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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 Aufgabe 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 Dämmstoffe 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
Wärmeleitfähigkeit
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