 bezeichneter Klebstoffauftrag in Form von Klebstoffsträngen aus Klebemörtel und Klebstoffpunkten aus Schmelzkleber aufgebracht (Fig. 2C). Auf diese Klebeschicht 5 wird die Wärmedämmschale 3 in Form einer Polystyrol-Schaumplatte aufgedrückt, auf deren freiliegender Oberfläche wiederum Klebstoffstränge und -punkte 17 aufgebracht werden (Fig. 2E). Der Schalenverbund wird schließlich durch die Außenschale 4 komplettiert, die von oben auf die Klebeschicht 6 auf der Wärmedämmschale 3 aufgedrückt wird (Fig. 2F). Die Außenschalen 4 bestehen beispielsweise aus 5 cm dicken Vorsatzplatten aus hydrothermal ausgehärteter Kalksandsteinmasse, die ebenfalls wieder vorgefertigt wurden.
Durch den schnell erhärtenden Schmelzkleber in den Klebeschichten 5, 6 wird der Verbund für die weitere Fertigung bis zur Aushärtung des Klebemörtels fixiert, so daß ohne große Verzögerung von oben die Sacklochbohrung 13 in Dickenrichtung D des Mauersteins 1 eingebracht werden kann (Fig. 2G). In diese Bohrung 13 wird der Zuganker 12 eingesetzt und die Bohrung anschließend mit der Vergussmasse 16 verpreßt (Fig. 2I). Falls die Bohrung 13 eine größere Tiefe aufweist, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, kann vor dem Einstecken des Zugankers 12 der Boden der Sacklochbohrung 13 erst mit etwas Vergussmasse gefüllt werden, damit der Zuganker 12 die in Fig. 1 dargestellte Position einnimmt. In dieser liegen dessen Wellungen 15 jeweils fluchtend mit der Innen- bzw. Außenschale 2, 4.
Die so hergestellten Mauersteine 1 können in der Fertigungsstraße anschließend in der sogenannten Stauzone 18 zu einer Reihe zusammengefügt und mittels einer nicht näher dargestellten Greifzange zum Zwischenlagern oder Paketieren abgestapelt werden.
In Fig. 3 ist ein Mauerstein 1' in einer alternativen Ausführungsform dargestellt, der sich von dem Mauerstein 1 lediglich in der Positionierung des Zugankers 12 unterscheidet. Dieser liegt nämlich nicht in einer Bohrung, sondern in einem Schlitz 19, der in Dickenrichtung D des Mauersteins verläuft und vorzugsweise in die Steinoberseite 20 eingefräst ist. Falls statisch notwendig, können solche Schlitze auch in die Steinunterseite 21 oder die Stoßseiten 22 eingefräst werden.
In diesen Schlitz 19 wird der Zuganker 12 eingelegt und anschließend mit der hier nicht näher dargestellten Vergussmasse vergossen. Ansonsten ist - insbesondere was die Schalen 2, 3, 4 und die dazwischenliegenden Klebeschichten 5, 6 betrifft - der Mauerstein 1' identisch mit dem Mauerstein 1 und braucht daher nicht nochmals eigens erörtert zu werden.
Das Herstellungsverfahren für den Mauerstein 1' unterscheidet sich von dem für den Mauerstein 1 lediglich in den Verfahrensschritten gemäß Fig. 2G-I, da statt einer Bohrung der oder die Schlitze 19 eingefräst werden. Dazu ist der Mauerstein 1 auf seine Unterseite 21 zu stellen, so daß das Einlegen des Zugankers 12 und das Einbringen der Vergussmasse bequem von oben erfolgen können. Bei der Vergussmasse kann es sich um schlichten Mörtel handeln.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden, mehrschaligen Mauersteins mit einer statisch tragenden Innenschale (2), einer internen Wärmedämmschale (3) aus einem Wärmedämmstoff und einer mechanisch stabilen, die Wärmedämmschale (3) schützenden Außenschale (4), mit folgenden Verfahrensschritten:

- Bereitstellen der statisch tragenden Innenschale (2), der Wärmedämmschale (3) und der schützenden Außenschale (4) als vorgefertigte Bauteile, und

- Verbinden von Innen- (2), Wärmedämm- (3) und Außenschale (4) miteinander, gekennzeichnet durch folgende weitere Verfahrensschritte:

- Einbringen mindestens einer in alle drei Schalen (2, 3, 4) eingreifenden Ausnehmung (13, 19),

- Einsetzen eines über alle drei Schalen (2, 3, 4) verlaufenden Zugankers (12) in jede Ausnehmung (13, 19), und

- Einbringen einer Vergussmasse (16) in jede Ausnehmung (13, 19) zum zugfesten Vergießen des Zugankers (12) in der Ausnehmung (13, 19) mit allen drei Schalen (2, 3, 4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte zum Verbinden der drei Schalen (2, 3, 4):

- Verkleben der Wärmedämmschale (3) mit einer der anderen Schalen (2, 4), und

- Aufkleben der verbleibenden Schale (2, 4) auf die Wärmedämmschale (3).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (2, 3, 4) unter sukzessivem Aufstapeln miteinander verklebt werden.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verkleben die Klebeflächen (9, 10) der Schalen (2, 3, 4) partiell mit einem schnell härtenden Schmelzkleber (7) und partiell mit einem höherfesten Klebemörtel (8) belegt werden.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen in Form von Bohrungen, insbesondere Sacklochbohrungen (13), in die Schalen (2, 3, 4) eingebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen in Form eines in der Steinober-, -stoß- und/oder -unterseite (20, 21, 22) verlaufenden Schlitzes (19) eingebracht werden.

7. Wärmedämmender, mehrschaliger Mauerstein mit
einer vorgefertigten, statisch tragenden Innenschale (2),
einer vorgefertigten, internen Wärmedämmschale (3) aus einem Wärmedämmstoff, und
einer vorgefertigten, mechanisch stabilen, die Wärmedämmschale (3) schützenden Außenschale (4), gekennzeichnet durch
mindestens einen nachträglich eingebrachten, die drei Schalen (2, 3, 4) zugfest verbindenden Zuganker (12), der in einer die drei Schalen durchgreifenden, nachträglich eingebrachten Ausnehmung (2, 3, 4) mittels einer Vergussmasse (16) fixiert ist.

8. Mauerstein nach Anspruch 7 gekennzeichnet durch jeweils einer Klebeschicht (5, 6) zwischen den Schalen (2, 3, 4),

9. Mauerstein nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und Außenschale (2, 4) aus einem hydrothermal ausgehärteten Baustoff besteht.

10. Mauerstein nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmedämmschale (3) aus einer Polystyrol- oder Polyurethan- Schaumstoffplatte besteht.

11. Mauerstein nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung durch eine Bohrung, insbesondere Sacklochbohrung (13) gebildet ist.

12. Mauerstein nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausnehmung durch eine Schlitz (19) gebildet ist, der in der Steinober-, -stoß- und/oder -unterseite (20, 21, 22) angelegt ist.

13. Mauerstein nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschichten (5, 6) aus Zonen (7, 8) unterschiedlicher Klebematerialien, nämlich einem schnell härtenden Schmelzkleber und einem demgegenüber höherfesten Klebemörtel bestehen.

14. Mauerstein nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen- und/oder Außenschale (2, 4) auf ihren Klebeflächen (9, 10) in den Zonen (7) Für den Schmelzkleber tafelbergähnliche Erhebungen (11) aufweisen.