DE19807040A1 - Ziegel, insbesondere Wärmedämmziegel, sowie Verfahren zum Herstellen eines Ziegels - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Das technische Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, betrifft Ziegel und insbesondere Wärmedämmziegel für Mauerwerke mit anderen Eigenschaften, wie gute Schalldämmung, hohe Festigkeit und hohe Brandsicherheit.

Stand der Technik

Ziegel und insbesondere Wärmedämmziegel für dieses technische Gebiet sind bereits in großer Vielfalt bekannt, auch Ziegel mit plangeschliffenen Ober- und Unterflächen sowie einer senkrecht dazu angeordneten Lochung als unverfüllbare und/oder verfüllbare Lochung. Es gibt auch bereits Ziegel dieser Art, die mit einer Stoßfugenverzahnung an entgegengesetzten Seitenflächen versehen sind, damit diese Ziegel innerhalb des Mauerwerks ineinandergreifend stoßgelegt werden können, wobei in den Stoßflächen üblicherweise angrenzend zur Lochung ein Steg bestimmter Dicke verbleibt und diese sich im Stoßbereich zu doppelter Stegdicke ergänzt, wodurch relativ große Wärmebrücken entstehen.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung (technisches Problem), einen Ziegel bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der bei einfacher Herstellung und bei guter Festigkeit eine verbesserte Wärmedämmung bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ziegel gemäß Anspruch 1 gelöst.

Dadurch, daß in den Stoßflächen des Ziegels die Vertiefungen der Stoßfugenverzahnung derart vorgesehen sind, daß zum angrenzenden Verfüllkanal entweder kein Wandsteg oder aber nur ein gegenüber dem Wandsteg der Vorsprünge der Stoßfugenverzahnung schmaler Hilfssteg verbleibt, besteht im Stoßfugenbereich zweier benachbarter Ziegel zumindest über eine sehr lange Strecke nur ein Steg notwendiger Stegbreite, da sich dort nicht, wie beim Stand der Technik, die Begrenzungsquerstege der Verfüllkanäle benachbarter Ziegel zu einem Doppelsteg ergänzen. Somit ist der Querschnitt aus Ziegelmaterial im Bereich der Stoßfuge im Hinblick auf einen reduzierten Wärmeübergang zwischen außen und innen erheblich reduziert.

Dadurch sowie durch die Merkmale des Patentanspruchs 2 kann die Summe der Dicke der Querstege pro Lochreihe entsprechend Anspruch 6 und 7 reduziert werden. Es kann auch in Übereinstimmung mit den Merkmalen der Ansprüche 2, 3 und 4 bei geringer Summe der Dicke der Querstege pro Lochreihe die Breite der Stege als solche wieder verhältnismäßig vergrößert werden mit der Möglichkeit einer besseren Porösierung, woraus sich eine herabgesetzte Wärmeleitfähigkeit und somit eine bessere Wärmedämmung ergibt.

Die verbleibenden Hilfsstege vereinfachen den Verfüllvorgang, da an dieser Stelle das Verfüllmaterial seitlich nicht austreten kann oder aber keine Schalungsbegrenzung vorgenommen werden muß. Die größere Querstegdicke bei verringerter Summe der Querstegdicken führt auch zu einer besseren Festigkeit des Ziegels.

Durch die Versetzung der Querstege gemäß Anspruch 4 wird die Wärmebrücke von innen nach außen oder von außen nach innen verlängert, da der Wärmeübergang durch das Ziegelmaterial mäanderartig auf einem größeren Weg erfolgen muß.

Im unverfüllten Ziegel erfolgt die Wärmeleitung zu einem Drittel über die Stege, zu einem Drittel über Wärmestrahlung und zu einem weiteren Drittel über Konvektion. Wärmestrahlung und Wärmekonvektion können durch eine Verfüllung der Verfüllkanäle mit dem Material eliminiert werden, wobei allerdings das Verfüllmaterial hinsichtlich der Wärmedämmung zumindest gleichwertig oder aber besser als nicht ruhende Luft sein sollte, da auch ein gewisser Wärmeübergang durch das Verfüllmaterial erfolgt.

Vorzugsweise werden die Verfüllkanäle entweder am Herstellungsort oder auf der Baustelle mit einem Ziegelleichtschaum gemäß der deutschen Patentanmeldung P 1 97 08 779.5 verfüllt. Dadurch entsteht eine weitgehende Homogenisierung des Ziegels mit dem Vorteil einer Symbiose aus besonders guter Wärme- und Schalldämmung, einer hohen Brandsicherheit und auch einer wirtschaftlicheren Herstellbarkeit.

Bei Vorhandensein einer Stoßfugenverzahnung auch in der Seitenfläche, auf der der Rohling während des Trocknens und Brennens aufliegt, kann eine gute Maßhaltigkeit während des Trocknens und Brennens gepaart mit einer verbesserten Wärmedämmeigenschaft dann gewährleistet werden, wenn der Ziegel entsprechend dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 12 bis 14 hergestellt wird.

Dadurch, daß zumindest an der Seitenfläche, mit der der Ziegel als Rohling während des Trocknungs- und Brennvorganges aufliegt, die Vertiefungen der Stoßfugenverzahnung eingefräst und nicht in den Rohling eingeformt sind, ist das Schrumpfverhalten des Rohlings während des Trocknungs- und Brennvorganges derart gleichmäßig, daß bei Berücksichtigung der Schrumpfung der fertige Ziegel der Form des Rohlings kongruent ist. Außerdem liegt im Stoßbereich der Ziegel eine verringerte Wandstärke dahingehend an, daß eine wesentlich kleinere Wärmebrücke im Stoßbereich gegeben ist, die im wesentlichen der Wandstärke entspricht, die zwischen den Verfüllkanälen und den Seitenwänden besteht.

Vorzugsweise werden die Vertiefungen der Stoßfugenverzahnung nach dem Trocknen und Brennen eingefräst derart, daß die gefrästen Vertiefungen in der am Rande der Lochungen stehenbleibenden Wand ausgebildet sind und dort entweder in den zugeordneten Verfüllkanal münden oder nur ein dünner Hilfssteg bestehen bleibt. Dadurch ergibt sich die verminderte Wärmebrücke im Stoßbereich der Ziegel.

Würden die Vertiefungen im Auflagebereich des Rohlings bereits vor dem Trocknen und Brennen ausgeformt sein, so könnte der Ziegel im Auflagebereich nicht in der gleichen Weise schrumpfen wie an der freiliegenden entgegengesetzten Seitenfläche und es käme zu einer kleineren Länge des Ziegels im Bereich der freiliegenden Seitenfläche gegenüber der aufliegenden Seitenfläche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ziegelrohling, dessen Lochmuster dem des fertigen Ziegels kongruent ist;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen Wärmedämmziegel für den Fall des Vorsehens einer Stoßfugenverzahnung in der Auflagefläche bereits des Rohlings;

Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei im Stoß aneinandergebrachte Ziegel; und

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 3 mit ausgefüllter Lochung und der Darstellung der Wärmeleitbahnen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf den Rohling eines Wärmedämmziegels, wie er aus der Ziegelpresse kommt. Er hat beispielsweise eine Breitenerstreckung b von ca. 374 mm sowie eine Gesamtlängenerstreckung e von ca. 264 mm. Die Begriffe "Breite" und "Länge" sind bezogen auf die Ziegelwand. Der Rohling weist eine Seitenfläche 10 (Stoßfläche) auf, die auch als Auflagefläche dient, mit der der Rohling auf einer Auflage liegt, auf der sich der Rohling durch die Trock­ nungs- und Brennkammer bewegt. Die entgegengesetzte Seite 11 (Stoßfläche) ist frei von jeder Auflage oder Anlage und ist mit einer in der Ziegelpresse geformten Stoßfugenverzahnung versehen, die mit Vorsprüngen (Querstegen) 12 bzw. 12' und Vertiefungen 13 versehen ist. Die Randvorsprünge 12' (Querstege) passen in korrespondierende Vertiefungen 14' der gegenüberliegenden Seite des Rohlings. Im Bereich der Auflagefläche 10 liegt eine Wandstärke w vor. Die sich im Inneren des Rohlings befindlichen Verfüllkanäle haben verschiedene Abmessungen. So liegen randseitig (senkrecht zu den Stoßflächen 10, 11) gleich lange Verfüllkanäle 15 vor. Im Mittelbereich wechseln sich längere Verfüllkanäle 16 ab, die in Breiten- und in Längsrichtung gestaffelt versetzt angeordnet sind. Ebenso sind kürzere Verfüllkanäle 17 in gleicher Weise gestaffelt, wobei die Verfüllkanäle 17' zur Seite 11 hin offen sind. (Dort können auch schmale Hilfsstege stehen bleiben.) Zwischen den Verfüllkanälen befinden sich ebenfalls seitlich versetzte und gestaffelte Querstege 18 entsprechend der Darstellung in Fig. 1.

In diesem Ausführungsbeispiel haben die Stege 18 im fertigen Ziegel eine Dicke von 10 mm. Die im wesentlichen rechteckigen Verfüllkanäle 15, 16, 17, 17' haben pro Lochreihe unterschiedliche Längenabmessungen. So ist beispielsweise die Längenabmessung der Verfüllkanäle 16 im fertigen Ziegel 154 mm und die der Verfüllkanäle 17 im fertigen Ziegel 80 mm und dies entsprechend der Darstellung versetzt, so daß die Querstege 18 ebenfalls in der dargestellten Weise versetzt angeordnet sind und dadurch mäanderartige Wärmebrücken entstehen. Wenn man die Hilfsstege 20 vernachlässigt, so liegen pro Lochreihe im fertigen Ziegel im Bereich der randseitigen Verfüllkanäle 15 drei Querstege 12', 14', 18 und in den übrigen Lochreihen nur zwei Querstege 12, 18 vor. Dadurch verringert sich im Stoßfugenbereich nicht nur die Breite der Wärmebrücke, sondern es reduziert sich auch die Anzahl der Querstege pro Lochreihe, so daß eine geringere Summe der Querstegdicken erzielt werden kann. Entsprechend dem DIN-Stein beträgt diese Summe der Querstegdicken <= 180 mm/m. Die untere Grenze beträgt 160 mm/m. Erfindungsgemäß kann mit dem vorliegenden Ziegel diese Summe der Querstegdicken <= 120 mm/m sein und bevorzugt 60 bis 100 mm/m, ohne die Festigkeit in unzulässige Bereiche zu reduzieren, wobei diese Summenzahl auch dann besonders niedrig eingestellt werden kann, wenn die Ziegel durch Anker im Mauerwerk nach DIN 1053 verankert werden. Da man aber die Summe der Querstegdicken insgesamt reduziert, auch im Hinblick auf die Anzahl der Querstege, besteht die Möglichkeit, wiederum die Stegdicke geringfügig zu vergrößern im Hinblick auf eine erhöhte Festigkeit, aber auch im Hinblick auf ein besseres Porösieren des Ziegelmaterials im Bereich der Querstege und somit einer dort erzielbaren geringeren Wärmeleitfähigkeit und besseren Wärmedämmwirkung.

Genau genommen stellt Fig. 1 den Formling des Ziegelrohlings dar, so wie er die Ziegelpresse verläßt. Da der Rohling eines 365 mm dicken Ziegelmauerwerks beim Trocknungsvorgang einer enormen Schwindung unterworfen ist, muß das Rohlingsformat mit dem Wanddickenmaß von z. B. 374 mm gefertigt werden. Es tritt also eine Verkürzung von z. B. 374 mm auf 365 mm = 9 mm ein. Diese Verkürzung der reinen Auflagerlänge des Rohlings von z. B. 302 (a) auf dann 293 mm muß innerhalb äußerst kurzer Trocknungszeiten moderner Trockenanlagen auf einem gelochten Auflageblech erfolgen.

Würde man die in Fig. 2 dargestellten drei Aussparungen e des hier bereits getrockneten und gebrannten, teils verfüllt dargestellten Ziegels für die erforderliche spätere Stoßfugenverzahnung bereits im Rohling durch das Formwerkzeug der Ziegelpresse aus sparen, könnte sich der noch plastische Rohling wie in Fig. 2 strichliert dargestellt verformen und wäre dann für den Mauerwerksbau unbrauchbar.

Da jedoch der untere Quersteg an der Seite 10 gemäß Fig. 1 durchlaufend ist, also ohne die Unterbrechungen gemäß Fig. 2, kann sich dieser in seiner Schwindverformung von wie gesagt z. B. 302 auf 293 mm verkürzen und der Rohling bleibt somit in exakter Rechteckform. Er erhält nach Trocknung und Brand das Wanddickenmaß von 365 mm.

Es werden demgemäß die drei Aussparungen e (Vertiefungen) aus dem dann gehärteten Ziegel gefräst und die Ober- und Unterfläche auf Planziegelqualität planparallel geschliffen. Dabei kann diese Aussparung e entweder entsprechend der Darstellung in Fig. 3 in die zugehörige Lochung 17 münden, wie dies auch auf der Seite 11 der Fall ist. Es kann aber auch zwischen der Ausnehmung und der entsprechenden Lochung ein dünner Hilfssteg stehenbleiben, wodurch die Wärmebrücke dort nur unwesentlich verbreitert wird. Der Hilfssteg dient dabei vorteilhaft als feste Begrenzung für die Verfüllmasse.

Entsprechend der Fig. 3 werden die bis dahin noch unverfüllten Ziegel auf einem geeigneten Band in Reihe gesetzt und beispielsweise mit hochwärmedämmendem, bindemittelgebundenem Ziegel- (gemäß der deutschen Patentanmeldung P 197 08 779.5) bzw. Lehmleichtschaum verfüllt. Leichtschaum kann heute mit einem λ_R von 0,04 W/mK erstellt werden. Das entspricht der Wärmedämmung von Styropor oder Mineralwolle. Diese Verfüllung ist aus Fig. 4 ersichtlich, wobei sieben Lochreihen mit Wärmedämmung erkennbar sind.

Man kann u. U. durch entsprechende Gegenmaßnahmen natürlich das zuvor erläuterte Schwindmaßproblem vernachlässigen und im Hinblick auf eine wirtschaftlichere Herstellung in beiden Stoßflächen 10 und 11 schon beim Rohling in der Ziegelpresse die Vertiefungen in der beschriebenen Weise vorsehen, d. h. also entweder unter Belassung eines Hilfssteges 20, der natürlich auch auf der entgegengesetzten Seite 11 vorgesehen werden kann, oder dadurch, daß die Vertiefungen offen in die angrenzenden Verfüllkanäle münden, wie dies in den Zeichnungen an der Stoßfläche 11 der Fall ist.

Aus Fig. 3 ist erkennbar, wie zwei Ziegel in einer Stoßfuge S mit den Stoßfugenverzahnungen ineinandergesetzt sind und dabei die Vorsprünge 12' in die zugehörigen Vertiefungen 14' und die Vorsprünge 12 in die zugehörigen Vertiefungen e eingreifen.

Aus Fig. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie aus Fig. 3 ersichtlich, jedoch mit vollständig verfüllter Lochung und einer schematischen Darstellung des Wärmestromverlaufs in den Ziegelstegen. Die Wärmeleitzahl des hochporösierten Ziegelstegs kann heute mit einem λ_R von 0,33 bis deutlich unter 0,20 W/mK produziert werden. Jedoch ist diese Leitfähigkeit verhältnismäßig groß zu der des Schaumes (0,30 zu 0,04 = 7,5fach höher). Deshalb ist es wichtig, diese relativ großen Wärmeleitbrücken der Ziegelstege zu minimieren. Die beiden Ziegel A und B leiten nur im Bereich der Lochreihe 1 und 7 jeweils mit ihren Verzahnungsstegen 12'. Durch die Erfindung ist es jedoch gelungen, daß ab Lochreihe 2 bis 6 die sozusagen zweispurige Ziegelstegbahn auf eine einspurige Wärmeleitbahn reduziert wird und somit die "Wärmebrücke Ziegelsteg" in den Berührungsebenen der einzelnen Ziegel zueinander halbiert werden. Jeder Ziegel hat ab Reihe 2 bis 6 nur jeweils einen Mittelsteg und einen Außensteg. Außerdem ist der Wärmestromverlauf im verfüllten Ziegel über die in Fig. 1 bezeichneten Stege 18 dargestellt, jedoch ohne Berücksichtigung des Wärmestromes, der natürlich auch in der Verfüllung erfolgt. Jedoch erfolgt der Hauptwärmestrom mäanderartig auf Umwegen um die Verfüllungen 19 herum.

Der insbesondere mit Ziegelleichtschaum verfüllte Ziegel ist im Hinblick auf die Wärmedämmung über das zuvor Erwähnte noch weitgehend verbessert. Dies ergibt sich aus folgender Tabelle.

Je gegensätzlicher die beiden Stoffe Ziegelsteg und Ziegelschaum sind, desto günstiger ist das Schalldämm-Maß. Die Dämpfung des Ziegelschaumes hebt die sonst im Ziegel vorhandene Dickenresonanz zum Teil wieder auf, so daß neben den außerordentlich verbesserten Wärmedämmeigenschaften auch die Schalldämmeigenschaften wesentlich verbessert sind bei dem mit Ziegelleichtschaum verfüllten Ziegel. Durch die Verfüllung mit Ziegelleichtschaum tritt ein gewisser Homogenisierungseffekt ein, so daß der Ziegel wie ein Porenbeton reagieren wird und mit einer Rohdichte von 0,8 kg/cdm zumindest ein Schalldämm-Maß nach DIN 4109, Tabelle 1 von 50 dB erreicht. Dies bedeutet eine sieben- bis achtfache Verbesserung des Schalldämm-Maßes gegenüber vergleichbaren Ziegeln.

Zugleich eignet sich der Ziegel als Brandwand und erfüllt die Vorteile an Baubiologie, -ökologie und -wirtschaftlichkeit entsprechend der Beschreibung in der deutschen Patentanmeldung P 197 08 779.5.

Claims (14)

1. Ziegel, insbesondere Wärmedämmziegel, mit an entgegengesetzten Stoßflächen (10, 11), angeordneten Stoßfugenverzahnungen und einer verfüllbaren Lochung, deren Verfüllkanäle hinsichtlich ihrer axialen Erstreckung im wesentlichen parallel zu den Seitenflächen und im wesentlichen senkrecht zur Ober- und Unterfläche verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stoßflächen (10) des Ziegels die Vertiefungen (e) der Stoßfugenverzahnung derart vorgesehen sind, daß zum angrenzenden Verfüllkanal entweder kein Außenquersteg oder aber nur ein im Verhältnis zum Außenquersteg der Vorsprünge der Stoßfugenverzahnung schmaler Hilfssteg (20) verbleibt.

2. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verfüllbare Lochung in Richtung im wesentlichen senkrecht zur Verbindungssenkrechten zwischen den Stoßflächen (10, 11) eine Vielzahl von Lochreihen bildet und in jeder Lochreihe mindestens zwei aneinandergrenzende und durch Quer- (18, 12, 12') und Längsstege (18') begrenzte Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') angeordnet sind.

3. Ziegel nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') im Querschnitt im wesentlichen rechteckig ausgebildet sind.

4. Ziegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (18) zwischen den Verfüllkanälen (15, 15; 16, 17; 16, 17') benachbarter Lochreihen in Richtung der Längserstreckung der Lochreihen versetzt zueinander angeordnet sind.

5. Ziegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstege (18) dünner sind als die Längsstege.

6. Ziegel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Dicke der Querstege (12, 12', 18) pro Lochreihe <= 120 mm/m beträgt.

7. Ziegel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Dicke der Querstege (12, 12', 18) pro Lochreihe zwischen 60 und 100 mm/m beträgt.

8. Ziegel nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro Lochreihe zwei Querstege (12, 12', 18) vorhanden sind.

9. Ziegel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') mit einem Dämmaterial (19) verfüllt sind.

10. Ziegel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfüllkanäle (15, 16, 17, 17') mit einem Ziegelleichtschaum (19) gemäß der deutschen Patentanmeldung P 197 08 779.5 verfüllt sind.

11. Ziegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (e) der Stoßfugenverzahnung nur in der Seitenwand (10) eingefräst sind, die beim Trocknungs- und Brennvorgang aufliegt.

12. Verfahren zum Herstellen eines mit einer verfüllbaren Lochung und einer Stoßfugenverzahnung versehenen Ziegels, insbesondere Wärmedämmziegels, durch Erzeugen eines Rohlings in einer Ziegelpresse, durch anschließendes Trocknen und Brennen des Ziegels, der dabei mit der Seite im wesentlichen vollflächig auf einer Auflage aufliegt, der die Stoßfugenverzahnung zugeordnet ist, und durch eine Trocknungs- und Brennkammer bewegt wird, und durch Anbringen der Stoßfugenverzahnung an der Auflagefläche nach dem Trocknen und Brennen.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßfugenverzahnungs-Vertiefungen nach dem Trocknen und/oder Brennen eingefräst werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochung am Herstellungsort oder an der Baustelle gegebenenfalls beim Erstellen des Mauerwerks verfüllt werden kann.