-
Stranggepreßter Hohlziegel Die Erfindung betrifft einen stranggepreßten
Hohlziegel mit zwecks Vergrößerung des Wärmestromweges durch den Scherben quer zur
Wärmebeaufschlagungsrichtung langgestreckten, gegeneinander versetzten und durch
gleichdicke, vorzugsweise gerade Scherbenstege voneinander getrennten, im allgemeinen
in der Mitte dicken und nach beiden Enden hin sich verjüngenden Hohlräumen.
-
Es ist bekannt, daß langgestreckte und gegeneinander versetzte Hohlräume
das Wärmedämmvermdgen des Ziegels verbessern, wenn die Längserstreckung und der
gegenseitige Versatz der Hohlräume in aufeinanderfolgenden Hohlraumreihen etwa quer
zur Wärmebeufschlag@ richtung verlaufen, weil dadurch der Wärmestrom durch den Scherben
immer wieder abgelenkt und damit gezwungen wird, größere Wege zurückzulegen, als
der einfachen Ziegeldicke entsprecher würde.
-
yer Wärmeleitwiderstand wird natürlich auch bei Verkleinerung der
Scherbenstärke größer. Demgemäß hat man die Noblraumbreite @is auf das im Hinblick
auf die Mörteleintropfung zulässige @@@ vergrößert und damit auch das Ziegelgewicht
vermindert.
-
Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß diese Entwicklung jedoch
nicht zu einem optimalen Wärmeschutz führt; letzterer ist vielmehr bei relativ engen
Hohlräumen zu suchen, wie sich im folgenden erweist.
-
Demgemäß kennzeichnet sich die Erfindung bei einem stranggepreßten
Hohlziegel der eingangs angeführten Art dadurch, daß die mittlere Dicke der Scherbenstegstärke
zur Erzielung einer thermisch günstigen Wirkung entsprechend der dargelegten Lehre
angepaßt ist und das Verhältnis von Hohiraumlänge zu größter ..ohlraumdicke mindestens
4:1 beträgt. Gemäß einer besonderen ks.-staitung dieses Erfindungsgedankens empfiehlt
es sich-,- daß einzelne über das vorgezeichnete Ziegelgitter regelmäßig verteilte
Hohlräume jeweils durch einen in der Breitenachse eingefügten Scherbensteg in zwei
Teile unterteilt sind.
-
Die theoretischen Grundlagen der Erfindung und die praktische Ausgestaltung
derselben werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm über den Zusammenhang zwischen der Wärmeleitzahl #d im Verhältnis
zur Luftschichtdicke d, Fig. 2 ein Schema zur Erläuterung des Wärme flusses durch
ein -aus Scherben und Luftzwischeräumen gebildetes System, Fig. 3 vier verschiedene
Querschnittsformen von wärmedämmenden Spalt- und Scherbenausführungen theoretischer
Art und die Fig. 4 bis 10 verschiedene Querschnittsformen erfindungsgemäßer Ziegel,
wobei die mit a hezeichneten Figuren eine Art Ersatzschema und die mit b und c bezeichneten
Figuren die zugehörigen praktisch ausführbaren Ziegelquerschnitte darstellen.
-
Faßt man die Ziegel mit den versetzten Hohlräumen für die Überlegungen
zunäbhst als ein Paket von Scherbenpiatten mit zwischen den Platten eingefügten
gleichdicken Luftschichten gemäß Fig. 2 der Zeichnung auf und nimmt man die Annahme
vorweg, daß die von Luftschicht zu Luftschicht versetzt angeordneten Scherbenverbindungsstege
im Vergleich zur Dicke der Luftschicht relativ weit voneinander entfernt liegen
(vgl. Fig. 3a), so ist leicht einzusehen, daß die im (gedachten) Mauerwerk lotrechten
Luftschichten an der Wärmeleitung durch den Ziegel mitbeteiligt sind. Für die qualitative
Ermittlung des Maßes dieser Leitung ist die Kenntnis der äquivalenten Wärmeleitzahl
von lotrechten Luftschichten inAbhängigkeit von ihrer Dicke d erforderlich.
-
Für normale Baustoffe nennt beispielsweise die österreichische Norm
ÖNORM B 8110 hiezu Wärmedurchlaßwiderstände gemäß der zweiten Spalte der Tafel 1.
Aus diesen Werten errezAnen sich die äquivalenten Wärmeleitzahlen Ad der dritten
Spalte.
-
Schließlich gelbe 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. 1 der Zeichnung 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 #d in der dritten Spalte der Tafel 2 anS-wendet
worden.
-
T a f e l 1
| cm m²h°/kcal kcal/mh° |
| 0 - - 0,0221 |
| 0,5 0,135 0,0370 - |
| 1,0 0,179 0,0560 - |
| 2,0 0,202 0,0990 - |
| Quel- VDI- |
| ÖNORM B 8110 |
| le Wärmeatlas |
Tafel 2
| #s in kcal/mh° |
| s d #d |
| 0,5 0,6 |
| cm cm kcal/mh° |
| #p in kcal/mh° |
| p |
| 0,3 0,0310 0,075 0,076 |
| 0,4 0,0340 0,070 0,071 |
| 0,5 0,0370 0,069 0,070 |
| 0,5 |
| 0,6 0,0408 0,070 0,071 |
| 0,7 0,0445 0,072 0,073 |
| 0,8 0,0483 0,074 0,075 |
| 0,3 0,0310 0,090 0,092 |
| 0,4 0,0340 0,083 0,085 |
| 0,5 0,0370 0,081 0,082 |
| 0,7 |
| 0,6 0,0408 0,081 0,082 |
| 0,7 0,0445 0,082 0,083 |
| 0,8 0,0483 0,084 0,085 |
| 0,4 0,0340 0,101 0,104 |
| 0,5 0,0370 0,097 0,099 |
| 0,6 0,0408 0,096 0,098 |
| 1,0 |
| 0,7 0,0445 0,096 0,098 |
| 0,8 0,0483 0,097 0,099 |
| 0,9 0,0520 0,098 0,100 |
T a f e l 3
| #s in kcal/mh° |
| #g #p #g #p |
| cm cm cm |
| kcal/mh° kcal/mh° kcal/mh° kcal/mh° |
| 5 0,0400 0,0480 |
| 0,5 0,5 0,069 0,070 |
| 6 0,0278 0,0333 |
| 8 0,0156 0,0188 |
| 6 0,0486 0,0584 |
| 0,7 0,55 8 0,0273 0,081 0,0328 0,082 |
| 10 0,0175 0,0210 |
| 8 0,0516 0,0619 |
| 1,0 0,65 10 0,0330 0,096 0,0396 0,098 |
| 12 0,0229 0,0275 |
Mit Bezug auf Fig. 2, welche die Paarung einer Scherbenschicht
von der Stärke s mit einer Luftdämmschicht von der Dicke d darstellt, gilt entsprechend
der Serienschaltung von zwei Wärmeleitwiderständen bei einem Wärmefluß in der Pfeilrichtung
die Beziehung
kcal/mh0.
-
Aus Tafel 2 ist die Auswertung dieser Formel mit für zwei verschiedene
Tonziegelmaterialien geltenden Wärmeleitzahlen des Scherbens zu entnehmen. Man erkennt
an den fettgedruckten Werten, daß die 'Xärmeleit:zahl nu 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 Aufbereitun,gstechnik
sind im allgemeinen scherbenstärken von etwa 7 mm mit einem für Massenware wir@schaftlich
vertretbaren Aufwand durchaus zu erreichen. Die intwicklung zu noch kleineren Stegstärken
ist jedoch im Gange. Jedenfalls ist die Dicke d-der Luftschicht für den Optimalfall
eche so klain, daß die ihr entsprechenden Mundstückkerne zur Aufnahme ihrer Befestigungselemente
zumindest örtlich Brweiterungen aufweisen müßten. Dies scheint umso mehr erforderlich,
als nach den weiteren Überlegungen die Schlitze möglichst langgestreckt sein sollen
und damit auch beim Verpressen erhebliche Reibkräfte am Umfang der langen Mundstückkerne,
verursacht durch den vorbei -tenden Materialstrang, auftreten, die von dementsprechend
stark
dimensionierten Befestigungselementen aufzunehmen sind.
-
Gegenüber für den Zweck etwa denkbaren Hohlräumen, bestehend aus
parallelflankig begrenzten engen Schlitzen, paarweise diametral ausgehend von einer
etwa kreisfbrmigen, örtlichen, jeweils auf Lücke der benachbarten Hohlraumreihen
liegenden Erweiterun~g (Fig. 3b), ist Hohlräumen in Form schlanker Rauten (Fig.
3c) der Vorzug zu geben, da letztere einen günstigeren Spannungsverlauf sowohl im
Formling beim Verpressen, Trocknen und Brennen, als auch im Scherben des verbauten
Ziegels gewährleisten.
-
Zumindest ebenso vorteilhaft verhalten sich Hohlräume von der Form
stumpfwinkelig vorzugsweise glechschenkeliger Dreiecke.
-
Die in Rede stehenden und auf die Erfindung in Anwendung kommenden
Hohlraumformen Raute und Dreieck mögen so verstanden sein, daß die Spitzenden dergestaltiger
Hohlräume allenfalls auch abgestumpft und die Ecken etwa aus preßtechnischen Gründen
verrundet sind.
-
Die für das Paket von Scherbenplatten mit zwischen den Platten eingefügten
gleichdicken Luftschichten angestellten Überlegungen behalten indessen ihre Gültigkeit
auch für rautenförmige sowie für stumpfwinkelig dreieckige, schlanke Hohlräume,
wennman d als die mittlere Dicke des Hohlraumes auffaßt. Dabei sei als mittlere
Dicke die Hohlraumfläche geteilt dadurch die Hohlraumlänge definiert.
-
Von einer mittleren Hohlraumdicke mit thermisch günstiger Wirkung
kann auch dann noch die Rede sein, wenn. vom mathematischen Optimalwert geringfügig
abgewichen wird, wie z. B. durch Aufteilung der Kernreihen-auf eine genormte Ziegelbreite.
Aus Tafel 2 ist zu erkennen, daß beispielsweise selbst Abweichungen von etwa 0,1
cm nach unten oder 0,2-:m nach oben den #p-Wert kaum erheblich verändern, 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 Zeichnung dargestellt ist, in Betracht zu iehen. Als Wärmeleitzahl
des Scherbengitters bei Beaufschlagung in der Pfeilrichtung gilt dann bei Vernachlässigung
der Verbindungsstege
kcal/mh°.
-
Im Zwischenprodukt stellt dabei der erste Faktor den Wärmeleitwert
eines Scherbensteges von der Länge t/2, der Stärke s und der Tiefe 1 m dar. Die
beiden anderen 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 Gi*ervarianten nach Fig. 3c und 3d, also hit rautenförmigen
und stumpfwinkelig dreieckigen Hohlräumen von
einer mittleren Dicke,
wie oben definiert, gelten grundsätzlich die gleichen Überlegungen.
-
Die Tafel 3 wurde für die- nach. Tafel 2 optimalen Luftschichtdicken
d0 erstellt und enthält die Werte #g für diese Fällt in Gegenüberstellung zu den
entsprechenen vorermittelten Werten von #p. Die beiden Wärmestromwege 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 #p-Werten der größere Anteil des Wärmetransportes zukommt. Eine
einigermaßen ins Gewicht fallende Verbesserung der Wärmedämmung des Steines mit
Hilfe der Verringerung der schon von vornherein vergleichsweise kleineren Werte
der Wärmeleitzahl #g, die dem Wärmestromweg über das Scherbengitter zugehört, ist
nur durch die Wahl verhältnismäßig großer Schlitzteilungen rnögl-ich.
-
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 Hohlziegel
mit solchen Hohlräumen bezogen wissen will, deren Verhältnis von LAnge zu größerer
Dicke mindestens 403 beträgt.
-
An sich sind Hohlzeigel mit rautenförmigen Hohlreäumen als sogenannte
Gitterziegel bakannt, doch wird bei diesen das Achsenverhältnis der Raute von 2:1
üblicherweise kaum überschritten, wodurch wohl die Bedingungen, die an die Belastbarkeit
des
Ziegels gestellt werden, gut zu erfüllen sind, dagegen die
thermischen Möglichkeiten nicht.ausgesc-ho'pft werden.
-
Anderseits bedarf es bei der Wahl von Rauten- oder Dreieckshohlräumen
mit t einem Achsenverhältnis von mindestens 4:1, die zusammen mit der dargelegten
grwndsätzlichen Abstimmung der mittleren Hohiraumdicke auf die kleinstmögliche Scherbenstärke
eine hohe Dämmwirkung des Ziegels sichert, im allgemeinen besonderer Maßnahmen für
die Verfestigung des Ziegelgitters im Hinblick auf die Festigkeit des Formlings
s 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 Hohl räume jeweils einen Scherbensteg
in der Breitenachse einzufügen, wodurch der betreffende Hohlraum in zwei spitzwinkelig
dreieckige Hohlräume unt lt erscheint.
-
Zur hebung vor allem der Querzugfestigk'eit empfiehlt die Erfindung
für Hohlzeigel mit im allgemeinen rautenförmigen Hohlräume regelmäßige Binfügung
der-Scherbenstege in der Weise, daß ein n wabenförmiges Scherbennetz die Gitterung
durchsetzt.
-
Die sinngemäße Übertragung dieser Empfehlung auf Hohlziegel mit im
allgemeinen stumpfwinkelig vorzugsweise gleichschenkelig dreieckigen Hohlräumen
setzt sich die Ausbildung eines als wabenartig zu bezeichnenden Scherbennetzes zum
n Ziel, welches die Gitters durchsetzt.
-
Ziegelformling mit Dreiecksgitterung kommt der Vorteil l zugv ß ihm
bei der entsprechend vorteilhaft gewählten
s.Loçhorientierung beim
Verpressen die vertikal durchlaufenden Scherbenstege eine erhöhte Standfestigkeit
verleihen. Den durchlaufenden Stegen kommt üFerdies bei Langlochziegein noch eine
besonders günstige Tragfunktion in der aus solchen iegeln gemauerten Wand zu.
-
Ein weiterer Erfindungsgedanke sieht für Hohlziegel mit stumpfwinkelig
dreieckigen Hohlräumen vor, daß der gegenseitige Versatz der Hohlräume auf die Schenkelseite
der stumpfwinkelig dreieckigen Hohlräume beschränkt ist. In folgerichtiger Durchführung
dieses Gedankens entsteht ein Gitter, welches von einem Wabennetz durchsetzt erscheint.
Ein solches Wabennetz verleiht dem Ziegel sowohl als Hochlochziegel als auch als
Langlochziegel im Scherbengefüge eine besondere Knicksteifigkeit.
-
Schließlich sollen erfindungsgemäß die Umfassungen allfälliger Grifflöcher
und Randnuten Scherbenstegen des ungestörten Ziegelgitters folgen, weil so die thermisch
und statisch günstige Gitterung am wenigsten gestört wird.
-
Bei den Fig. 4 bis 9 handelt es sich um Formen, die vorwiegend als
Hochlochsteine in Frage kommen. Fig. 10 ist als Langlochstein gedacht. Dabei betreffen
die Fig. 4 bis 6 Hohlziegel, welche als Grundaufbau ein sogenanntes vorgezeichnetes
Ziegelgitter besitzen, das durch rautenförmige Hohlräume bestimmt wird. Dagegen
wird dieses bei den Hohlziegeln nach Fig. 7 bis 10 durch Hohlräume von der Form
stumpfwinkelig gleichschenkeliger Dreiecke charakterisiert. Die Wärmebeaufschlagung
ist auf die Außenfläche entsprechend der-kleineren Ziegelseite anzunehmen. Die,
Außenflächen
sind übrigens auch an den Putshaftrillen kenntlich.
-
Aus der Darstellung gehen die allenfalls durch Querstege unterteilten
Hohlräume in der Form von Rautcn und stumpfwinkelig gleichschenkeligen Dreiecken
sowie die zwischen ihnen liegenden Scherbenstege klar hervor. Die Hohlräume sind
jeweils so gelegt, daß die Scherbenstege zwischen den Hohlräumen gleichdick verlaufen.
-
Wenn zunächst die Hohlziegeltormen mit rautenförmigen Hohlräumen
in Betracht gezogen werden, so zeigt Fig. 4 in Schema a und praktischer Ausführung
b einen Hochlochziegel mit durchlaufenden Stoßflächen. Einzelne ueber das vorgezeschnete
Ziegelgitter regelmäßig verteite Rautenhohlräume sind jeweils durch einen in der
kleinen Rautenachse eingefügten Scherbensteg 1 geteilt, so daß dort zwei spitzwinkelig
dreieckige Hohlräume 2 sentstehen. Andere systematische Verteilungsarten der durch
Querstege geteilten Rautenhohlräume sind aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich. Hier
ist die Verteilung so vorgenommen, daß ein festigkeitsmäßig günstiges wabenförmiges
Scherbennetz die Gitterung durchsetzt, welches in Fig. 5a und 6a besonders hervorgehoben
wurde.
-
Vergleichweise weist dabei ein Ziegel mit den weitmaschigen Waben
nach Fig. 5b zweifellos ein höheres Wärmedämmvermögen, ein solcher mit den engen
Waben nach Fig. 6b und c dagegen eine höhere Druck-und insbesondere Querzugfestigiteit
aur.
-
Die Ziegel nach Fig, 5 und 6 sind mit Nuten 3 an den Randflächen
(hier an den Stoßflächen, da es sich um Hochlochziegel handelt) versehen, die be
unvermörtelten Stoßfugen zur Aufnahme einer Mörtelfüllung oder eines einsteckbaren
Elementes zur Abdichtung der Stoßfuge dienen. Der Ziegel nach Fig. 6c ist
überdies
mit Griffldchern 4 ausgestattet. Auch die durch die Randnuten bewirkte Verlängerung
des Wärmestromweges über den, , Randscherben ist als vorteilhaft und betrachten.
Die Umrandung der Nuten und Grifflöcher in allen diesen Fällen vorteil haft Scherbenstegen
des ungestörten Ziegelgitters.
-
Im Hinblick auf die in der Zeichnung wiedergegebenen Zielformen mit
im Grundaufbau stumpfwinkelig dreieckigen Hohlräumen lassen die Fig. 7 und 8 die
Analogic An und 6 hinsichtlich der in das vorgezeicnete Ziegelgitter eingefügter
Scherbenstege im gegebenen Rahmen sofort erkennen. Allerdings kann bei dem in Fig.
8a hervorgehobenen Scherbennetz, welches die Gitterung durchzieht, infolge der vertikal
g-er'ade durchlaufenden Scherbenfluchten, die wie bereits erwähnt Vorteile bringen,
gegenüber Fig. 6a augenscheinlich nicht von einem wabenförmigen, wohl aber im allgemeinen
von einem wabenartigen Scherbennetz gesprochen werden. ' Wenn hier zunächst bei
Hochlochziegeln wabenförmige oder wabenartige Gitternetze besonder herausgestellt
werden, so einerseits deshalb, weil die Waben im Ziegel Rohre darstellen und das
Rohr bekanntermaßen wegen seiner hohen Knicksteifigkeit zur Druckübertragung, die
zur Funktion eines Bausteines gehört, in höchstem Maße geeignet ist. Zum andern
setzt die durch die Wabenstruktur gegebene Vermaschung des Ziegelgitters die Querzugfestigkeit
des Ziegels, die bei belasteten Wänden im Zusammenwirken mit dem Lagerfugenmörtel
eine rolle spielt, hinauf.
-
Bei den Hohlziegeln nach Fig. 9 und 10, bei denen der Vohlraumversatz
auf die Schenkelseite der Dreieckshohlräume beschränkt ist, besteht von sich aus
ein wabenförmiges Netz, welches die Gitterung durchzieht. In Fig. 9a wurde dieses
als für den Hochlochziegel und dessen Festigkeit von maßgebender Bedeutung besonders
markiert. Für den Langlochziegel nach Fig. 10 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. lOå, in der die
trggenden Stege hervorgehoben wurden.
-
Innerhalb der preßtechnischen Möglichkeiten mag es vorteilhaft sein,
die vertikalen, also tragenden Stege etwas dicker auszuführen als die übrigen Stege,.
wie dies aus Fig. lOb ersichtlich ist. Hiedurch wird die Forderung, die an das Ziegels
gitter hinsichtlich der thermisch günstigen Wirkung im Sinne der vorliegenden Erfindung
gestellt wird, nicht zerstört. Aus Tafel 2 ist nähmlich zu erkennen, daß geringfügig
veränderten Scherbenstärken- kaum veränderte Hohlraumdicken als optimale Hohlraumdicken
zugehören.
-
Wi@ allfällige Ausnehmungen im Ziegel mit Dreiecksgitterung gestaltet
werden können, wobei die Umfassungen Scherbenstegen des ungestörten Ziegelgitters
folgen, zeigen die Fig. 8 und 10 für Randn . 3 und Fig. 9 für Grifflöcher 4, welch
letztere eventuell auch nur für die Zinken eines Gabelgreifers bemessen sein können.
In Fig. 8, bei der es sich um einen Hochlochziegel handelt, h@ .ie Randnut 3 die
Funktion einer Öffnung zur
.törtelfüllung anstelle einer Stoßfugenvermörtelund
oder zur Aufnahme eines einsteckbaren Elementes zur Abdichtung der Stoßfuge. Bei
dem Langlochziegel nach Fig. 10 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.