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Verfahren zum Herstellen von verblockendem Mauerwerk
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und hierfür verwendbare Mauersteine Die Erfindung betrifft Mauersteine,
die so ausgebildet sind, daß benachbarte Mauersteine in einem Mauerwerk oder Gefüge
verblockt werden, sowie ein Aufbauverfahren unter Verwendung derartiger Mauersteine.
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Mauer- oder Blockgefüge, die mit herkömmli hen "unverriegelten Mauersteinen
oder mit Verbundstellt?n aufweisenden Mauersteinen erbaut wurden, d.h. mit Steinen,
die in einer oder mehreren Oberflächen Ausnehmungen oder Einkerbungen aufweisen,
die mit benachbarten Mauersteinen anstoßend eingreifen, leiten ihre Festigkeit in
erster Linie aus dem Muster ab, nach dem die Mauersteine gesetzt sind sowie nach
der Verwendung eines Bindematerials, z.B.
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Mörtel, das bzw. der zum Verbinden der einzelnen Mauersteine miteinander
verwendet wird. Es gibt eine große Bandbreite von Mörtelarten und Mustern, die zum
Variieren der Festigkeitscharakteristiken sowie der äußeren Erscheinung derartiger
Mauersteingefüge verwendet werden.
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Herkömmliches Mauerwerk weist gegenüber Druckkräften in der vertikalen
und horizontalen Richtung auch dann eine große Festigkeit auf, wenn die Mauersteine
ohne Mörtel verlegt worden sind. Derartige Mauergefüge weisen äedoch eine geringe
Festigkeit gegenüber den Biegungsmomenten in der horizontalen Ebene sowie gegenüber
den Zugkräften in der vertikalen und horizontalen Wichtung auf. Der Widerstand derartiger
Gefüge gegtnüber Scherkräften
in einer beliebigen wichtung in den
parallel zur horizontalen Ebene verlaufenden Ebene beschränkt sich auf solche Xeibekräfte,
die in eben diesen Ebenen auftreten, und zwar infolge der vorhandenen Druckkräfte,
die normalerweise durch das Gewicht des Mauergefüges bedingt sind. Somit besitzt
ein herkömmliches aus Mauersteinen zusammengesetztes Gefüge im wesentlichen nur
Druckfestigkeit.
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Für viele Anwendungszwecke ist ein Mauerwerk mit hoher Druckfestigkeit
durchaus ausreichend. In bestimmten Anwendungsfëllen jedoch wird das gemauerte Gefüge
Zugkräften und/oder Biegungsmomenten ausgesetzt, wobei sich die herkömmliche Art
der erstellten Gemäuer nach der beschriebenen Art nicht als zweckmäßig erwiesen
haben, da es Bruch und Deformation im Mauerwerk kommt.
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Ein besonderes Anwendungsgebiet, indem die Mauerwerke eine Festigkeit
gegeüber Druck, Zugkraft und Biegemomenten haben müssen, stellen die zylinderförmigen
oder kegelförmigen Ausmauerungen von Schornsteinen dar.
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Der durch die Dicke einer derartigen Ausmauerung wirkende Temperaturabfall
führt zu zwei verschiedenen tiVirkungen: 1) einen Biegungsmoment im Grundriß aufgrund
der Tatsache, dal-. die Formgebung im Grundriß unveränderlich ist.
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Die Innenfläche des gemauerten Gefüges wird dabei einer gegenüber
der Außenfläche höheren Temperatur ausgesetzt, wobei diene heiße Fläche der Ausmauerung
daran gehindert wird sich frei auszudehnen und die Krümmung sich nicht verändern
kann, vgl. hierzu eine gerade Stange, die frei beweglich ist bei der sich nach Erhitzen
von deren einer
Seite diese Seite krümmt, d.h. daß sich die eine
Seite von der heißen seite wegkrümmt. Somit weist die Ausmauerung eines Schornsteins
unter gleichförmigen heißen internen Bedingungen ein Biegunsmoment konstanter Größe
um den Umfang herum auf. hunter nicht gleichförmigen Bedingungen variiert das Biegungsmoment
den Umfang herum in bezug auf seine Größe.
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2) Auch wird das Mauerwerk unmittelbaren Zugkräften in peripherer
Richtung ausgesetzt. Diese Kräfte treten in einem in der Nähe des oberen Teils der
Ilusmauerung liegenden Bereich auf. Die Zugkräfte addieren sich beträchtlich zu
den Belastungen, denen das Mauerwerk seitens des Biegungsmoments ausgesetzt ist,;
sie führen des öfteren dazu, daß der Ausmauerungsabschnitt rißig wird, wobei die
Rißbildung vom oberen freien Ende ausgeht, wo die Gesamtbelastungen am größten sind.
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Es gibt eine Anzahl von bekannten Mauersteinarten, die zum Verblocken
mit benachbarten Mauersteinen in einem aus Mauersteinen zusammengesetzten Aufbau
entwickelt wurden. Diese sind in den britischen Patentschriften 489 373; 530 465;
577 327; 622 834; 727 188; 741 658 und 1 431 766 beschrieben, von denen eine jede
verschiedene Arten dieser verblockenden Mauergefüge offenbart. Während bestimmte
Typen der bekannten Mauergefüge eine gegenüber Zug-, Druck und Biegungskräften günstige
Festigkeitscharakteristik aufweisen mögen, so leiden sie jedoch im allgemeinen unter
einem oder mehreren der folgenden Nachteile: (i) die Mauersteine weisen eine komplizierte
Formgebung auf und sind deshalb nur schwer herzustellen;
(ii) es
werden zwei oder mehr verschiedene Typen von iauersteinen für den Zusammenbau eines
Gefüges benötigt; (iii) die Vorsprünge oder Ansätze auf den Mauersteinen sind zerbrechlich,
was zu einem hohen Bruchrisiko während des Transports, der Aufstapelung und/oder
des unmittelbaren Gebrauchs führt; und (iv) der Aufbau kann sich als kompliziert
oder unpraktisch erweisen, z.B. kann es nötig sein, daß bestimmte Mauersteine in
die Wand horizontal eingefügt werden müssen.
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Demgegenüber besteht also ein Bedarf an Mauersteinen robuster Konstruktion,
die leicht zum Aufbauen einer Mauer oder Wand verwendet werden können, die gegenüber
den Zug-, Druck- und Biegungskräften eine hohe Widerstandsfäh gkeit besitzt.
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Demzufolge ist nach der Erfindung ein Mauerstein vorgesehen, der sich
zum Aufbau einer Mauer oder dgl. eignet und eine Bauptfläche hat, auf der in einem
Abstand von den Kanten des Mauersteins zumindest zwei erhobene Vorsprünge und auf
der gegenüberliegenden Hauptfläche von den Kanten des Mauersteins gleichmäßig entfernt
zumindest zwei entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind, wobei die Vorsprünge
und Ausnehmungen derart angeordnet sind, daß zwei identische Mauersteine mit ihren
Enden zueinander gesetzt werden können, indem die Vorsprünge nach oben weisen, und
ein dritter baugleicher Mauerstein auf die beiden Mauersteine gesetzt wird, indem
eine oder
mehrere von dessen Ausnehmungen einen oder mehrere Vorsprünge
einen der beiden Mauersteine aufnimmt und indem eine oder mehrere von dessen Ausnehmungen
einen oder mehrere Vorsprünge des anderen c;er beiden Mauersteine aufnimmt, wodurch
ein Verblocken der Mauersteine geschieht, und der dadurch gekennzeichnet ist, daß
(i) die Seiten der Ausnehmungen und Vol sprünge im wesentlichen senkrecht zu den
Hauptflächen verlaufen, und (ii) die Ausnehmungen und Vorsprünge derart angeordnet
und bemessen sind, daß, falls die xusnehmungen bis oben hin mit Mörtel angefüllt
sind und der Mauerstein auf zwei baugleiche Mauersteine wie oben gesetzt ist, ein
ausreichendes Volumen Mörtel von den Vorsprüngen aus den Ausnehmungen verdrängt
wird, um zwischen den Mauersteinlagen eine gleichförmige Verbindungsstelle vorbefindlicher
Dicke zu bilden.
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Die Mauersteine nach der Erfindung können leicht geformt werden und
weisen dabei einen robusten Aufbau auf, da die Vorsprünge von den Kanten der Steine
entfernt angeordnet sind und sich dabei nicht über eine übermäßig lange Höhe zu
erstrecken haben. Darüber hinaus können die Mauersteine ohne viel Fachkönnen gesetzt
werden, da nur von der Ausführungsperson verlangt wird, die Ausnehmungen mit Mörtel
voll zu füllen und dann den Mauerstein mit den Vorsprüngen nach oben auf die anderen
Mauersteine drauf zu setzen, so daß die Vorsprünge in den Ausnehmungen des gesetzten
Steins aufgenommen werden.
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Es wird auf den Mauerstein ein nach unten gerichteter Druck ausgeübt,
durch den der Mörtel in den Ausnehmungen über die Hauptfläche des Mauersteins flieht.
Hierbei sind die Ausnehmungen und Vorsprünge so bemessen, daß die gewünschte sicke
der Fuge zustande kommt, wenn der
Mörtel iibF!r die Kanten des
Mauersteins geströmt ist.
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Somit ist es leicht möglich, ein Mauergefüge zu errichten, bei dem
die zwischen den Lagen bestehenden Fugen gleichförmig sind, ohne daß zu dieser Arbeit
Fachkräfte erforderlich wären.
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Die Anordnung der Vorsprünge und Ausnehmungen führt zum Verblocken
der benachbarten Mauersteine und ergibt eine Widerstandskraft gegenüber Zug- und
Biegungsmomenten. Die Seiten der Vorsprünge und Ausnehmungen verlaufen im allgemeinen
senkrecht zu den Hauptflächen der Mauersteine, da geneigte Seiten zu einer Anhebungskomponente
gegenüber den Mauersteinen führen würde, falls Zug-oder Biegungskräfte auftreten.
Diese Kräfte könnten zu einem Versagen des Mauerwerks führen, wenn dieses den Zug-
und/oder Biegungsmomenten insbesondere in der Nähe des oberen Abschnitts des Mauersteingefüges
ausgesetzt wird.
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Eine besondere bevorzugte und einfache Anordnung eines Mauersteins
nach der Erfindung weist zwei Vorsprünge und zwei jLusnehmungen auf, wobei die Vorsprünge
im wesentlichen im Grundriß quadratisch und in einer Entfernung ltd ?l von drei
Kanten des Mauersteins und in einer Entfernung "2asz von einander angeordnet sind.
durch diese Anordnung wird erreicht, daß Mörtel gleichförmig über die gesamten Oberflächen
des Mauersteins beim Zusammenbau gedrückt wird. Die Abmessungen der Vorsprünge und
Ausnehmungen sind vorzugsweise derart beschaffen, daß mit einem ausreichenden Rauminhalt
Mörtel beim Setzen eine Fuge von 5 mm Dicke gebildet wird.
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Es ist jedoch leicht ersichtlich, daß die Anzahl der Vorsprünge
variable
gehalten werden kann, vorausgesetzt, daß sie so angeordnet sind, daß nachfolgende
Lagen der Mauersteine ineinandergreifen oder verblockt werden. Darüber hinaus können
die Abmessungen der Vorsprünge und Ausnehmungen derart variiert werden, daß es zu
der gewünschten vorher bestimmten Dicke der Verbindungsstelle oder Fuge während
des Zu ammenbaus kommt. Die Dicke der Fuge zwischen den Hauptflächen ist nicht notwendigerweise
dieselbe, da die sicke der Fuge zwischen den Vorsprüngen und der Basis der Ausnehmungen
und die Vorsprünge und Ausnehmungen so bemessen sind, daß es zu der gewünschten
Fugenbildung kommt. Dabei sollten die Vorsprünge und Ausnehmungen so angeordnet
sein, daß Mörtel über im wesentlichen die gesamten Hauptflächen des Mauersteins
während des Zusammenbaus strömt, so daß dadurch eine maximale indungseffizienz erreicht
wird.
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Obgleich die Mauersteine nach der Erfindung im allgemeinen mit Vorsprüngen
und Ausnehmungen versehen sind, kann es unter bestimmten Umständen erwünsc sein,
Mauern oder dgl. zu errichten, bei denen nllr bestimmte Lagen der Mauersteine miteinander
verblockt sind.
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In einem derartigen Fall können zwei Arten von Mauersteinen zur Anwendung
kommen, nämlich ein erster Mauerstein, der die Vorsprünge aufweist, und ein zweiter
Mauerstein, der die Ausnehmungen aufweist.
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Demzufolge wird nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Verfahren
zum Aufbau einer Mauer oder dgl.
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geschaffen, in dem (i) Mauersteine eingesetzt werden, die eine Hauptfläche
besitzen,
auf der von den Kanten des mauersteins entfernt zumindest zwei erhobene Vorsprünge
mit im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche verlaufenen Seiten angeordnet sind,
(ii) eine erste Reihe von Mauersteinen zusammengefügt wird, indem die Mauersteine
des Verfahrensschrittes (i) mit ihren Enden aneinander gesetzt werden, (iii) Mauersteine
eingesetzt werden, die eine Hauptfläche besitzen, auf der von den Kanten des Mauersteins
entfernt zumindest zwei Ausnehmungen mit im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche
stehenden Seiten angeordnet sind, (iv) die Ausnehmungen der Mauersteine des Verfahrensschrittes
(iii) mit Mörtel oder einem anderen Bindemittel bis oben hin voll angefüllt werden,
und (v) eine zweite Reihe von Mauersteinen gebildet wird, indem jeder der gefüllten
Mauersteine des Verfahrensschrittes (iv) oben auf zwei Mauersteine in der ersten
Reihe gesetzt werden, wobei eine oder mehrere seiner Ausnehmungen einen oder mehrere
Vorsprünge von jedem der beiden Mauersteine in der ersten Mauersteinreihe aufnehmen,
und ein Druck nach unten ausgeübt wird, bis der Mörtel von den Ausnehmungen verdrängt
und zu den Kanten der Mauersteine gedrückt wird, wodurch die Verbindungsstelle fertiggestellt
ist.
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Darüber hinaus erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Mauersteinpaar
der oben beschriebenen Art.
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Die Erfindung wird anhand der nächstfolgenden Beschreibung eines in
den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Hierbei zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht eines kauersteins nach der Erfindung;
Figur 2 eine Endansicht des Mauersteins der Fig. 1; Figur 3 eine Draufsicht des
Mauersteins der Figur 1; Figur 4 den Aufbau einer Mauer unter Verwendung der Mauersteine
nach Fig. 1.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform des Mauersteins
nach der Erfindung. Hierbei ist die Hauptfläche 1 mit zwei quadratischen Vorspriingen
2 versehen, die die Seiten 3 aufweisen, welche im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche
1 verlaufen. Die gegenüberliegende Hauptfläche 4 ist mit zwei Ausnehmun;en 5 versehen,
die die Seiten 6 aufweisen, welche im wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche 4 verlaufen.
Die Vorsprünge 2 sind in gleichem Abstand von den drei Kanten des mauersteins entfernt
sowie in einem Abstand voneinander angeordnet, der gleich ist der doppelten Entfernung
von den Kanten des Mauersteins.
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Die Figuren 1 und 2 zeigen beispielhafte Abmessungen für den -Mauerstein
aus denen sich eine Verbindrngsstelle oder Fuge ergibt, die beim Zusammenbau eine
Dicke von 3 Einheiten hat. Hierbei sind die Abmessungeeinheiten vorzugsweise gleich
Millimeter.
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Die Mauersteine können, wie Fig. 4 zeigt, leicht gesetzt werden. Ein
erster Gang oder eine erste Reihe wird ausgelegt, indem die Mauersteine (A,B) mit
ihren Enden aneinander und den Vorsprüngen 2 nach oben gesetzt werden. (Dies ist
nicht essentiell, da ein Aufbau leicht mit den Vorsprüngen nach unten weisend ausgelegt
werden kann). Um nun den zweiten Gang oder die zweite Reihe Mauersteine zu setzen,
werden die Ausnehmungen 5 mit Mörtel angefüllt und der Mauerstein so gesetzt, daß
die Vorsprünge der ersten Reihe der Mauersteine in den Ausnehmungen des Mauersteins
0 aufgenommen werden. Durch Drücken nach unten wird der Mörtel in den Ausnehmungen
5 verdrängt und strömt über die Hauptflächen der Mauersteine, um eine Verbindungstelle
7 zu bilden, die die gewünschte Dicke aufweist, wenn der Mörtel die Kanten des Wiauerteins
erreicht. Somit ist der Rauminhalt des Mörtels in den schraffierten Bereichen X
in den Ausnehmungen eines Mauersteins im wesentlichen identisch mit dem Rauminhalt
der schraffierten Fuge oder Verbindungsstelle Y. Falls erwünscht, kann das Volumen
X geringfügig über dem Volumen Y liegen, so daß ein geringer Überschuß vorhanden
ist, so daß sichergestellt ist, daß der Mörtel mit der gesamten Hauptfläche in Berührung
kommt.
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Die Mauersteine nach Figur 1 bis 3 sind so bemessen, daß sie eine
dünne Fuge zwischen den aneinanderstoßenden w;auersteinen ergeben, die jedoch zum
Zwecke der klareren Übersicht nicht dargestellt ist. Somit ist es auch hier wie
beim herkömmlichen Setzen von Mauersteinen notwendig, eine kleine Menge Mörtel auf
die Enden der Mauersteine zu geben.
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Es ist hierbei leicht verständlich, daß die erfindungsgemäßen Mauersteine
mit einem hohen Grad an Genauigkeit gesetzt werden können, ohne daß dazu besondere
Fachkräfte notwendig wären, da die lviauersteine so bemessen sind, daß sie auf einfache
Art und Weise miteinander verblocken, wobei die Rauminhalte der Ausnehmungen und
Vorsprünge derart ausgebildet sind, daß der Arbeiter auf einen Blick bestimmen kann,
wann eine Fuge der gewünschten Dicke gebildet worden ist.
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Es können mancherlei Veränderungen und Verbauschungen in Zusammenhang
mit der obigen Beschreibung vorgenomnen werden, wobei in manchen Fällen einige Merkmale
der Lrfindung ohne entsprechende Nutzung anderer erkmale verwendet werden. Dementsprechend
sind auch die Ansprüche in Übereinstimmung mit den Gedanken und dem Rahmen der Erfindung
zu verstehen.