DE3427548A1

DE3427548A1 - Ballaststein fuer daecher

Info

Publication number: DE3427548A1
Application number: DE19843427548
Authority: DE
Inventors: John V. Waltham Mass. Burgoyne; Thomas E. Winchester Mass. Phalen
Original assignee: ROOFBLOK Ltd
Current assignee: ROOFBLOK Ltd
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1985-02-14
Also published as: GB2144461A; JPS6073946A; GB8418452D0; GB2144461B; ES280905U; IT8453699V0; IT1179759B; BE900301A; SG65687G; MX159774A; IT8467781A1; CA1228745A; US4535579A; IT8467781A0; FR2550259A1; JPH0571734B2; ES280905Y

Description

VON KREISLER ^: SCHÖMWALD " EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Roofblök Limited Fitchburg Massachusetts USA

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
1981

Dr.-Ing. K. Schönwald Dr. J. F. Fues Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selting Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Sg-Da-fz

25. Juli 1984

Ballaststein für Dächer

Die Erfindung betrifft einen Ballaststein für Dächer, dessen Ober- und Unterseitenfläphen generell rechteckig sind, der zwei zueinander parallele Seitenkanten aufweist, die unter im wesentlichen identischen Winkel
zwischen 12° und 23° von der Vertikalen auf die Ober- und Unterseitenflächen abgeschrägt sind, dessen beide verbleibende Seitenkanten im wesentlichen parallel zur Vertikalen sind und in dessen Unterseitenfläche mehrere Kanäle mit parallelem Abstand verlaufen.

Es sind Dachkonstruktionen bekannt, die einen mit einer wasserundurchlässigen Dachhaut bedeckten Dachstuhl aufweisen, wobei die Dachhaut in ihrer Lage fixiert wird und geschützt wird durch lose Ballaststeine mit oder ohne zusätzliche Lagen einer Wärmeisolierung und/oder
verschleißfesten äußeren Schutzlagen (US-PS 3 892 899) .

Herkömmliche Ballaststeine mit vertikalen Kanten und flachen Unterseiten weisen mehrere Nachteile auf. Die Ballaststeine verhindern eine Drainage des Regens und

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der Feuchtigkeit von der Oberfläche der Dachhaut und von den Fugen zwischen den Ballaststei'nen. Bei kaltem Wetter verursacht die Eisbildung zwischen benachbarten Ballaststeinen die Rißbildung in den Ballaststeinen 5 oder deren Durchbrechen, wobei die Entfernung oder Austauschung der Ballaststeine schon wegen der engen Abstände untereinander schwierig ist. Darüberhinaus können derartige Ballaststeine zerstört werden oder brechen, wenn das Dach starken Winden ausgesetzt ist, es sei denn, die Ballaststeine sind außerordentlich schwer. Schwere Ballaststeine sind schwierig zu handhaben, von Hand aufzulegen und erfordern stärkere Stützen für den Dachstuhl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ballaststeine der eingangs genannten Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeiden, verbesserte Eigenschaften aufweisen, eine hohe Lebensdauer haben und in hohem Maße wetterbeständig sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Ballaststein vorgesehen, der eine Dichte zwischen 1350 kg/m³ und 2500 kg/m³ eine Druckfestigkeit von wenigstens 175 kp/cm², eine Biegungsdehnfestigkeit von wenigstens 21 kp/cm² und die Eigenschaft aufweist, wenigstens hundert Frost-Tau-Zyklen ohne Rißbildung zu überstehen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. '

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Ballaststeines,

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Fig. la eine Draufsicht auf den Ballaststein gemäß
Fig. 1,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Unterseite des Ballaststeines (gemäß Fig. 1),

Fig. 2a eine Draufsicht auf den Ballaststein von unten,

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Ballaststein entlang der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Ballaststein

entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,
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Fig. 5 ausschnittsweise einen Querschnitt durch eine Dachkonstruktion mit den erfindungsgemäßen Ballaststeinen,

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend Fig. 5 durch

eine zweite Dachkonstruktion,

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine dritte Dachkonstruktion,
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Fig. 8 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Anordnung von Ballaststeinen in einem Eckbereich eines Daches,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX in

Fig. 8, und

Fig. 10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9.

Wie aus den Fig. 1 bis 4 hervorgeht, weist ein Ballaststein 10 rechteckige, zum Beispiel quadratische Ober- und Unterseitenflächen 12,14 auf, sowie zwei parallele Kanten 16,18, die unter einem im wesentlichen identisehen Winkel von der Vertikalen geneigt sind. Die in Fig. 4 gezeigten Winkel A können zwischen 12° und 23° variieren. Die verbleibenden zwei Kanten 20,22 sind im wesentlichen vertikal. Auf der Unterseite 14 befinden sich mehrere mit parallelem Abstand angeordnete Kanäle 24, die parallel zu den geneigten Kanten 16,18 verlaufen. Ein zusätzlicher Kanal 26 kann auf Wunsch quer zu den parallelen Kanälen 24 verlaufen, der sich parallel und angrenzend an die vertikale Kante 22 erstreckt. Während die Kanäle 24 im bevorzugten Ausführungsbeispiel parallel zu den geneigten Kanten 16,18 verlaufen, können sie in einem anderen Ausführungsbeispiel parallel zu den vertikalen Kanten 20,22 verlaufen.

Der Ballaststein gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht aus Leichtgewichtsbeton, der Blähschieferton oder ähnliche, aus Lehm, Schieferton oder Schiefer hergestellte Zuschlagstoffe, die im wesentlichen die gleichen physikalischen Eigenschaften aufweisen, einen kleineren Anteil Sand sowie Portlandzement enthält, wie in Phalen, Advances in Materials, Technology in the Americas, Vol. 1, Seiten 87-92 (New York 1980) beschrieben, wobei die darin angegebenen Anteile gewählt sind, um einen Ballaststein zu erzeugen, der

- eine Dichte oder spezifisches Gewicht zwischen 1350 bis 2500 kg/m² (85 bis 155 pounds per cubic foot nach ASTM C 331),

eine Druckfestigkeit von wenigstens 175 kp/cm² (2500 psi, bestimmt nach ASTM C 192 und C 495 unter Verwendung von Zylindern der Abmessung 15 χ 30 cm) und

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- eine Biegungsdehnfestigkeit von wenigstens 21 kp/cm²(300 psi, bestimmt nach ASTM C 293)

aufweist sowie
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in der Lage ist, wenigstens 100 Frost-Tau-Zyklen ohne Rißbildung zu überstehen (bestimmt nach ASTM C 666).

Das Gewicht eines Ballaststeines mit der in den Fign. 1 bis 4 gezeigten Form, der ca. 30 cm (1 Fuß) Kantenlänge aufweist und ca. 5 cm (2 inch) dick ist, beträgt zwischen 4 9 kg/m² und 83 kg/m² bezogen auf die Oberfläche (10 bis 17 pounds per square foot).

Der Ballaststein kann in einer konventionellen Betonsteinherstellmaschine in einem Extrusionsverfahren aus einer Null-Schwund-Mischung aus Blähschieferton (Normanskill), Portlandzement, Sand .und Wasser im gewünschten Verhältnis hergestellt werden. Ballaststeine, die auf diese Weise hergestellt sind, haben normalerweise die Kanäle 24 parallel zu den geneigten Kanten 16,18 angeordnet und haben den querverlaufenden Kanal 26, falls vorhanden, angrenzend an der vertikalen Kante 22, wie in den Fign. 1 bis 4 gezeigt.

Wenn die Ballaststeine in einer lose gelegten Dachkonstruktion verwendet werden, werden sie vorzugsweise mit parallel zur Richtung der Dachneigung verlaufenden Kanälen 24 gelegt, um eine bestmögliche Drainage zu ermöglichen, insbesondere bei Ballaststeinen, die keinen querverlaufenden Kanal 26 besitzen. Bei Verwendung von Ballaststeinen gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, die den querverlaufenden Kanal 26 aufweisen, ist die Richtung der Kanäle 24 nach dem Legen ohne Konsequenz.

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Wie in Fig. 5 gezeigt, v/erden die Ballaststeine 10 in dor einfachsten Dachkonstruktion lediglich in loser angrenzender Reihenfolge direkt auf die Oberfläche der wasserabweisenden Dachhaut 30 gelegt, die ihrerseits von dem Dachstuhl 32 getragen wird. Die Dachhaut 30 kann aus irgendeinem konventionellen Material, wie beispielsweise Butylgummi, Kunststoff, einem asphaltimprägnierten Filz oder dergleichen, bestehen. Auf Wunsch ist eine Brüstung 34 entlang der Kante des Dachstuhls 32 mit einer schrägen inneren Wand 36 vorgesehen, die die abgeschrägte Kante der äußeren Reihe der Ballaststeine 10 übergreift und dazu dient, die Kante der Ballaststeine auf den Dachstuhl zu klemmen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, kann eine Lage eines beliebigen konventionellen wärmeisolierenden Materials 38 wie zum Beispiel Polystyrenschaum, Glasfasermaterial, Faserplatten, geschäumtes Polyurethan, oder dergleichen, zwischen dem Dachstuhl 32 und der Dachhaut 30 angeordnet sein und eine doppelte Lage von Ballaststeinen 10 verwendet werden. Auf Wunsch kann jeder Ballaststein der oberen Lage mit der darunterliegenden Lage mit einem Kleber 40 verklebt werden. Bei dieser Konstruktion weist die Brüstung 42 eine vertikale innere Wand 44 auf, an der eine abgeschrägte blockierende Leiste 46 mit einer schrägen Wandfläche 47 verankert ist, die dazu dient, die äußere Reihe der Ballaststeine gegen den Dachstuhl zu klemmen. Die Ballaststeine 10 weisen wegen ihrer Zusammensetzung aus aufgeblähten Normanskill-Schieferton und wegen der Kanäle auf ihrer Unterseite einen ungewöhnlich niedrigen Wärmeleitkoeffizienten in der Größenordnung zwischen 0,3 und 0,6 W/(Km) (bestimmt nach ASTM C 177) auf. Auf diese Weise ist es möglich, weniger konventionelles Wärmedämmaterial in der Dachkonstruktion zu verwenden, als üb-

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licherweise erforderlich ist, oder es kann sogar völlig weggelassen werden.

Bei der Dachkonstruktion gemäß Fig. 7 ist die Lage Wärmedämmaterial 38 oberhalb der Dachhaut 30 angeordnet, und zwar zwischen der Dachhaut 30 und einer Lage von Ballaststeinen 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann eine zweite Lage konventioneller Schwergewichtballaststeine 49, bei denen alle vier Kanten vertikal verlaufen, auf die erste Lage aufgelegt werden, falls erwünscht.

Es hat sich gezeigt, daß starke Winde, die während eines Sturms auftreten, ein spezielles Problem bei Dachkonstruktionen darstellen, in denen der Dachstuhl eine oder mehrere rechtwinklige Ecken aufweist. Bei solchen Ecken kann eine höchste Widerstandsfähigkeit gegen Schäden aufgrund von Windkräften erreicht werden, indem die Ballaststeine in einer speziellen Weise gelegt werden, wie in der gleichzeitig eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 520 648 vom 5. August 1983 beschrieben ist, dessen Beschreibung einbezogen sein soll. Das Legemuster ist in den Fign. 8 bis 10 gezeigt, gemäß denen alle äußeren Reihen von Ballaststeinen ihre nach außen und nach unten abgeschrägten Kanten angrenzend zur äußeren Kante des Dachstuhls 32 angeordnet haben, außer dem Eckballaststein 48, der mit einer der beiden äußeren Reihen, mit denen er eine Ecke bildet, nicht ausgerichtet ist, sondern um 90° gedreht ist, so daß er mit der anderen äußeren Reihe ausgerichtet ist. Auf ähnliche Weise weist jede von jeder äußeren Reihe nach innen folgende Reihe von Ballaststeinen die gleiche Ausrichtung auf, wie die äußere Reihe, mit der Ausnahme, daß jeder Eckballaststein 50,52 einer jeden aufeinanderfolgenden Reihe in Ausrichtung mit einer der

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beiden Reihen/ mit denen er eine Ecke bildet, sein kann. Für die höchste Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen ist es wesentlich, daß das spezifizierte Legemuster für mindestens zehn Reihen nach innen von jeder Kante des Dachstuhls aus an der Ecke beibehalten wird, vorzugsweise für 15 aufeinanderfolgende Reihen und daß das Muster für wenigstens 15 aufeinanderfolgende Ballaststeine von der Ecke entlang der äußeren Reihe beibehalten wird. Weiter nach innen in Richtung auf die Mitte des Daches und von der Ecke weg, hat die Ausrichtung der Ballaststeine in jeder Reihe keinen nennenswerten Effekt auf die Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigung durch Windkräfte, so daß die Ballaststeine beliebig gelegt werden können, ohne Rücksicht auf die Ausrichtung. Um eine maximale Wasserdrainage von der Oberfläche der Dachhaut zu erzielen, ist es jedoch wünschenswert, die Kanäle 24 eines jeden Ballaststeines selbst im zentralen Teil des Daches parallel zur Richtung der Dachstuhlneigung zu haben.

Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn die Ballaststeine 10 gemäß dem in den Fign. 5 bis 7 gezeigten Muster gelegt werden, die abgeschrägten Kanten der Ballaststeine eine gleitende Bewegung der Ballaststeine übereinander bei thermischer Expansion oder Kontraktion erleichtern und auch die Entfernung und/oder den Austausch individueller Ballaststeine durch Einfügen eines Hubwerkzeugs oder Stemmwerkzeug zwischen die schrägen Flächen benachbarter Ballaststeine erleichtern.

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Claims

Ansprüche

/1., Ballaststein für Dächer, dessen Ober- und Unterseitenflächen generell rechteckig sind, der zwei zueinander parallele Seitenkanten aufweist, die unter im wesentlichen identischen Winkel zwischen 12° und 23° von der Vertikalen auf die Ober- und Unterseitenflächen abgeschrägt sind, dessen beide verbleibende Kanten im wesentlichen parallel zur Vertikalen sind und in dessen Unterseitenfläche mehrere Kanäle mit gegenseitigem, parallelem Abstand verlaufen,

gekennzeichnet durch
eine Dichte zwischen 1350 kg/m³ und 2500 kg/m³ eine Druckfestigkeit von wenigstens 175 kp/cm², eine Biegungsdehnfestigkeit von wenigstens 21 kp/cm² und die Eigenschaft wenigstens hundert Frost-Tau-Zyklen ohne Rißbildung zu überstehen.
2. Ballaststein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseitenflächen (12,14) quadratisch sind und daß die Kanäle (24) parallel zu den abgeschrägten Kanten (16,18) verlaufen.
3. Ballaststein'nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Unterseitenfläche (14) wenigstens ein zusätzlicher Kanal (26) quer zu den parallelen Kanälen (24) verläuft.
4. Ballaststein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Kanal (26) in der Unterseitenfläche (14) angrenzend an und parallel zu einer der vertikalen Kanton (22) angeordnet ist.

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5. Ballaststein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Gewicht zwischen 49 und 83 kg/m², bezogen auf seine Oberfläche.

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