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Die
Erfindung betrifft einen Mauerstein bestehend aus zwei im Abstand
zueinander angeordneten und im wesentlichen parallel zueinander
verlaufenden Seitenwänden, die über zwei außenliegende, Seitenflächen
bildende Stegelemente und zumindest einen Quersteg miteinander verbunden
sind, wobei zwischen dem Quersteg und jeweils einem Stegelement
Hohlräume zur Aufnahme eines wärmedämmenden
Materials ausgebildet sind.
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Derartige
Mauersteine sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise
beschreibt die
DE
102 29 856 A1 einen Hochloch-Wärmedämmstein
mit steinhohen, großformatigen, rechtwinklig zur Lagerfuge
stehenden Hochlöchern, die mit wärmedämmenden
Stoffen ausgefüllt sind. Darüber hinaus weist
der Hochloch-Wärmedämmstein kleinere Hochlöcher
auf, die zwischen Reihen aus größeren Hochlöchern
angeordnet sind und in die keine wärmedämmenden
Stoffe eingesetzt sind. Die kleineren Hochlöcher sind in
Reihen angeordnet, wobei die außenseitig angeordneten Hochlöcher
zur Seitenfläche hin offen ausgebildet sind.
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Darüber
hinaus sind Mauersteine bekannt, die mit Beton- oder Mörtelverfüllung
als Schalldämmsteine eingesetzt werden. Diese Schalldämmsteine zeichnen
sich allerdings durch entweder deutlich höhere Herstellkosten
oder durch eine zu geringe Festigkeit aus, so dass sie ausschließlich
für den Einfamilienhausbau verwendbar sind. Da derartige
Schalldämmsteine einen sehr geringen Wärmedurchgangswiderstand
aufweisen, sind sie für den Aufbau einer Außenwand
nicht geeignet bzw. erfordern ergänzend ein Wärmedämmverbundsystem,
das auf die Außenfläche der Außenwand
aufzubringen ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf gab e zugrunde,
einen Mauerstein derart weiterzubilden, dass er einerseits eine
ausreichende mechanische Festigkeit hat, so dass er auch im Geschosswohnungsbau
einsetzbar ist und er darüber hinaus einen hohen Wärmedurchgangswiderstand
aufweist, so dass der Mauerstein ergänzend auch zum Aufbau
einer Außenwand eines Gebäudes einsetzbar ist.
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Die
Lösung dieser Aufgabenstellung sieht bei einem gattungsgemäßen
Mauerstein vor, dass zumindest ein Stegelement als Doppelsteg mit
zumindest zwei Stegen ausgebildet ist, wobei die Stege über
zumindest eine Querrippe miteinander verbunden sind.
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Die
Ausgestaltung des Stegelements als Doppelsteg hat den Vorteil, dass
der Mauerstein insbesondere im Bereich der Stegelemente eine hohe Festigkeit
aufweist, die seine Tragfähigkeit verbessert, so dass der
Mauerstein nicht nur im Einfamilienhausbau, sondern auch im Geschosswohnungsbau verwendbar
ist. Darüber hinaus ist die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Mauersteins mit Wärmedämmmaterial dahingehend
vorteilhaft, dass ein hoher Wärmedurchgangswiderstand erzielbar
ist. Hierdurch kann ggf. auf ein Wärmedämmverbundsystem im
Außenfassadenbereich verzichtet werden bzw. führt
ein solches Wärmedämmverbundsystem zu einer weiteren
Verbesserung des Wärmedurchgangswiderstandes, was letztendlich
zur Erstellung eines wirtschaftlichen Gebäudes führt,
welches sich durch einen geringen Energiebedarf pro Flächeneinheit auszeichnet.
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Der
erfindungsgemäße Mauerstein stellt einen hochfesten
Schalungsstein aus beispielsweise gebranntem Ton dar, der insbesondere
mit hoch wärmedämmenden, sowie schallabsorbierenden
Füllkörpern stets gleicher Dicke hergestellt wird.
Hierdurch wird ein erheblicher Rationalisierungseffekt bei der Herstellung
derartiger Mauersteine erzielt. Die hohe Stabilität wird
erfindungsgemäß durch eine doppelwandige Ausführung
des außenliegenden Stegelementes bzw. der außenliegenden
Stegelemente des Mauersteins und durch eine überdurchschnittliche Scherbenbruchfestigkeit
erzielt, die zu einer Einstufung des erfindungsgemäßen
Mauersteins in zumindest die Steinfestigkeitsklasse 8 führt.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße
Mauerstein eine hohe Längsdruckfestigkeit und damit Erdbebentauglichkeit
auf. Durch vorkonfektionierte Dammstoffe können Mauersteine
mit hohen Wärmedurchlasswiderständen bei vergleichsweise
geringen Herstellungskosten hergestellt werden.
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Die
Dämmstoffelemente können dabei entweder im Hinblick
auf die Wärmedämmung oder im Hinblick auf die
Schalldämmung optimiert ausgebildet werden. Ebenso lässt
sich eine bisher unerreichte Kombination gleichzeitig beider Eigenschaften
erreichen. Bei einer vorgesehenen Rohdichte des Mantelsteinmaterials
bzw. des Ziegelscherbens von vorzugsweise unter 1,6 kg/dm3 lässt sich bei entsprechendem
Füllmaterial eine äquivalente Wärmeleiffähigkeit
von ≤ 0,10 W/m2K erreichen.
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In
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen
den beiden Stegen des Doppelstegs mehrere identisch ausgebildete
Kanäle angeordnet sind, zwischen denen jeweils eine Querrippe
angeordnet ist. Die identisch ausgebildeten Kanäle können
einerseits der Luftführung dienen. Durch mehrere Querrippen
wird die mechanische Festigkeit des Mauersteins wesentlich verbessert.
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Es
ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
vorgesehen, dass beide Stegelemente als Doppelstege identisch ausgebildet
sind.
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Die
Kanäle sind vorzugsweise an ihren Enden mit Erweiterungen
ausgebildet, die beispielsweise ein Schlitzen des Doppelstegs in
diesem Bereich vereinfachen, so dass insbesondere Kabel, aber auch
andere Energieleitungen in diesem Bereich in die Kanäle
durch einen entsprechend zuvor ausgebildeten Schlitz eingeführt
werden können, ohne dass die Stabilität des Mauersteins
wesentlich verringert wird.
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Vorzugsweise
sind die Erweiterungen der Kanäle jeweils zum äußeren
Steg des Doppelstegs ausgerichtet, so dass das zur Bildung eines
Schlitzes herauszunehmende Material des Mauersteins gering ist.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der äußere
Steg des Doppelstegs in seiner Außenfläche Ausnehmungen
aufweist, die im wesentlichen parallel zur Längsachsenrichtung
der Hohlräume verlaufen. Diese Ausnehmungen dienen als
Ansatzpunkte bzw. Ansatzlinien für das Einbringen von Schlitzen,
wobei die Ausnehmungen das Ansetzen von Schlitze ausbildenden Maschinen
vereinfachen und im übrigen zeigen die Ausnehmungen die
optimale Lage entsprechender Schlitze in den Mauersteinen an. Die
Anordnung der Ausnehmungen ist derart gewählt, dass im
Verbund angeordnete Mauersteine insgesamt über die Höhe der
Mauer durchlaufende Ausnehmungen aufweisen. Demzufolge sind die
Ausnehmungen bevorzugt über die entsprechende Fläche
des Doppelstegs symmetrisch verteilt angeordnet.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen
im Bereich der Kanäle angeordnet sind, wobei es sich als
vorteilhaft erwiesen hat, die Ausnehmungen im Bereich der Erweiterungen
der Kanäle anzuordnen, so dass das noch im Bereich der
Ausnehmungen des äußeren Stegs des Doppelstegs
stehende Material vergleichsweise dünn ausgebildet ist,
so dass das Schlitzen des Mauersteins in diesem Bereich bis in die
Ausnehmung mit geringem Kraftaufwand möglich ist. Dennoch
behält der Mauerstein aufgrund der doppelwandigen Ausgestaltung
des Doppelstegs die erforderlich Festigkeit bei, die es ermöglicht,
den erfindungsgemäßen Mauerstein auch im Geschosswohnungsbau
einzusetzen.
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Die
Ausnehmungen sind im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig
ausgebildet. Gleiches gilt hinsichtlich der Erweiterungen, die ebenfalls
vorzugsweise im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig
ausgebildet sind. Derartige Ausnehmungen bzw. Erweiterungen sind
fertigungstechnisch in einfacher Weise herstellbar.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die gegenüberliegend
angeordneten Seitenwände des Mauersteins in ihren Außenflächen
korrespondierende Verzahnungselemente, insbesondere in Form von
Feder und Nut aufweisen.
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Der
erfindungsgemäße Mauersteine löst somit
in besonderer Weise ein Problem kammerartig aufgebauter Mauersteine
hinsichtlich deren Schlitzbarkeit. Üblicherweise verlieren
aus dem Stand der Technik bekannte Mauersteine durch das Schlitzen und
Fräsen der Außenfläche erheblich an mechanischer
Festigkeit. Der Grund hierfür liegt darin, dass kammerartig
aufgebaute Mauersteine ihr Tragverhalten durch einen über
die gesamte Fläche des Mauersteins verlaufenden Schlitz
wesentlich verändern. Dieses Problem wird bei dem erfindungsgemäßen Mauerstein
durch die Ausgestaltung des Stegelements als Doppelsteg beseitigt,
da nur der äußere Steg des Stegelements geschlitzt
wird und der Mauerstein sein Tragverhalten trotz seines kammerartigen
Aufbaus beibehält.
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Daher
ist es bei dem erfindungsgemäßen Mauerstein auch
im Zuge einer verbesserten Anwendbarkeit möglich, die üblicherweise
aus Lochreihen bestehenden Schlitze durch vertiefte linienförmige
Schlitze auszubilden.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt des Tragverhaltens eines erfindungsgemäßen
Mauersteins ist die aufnehmbare Kantenpressung des Mauersteins. Diese
Kantenpressung spielt insbesondere bei Einzellasten und hier beispielsweise
bei Deckenauflagern eine wesentliche Rolle. Durch eine unumgängliche
Durchbiegung einer Decke liegt die Decke nicht flächig
auf dem Mauerwerk, bestehend aus entsprechenden Mauersteinen auf.
Vielmehr belastet die Decke eine Kante der Mauersteine deutlich
stärker. Kammerartig aufgebaute Mauersteine weisen diesbezüglich
den Nachteil auf, dass der Außensteg des Mauersteins in
Folge des Knicktragverhaltens keine erhöhten Eckspannungen
und damit Lasten aufnehmen kann. Dieses Problem wird ebenfalls durch
den erfindungsgemäßen Mauerstein mit dem als Doppelsteg
ausgebildeten Stegelement gelöst, da die Stegelemente mit
dem Doppelsteg zu den Außenflächen einer aus den
Mauersteinen hergestellten Wand ausgerichtet sind.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der
Mauerstein durch ein Verhältnis von Seitenwandflächen,
Stegelementflächen und Querstegflächen zu Füllkörperflächen,
jeweils bezogen auf die gesamte Aufstandsfläche des Mauersteins
von 1 zu 2,2 bis 1 zu 2,5 auszeichnet.
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Ferner
ist ergänzend vorgesehen, dass sich der Mauerstein durch
ein Verhältnis von in Längsrichtung verlaufenden
Flächen der Aufstandsfläche zur quer zur Längsrichtung
verlaufenden Flächen der Aufstandsflächen von
1 zu 2 bis 1 zu 2,3 auszeichnet, wobei die Füllkörperflächen
jeweils keine Berücksichtigung finden.
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Durch
diese speziellen Geometrieverhältnisse des Mauersteins
wird dieser in seiner mechanischen Tragfähigkeit wesentlich
verbessert.
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Die
Herstellung entsprechender wärmegedämmter Mauersteine
kann dadurch rationaler gestaltet werden, dass die in die Hohlräume
eingesetzten Wärmedämmmaterialien als Körper
ausgebildet sind, die entsprechend der Lochgeometrie des Mauersteins
im Verhältnis von 2:1 aufgeteilt sind, so dass jeder zweite
Körper aus Wärmedämmmaterial genau halb
so groß ist, wie die vorgefertigten Wärmedämmelemente.
Dies führt zu einer rationellen und abfallfreien Produktion
mit hoher Wirtschaftlichkeit, da beispielsweise jede Reihe von Hohlräume
zwei derartige Hohlräume aufweist, von denen ein Hohlraum
die doppelte Länge des zweiten Hohlraums aufweist.
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Bei
den bisher bekannten Mauersteinen war es üblich, die Dämmstoffelemente
in den Hohlräumen des Mauersteins zu verankern, um einen
notwendigen mechanischen Verbund der Dämmstoffelemente
mit dem Mauerstein herzustellen. Hierzu ist es bekannt, eine nachträgliche
Verfestigung des Wärmedämmmaterials vorzusehen,
das Wärmedämmmaterial in dem Hohlraum zu verkleben,
ein zusätzliches Bindemittel einzusetzen oder das Wärmedämmmaterial
durch Wärmezugabe bzw. durch einen exothermen Prozess zu
expandieren. Alternativ ist eine mechanische Verfestigung des Wärmedämmmaterials,
insbesondere eines Wärmedämmelements in einem
Hohlraum des Mauersteins vorgesehen, nämlich die Ausgestaltung
einer Nut und einer Feder bzw. einer Feder-Keil-Verbindung.
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Eine
Verbesserung des Mauersteins kann dadurch erzielt werden, dass die
in der Fläche ebenen Wandungen der Hohlräume gezielt
mit einer konkret definierten Oberflächenrauhigkeit hergestellt werden.
Diese Oberflächenrauhigkeit der Wandung der Hohlräume
führt zu einer Erhöhung von beispielsweise bis
zu 1 mm. Vorteilhaft sind insbesondere Punkt- bzw. unterbrochen
ausgebildete linienförmige Halterungen, durch die sich
eine dreidimensionale Verklammerung des Wärmedämmelements
im Hohlraum ergibt. Diese Oberflächenrauhigkeit bzw. die Punkt-
oder linienförmigen Halterungen können gezielt über
eine Oberflächenbehandlung mittels Schleppkerne mit einer
bestimmten Oberflächenstruktur hergestellt werden.
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Die
voranstehend beschriebenen Ausgestaltungen zwischen der Wandung
des Hohlraums und dem Wärmedämmmaterial, insbesondere
ein Wärmedämmelement mit in Steinhöhe
linienförmigen Hohlräumen führt zu einer
Luftzirkulation bzw. zu einer hohe mechanische Empfindlichkeit der
Mauersteine im Bereich des Übergangs zu dem Dämmstoffmaterial.
Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch beseitigt,
dass die Hohlräume vollflächig mit einem Deckel
verschlossen sind, der beispielsweise aus einem Mörtel
besteht. Dieser Deckel verhindert sowohl eine Konvektion innerhalb
einer aus den Mauersteinen ausgebildeten Wand und bietet darüber
hinaus einen mechanischen Schutz und Witterungsschutz der Mauersteine
und des darin angeordneten Wärmedämmmaterials
auf der Baustelle.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Mauerstein in einer Draufsicht;
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2 den
Mauerstein aus 1 in einer Draufsicht und
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3 einen
Abschnitt einer Wand, bestehend aus mehreren Mauersteinen gemäß 1 und 2.
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Die 1 und 2 zeigen
einen Mauerstein 1, der aus zwei im Abstand zueinander
angeordneten und parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden 2, 3 besteht,
die über zwei außenliegende Seitenflächen 4 bildende
Stegelemente 5 und drei Querstege 6 miteinander
verbunden sind. Zwischen den Querstegen 6 und den Stegelementen 5 einerseits
und benachbarten Querstegen 6 andererseits sind Hohlräume 7 ausgebildet,
in die Wärmedämmelemente 8, beispielsweise
aus Mineralfasern eingesetzt sind.
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Zwischen
jedem Stegelement 5 und dem benachbart angeordneten Quersteg 6 bzw.
zwischen benachbart angeordneten Querstegen 6 sind jeweils zwei
Hohlräume 7 in einer Reihe angeordnet, wobei die
Hohlräume 7 einer Reihe durch eine Rippe 9 voneinander
getrennt sind. Die Rippen 9 verlaufen demzufolge rechtwinklig
zu den Querstegen 6.
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Es
ist zu erkennen, dass jede Reihe aus Hohlräumen 7 aus
einem längeren und einem kürzeren Hohlraum 7 besteht,
wobei der kürzere Hohlraum 7 die halbe Länge
des längeren Hohlraums 7 aufweist. Die Hohlräume 7 benachbarter
Reihen sind alternierend angeordnet, so dass die Rippen 9 benachbarter
Reihen aus Hohlräumen 7 versetzt zueinander angeordnet
sind.
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Jedes
Stegelement 5 ist als Doppelsteg mit zwei Stegen 10, 11 ausgebildet,
wobei die Stege 10, 11 über Querrippen 12 miteinander
verbunden sind.
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Zwischen
den beiden Stegen 10, 11 des Doppelstegs sind
mehrere identisch ausgebildete Kanäle 13 angeordnet,
zwischen denen jeweils eine Querrippe 12 angeordnet ist.
Die Kanäle 13 erstrecken sich über die
gesamte Höhe des Mauersteins 1, wie dies auch
für die Hohlräume 7 der Fall ist.
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An
ihren Enden weisen die Kanäle 13 Erweiterungen 14 auf,
die im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet sind. Die
Erweiterungen 14 erstrecken sich von den Kanälen 13 in
Richtung auf die Seitenfläche 4 und sind endseitig
der Kanäle 13 angeordnet.
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Es
ist ferner zu erkennen, dass der äußere Steg 10 des
Doppelstegs in seiner Außenfläche, nämlich
der Seitenfläche 4 des Mauersteins 1 Ausnehmungen 15 aufweist,
die im wesentlichen parallel zur Längsachsenrichtung der
Hohlräume 7 verlaufend ausgerichtet sind und die
im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 15 entsprechen
in ihrer Form und Größe im wesentlichen den Erweiterungen 14 und
sind den Erweiterungen 14 gegenüberliegend angeordnet,
so dass der Steg 10 zwischen den Ausnehmungen 15 und
den Erweiterungen 14 mit einer verringerten Materialstärke
ausgebildet ist.
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Aus
den 1 und 2 ist schließlich zu erkennen,
dass der Mauerstein 1 im Bereich seiner Seitenwand 2 einen
Vorsprung in Form einer Feder 16 und im Bereich seiner
Seitenwand 3 eine korrespondierend ausgebildete Ausnehmung
in Form einer Nut 17 aufweist, wobei Feder 16 und
Nut 17 Verzahnungselemente 16, 17 ausbilden,
mit denen benachbart angeordnete Mauersteine 1 miteinander
verzahnt sind.
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3 zeigt
die Anordnung von drei Mauersteinen 1 im Verbund und es
ist zu erkennen, dass die Ausnehmungen 15 der übereinander
angeordneten Mauersteine 1 fluchtend ausgerichtet sind,
so dass die Ausnehmungen 15 zur Anordnung von durchgehenden
Energieleitungen, beispielsweise Kabeln genutzt werden können.
Darüber hinaus können die Ausnehmungen 15 durchgehend
bis zu den Erweiterungen 14 geschlitzt werden, ohne dass
hierdurch der Mauerstein 1 in seiner mechanischen Festigkeit
wesentlich beeinträchtigt wird. In diesem Fall können
Energieleitungen, wie beispielsweise Kabel auch in die Kanäle 13 eingebracht
werden.
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- 1
- Mauerstein
- 2
- Seitenwand
- 3
- Seitenwand
- 4
- Seitenfläche
- 5
- Stegelement
- 6
- Quersteg
- 7
- Hohlraum
- 8
- Wärmedämmelement
- 9
- Rippe
- 10
- Steg
- 11
- Steg
- 12
- Querrippe
- 13
- Kanal
- 14
- Erweiterung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Feder
- 17
- Nut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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