DE10020956A1 - Mauerstein und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mauerstein und ein Verfahren zu seiner Herstellung, der gegenüber herkömmlichen Mauersteinen eine verringerte Masse und ausgezeichnete Dämmeigenschaften aufweist. Der erfindungsgemäße Mauerstein besteht aus einem Leichtbaustoff, der ausgewählt ist aus Blähglas, Perlite, Blähton oder Mischungen davon. Der Leichtbaustoff wird durch Flüssigphasensinterung oder Versinterung von vorexpandiertem Blähglasgranulat, Blähtongranulat, Perlite oder Mischungen davon erhalten und bildet ein Porengefüge als Dämmkern, der von einem Schalkörper aus einem herkömmlichen Mauersteinmaterial zumindest teilweise umschlossen ist. Hergestellt wird der Mauerstein, indem ein entsprechender Schalkörper mit dem Leichtbaustoff befüllt und der vorexpandierte Leichtbaustoff, der einen Restblähmittelgehalt von mindestens 0,1 Masse-% aufweist und in Granulatform eingesetzt wird, bis oberhalb der Erweichungstemperatur des Granulates erwärmt wird, wobei eine zusätzliche Volumenexpansion auftritt und die Granulatoberflächen versintern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mauerstein sowie Verfah­ ren zu seiner Herstellung, wobei solche Mauersteine ohne weiteres, wie herkömmliche Mauersteine auch beim Bau von Ein- und Mehrfamilienhäusern sowie im Troc­ kenbau eingesetzt werden können, und über ausgezeich­ nete Dämmeigenschaften verfügen können.

Mauer- oder Ziegelsteine haben sich auf dem Bausek­ tor, als Ziegelmauerwerk, Ziegeldeckensteine oder Ziegelhohlkörper seit relativ langer Zeit sowohl technisch, wie auch wirtschaftlich bewährt. Im Laufe der Jahre wurden diese verwendeten Bauelemente, den gestiegenen Anforderungen des Marktes Rechnung tra­ gend, laufend verbessert. Diese Verbesserungen betra­ fen insbesondere die Dämmeigenschaften und dabei im Wesentlichen die Wärmedämmung. So führten die Ent­ wicklungen zu porösen Leichtziegeln mit filigranen Lochbildern, denen jedoch insbesondere aus Festig­ keitsgründen Grenzen gesetzt sind. So müssen Mindest­ rohdichten und -stegdicken eingehalten werden, um zum einen ausreichende Festigkeiten und Sicherheit wäh­ rend des Transportes und der Verarbeitung zu garan­ tieren und zu vermeiden, dass unerwünschte Zerstörun­ gen bereits vor der Verarbeitung auftreten und trotz­ dem ausreichende statische Eigenschaften erreicht werden können.

Werden solche filigranen Steine mit geringen Steg­ dicken verwendet, beeinträchtigt dies auch die Schalldämmung und Schall-Längsdämmung in unerwünsch­ ter Weise.

Auch Leichtbetonsteine oder Porenbeton haben Grenzen, da die gewünschten Wärmedämmeigenschaften und die erforderlichen Festigkeiten konträr zueinander sind und demzufolge die entsprechenden Vor- und Nachteile zueinander abgewogen und zu einem entsprechenden Kom­ promiss führen müssen.

Unter dem Aspekt der Wärme- und Schalldämmung könnte zwar theoretisch eine größere Wand- oder Mauerdicke gewählt werden, die jedoch in jedem Falle zu Flächen­ verlusten führt.

Zur Erfüllung der erforderlichen Wärmedämmung ist es üblich, außenliegende organische oder anorganische Wärmedämmverbundsysteme an solchen gemauerten Wänden oder Decken einzusetzen, die jedoch wiederum zu einer Dickenzunahme und zu einem erhöhten Zeit- und Kosten­ aufwand führen. Solche zweischaligen Wandaufbauten, die aus einer Tragschicht mit aufgeklebten und/oder mechanisch befestigter Dämmschicht mit zusätzlichem Außenputz gebildet sind, können zwar ohne weiteres in der Altbausanierung, bei der die genannten Nachteile in Kauf genommen werden können, eingesetzt werden, für den Neubau, bei dem auf Altbausubstanz keine Rücksicht genommen werden muss, ist dies aber wieder nur ein nachteilbehafteter Kompromiss.

Außerdem ist versucht worden, Blähton- oder Bims- Hohlblocksteine herzustellen, in denen eine inte­ grierte Dämmung, ohne zusätzliche Dickenzunahme vor­ handen ist. Für eine solche integrierte Dämmung wur­ den verschiedene organische Materialien eingesetzt. Die Integration solcher organischer Dämmstoffe berei­ tete aber sehr große Schwierigkeiten, so schlugen auch Versuche der Ziegelindustrie fehl, bei denen Eiweißschaum in Verbindung mit Ziegelmehl zu einem Ziegelschaum verarbeitet werden sollten, da während des Schäumvorganges, insbesondere bei größeren Bau­ teildicken große Eigenspannungen induziert worden sind, die entsprechende Festigkeitsverluste hervor­ gerufen hatten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Mauerstein und entsprechende Herstellungsverfahren vorzuschla­ gen, mit denen kostengünstig Mauersteine zur Verfü­ gung gestellt werden können, die bei relativ geringer Dichte, eine hohe Festigkeit, gutes Schall- und Wär­ medämmverhalten aufweisen und günstig verarbeitbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 für einen Mauerstein und den Merkma­ len der Ansprüche 14 bis 25 für entsprechende Her­ stellungsverfahren gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Mauerstein besteht im Wesentli­ chen aus zwei Teilen, wobei es sich hier zum einen um einen Schalkörper handeln kann, der aus einem statisch tragenden Material, wie z. B. herkömmlichen Mauer-oder Ziegelsteinmaterial, gebranntem Ton oder Lehm, Leichtbeton aus Blähton, Bims oder ähnlichen Leichtzuschlägen, Porenbeton oder Holzbeton besteht. Das zweite wesentliche Teil eines solchen Mauerstei­ nes ist ein Dämmkern, der vom Schalkörper umschlossen ist und aus durch Flüssigphasensinterung von Bläh­ glas, Perlite, Blähton oder Mischungen davon oder durch Versinterung von vorexpandiertem Blähglasgranu­ lat, Blähtongranulat, Perlite oder Mischungen, ein Porengefüge aufweisend, gebildet worden ist.

Der Schalkörper sollte zumindest an seiner oberen Stirnfläche teilweise oder vollständig offen sein, so dass die eingangs genannten Materialien oder die ent­ sprechenden vorgeschäumten Granulate in den Schalkör­ per eingefüllt oder ein vorgefertigter Dämmkern in den Schalkern eingepresst werden kann. Der Dämmkern ist demzufolge zumindest teilweise vom Schalkern, zumindest jedoch an vier Seiten umschlossen.

Für einen sicheren Halt des eingeformten oder einge­ pressten Dämmkernes können im Inneren des Schalkernes Stege und/oder Nuten ausgebildet sein, die den Dämm­ kern durch Formschluss halten.

Bei der Ausbildung des Dämmkernes können zwei alter­ native, geeignete Wege beschritten werden, wobei ein­ mal so vorgegangen werden kann, dass ein vorexpan­ diertes Granulat, als Leichtbaustoff, das ausgewählt ist aus Blähglas, Blähton, Perlite oder Mischungen davon, mit einem Restanteil an Blähmitteln von minde­ stens 0,1 Masse-% entweder unmittelbar in den Schal­ körper oder in eine Form gefüllt, anschließend einer Erwärmung bis zu Temperaturen oberhalb der Er­ weichungstemperatur des Granulates vorgenommen wird, die zu einer zusätzlichen Volumenexpansion und zum Versintern der Granulatoberflächen führt. Dabei wird der Dämmkern im Schalkörper unmittelbar ausgebildet, oder er kann nach dem Entformvorgang aus der Form in den offenen Teil des Schalkörpers eingepresst und gegebenenfalls mit den bereits erwähnten gegebenen­ falls relativ kurz ausgebildeten Stegen, die bevor­ zugt an den jeweiligen Stirnflächenbereichen, also oben und unten im Inneren des Schalkörpers angeordnet sind, fixiert werden.

In der zweiten Alternative kann eine Mischung, die aus 60 bis 95 Masse-% eines Leichtzuschlagsstoffes, ausgewählt aus Blähglas, Perlite und Blähton sowie gegebenenfalls auch Mischungen davon, mit 40 bis 5 Masse-% eines Natronwasserglases gemischt in einen Schalkörper oder eine Form eingefüllt werden und im Anschluss daran, bei einer Erwärmung unter Ausbildung von Natronkalkglas durch Flüssigphasensinterung die Leichtzuschalgstoffpartikel netzwerkartig verbunden werden und so der Dämmkern gebildet werden kann. Wird der Dämmkern in einer Form hergestellt, kann dieser, wie bereits vorab beschrieben, nach dem Entformen in den zumindest an der oberen Stirnfläche offenen Schalkern eingepresst und gehalten werden.

Vor der Erwärmung kann das Gemisch gegebenenfalls bei Temperaturen im Bereich 50 bis 95°C getrocknet wer­ den. Das Sintern erfolgt dann im Temperaturbereich zwischen 550°C und 1000°C, wobei dies in einem Zeitraum zwischen 0,1 bis 5, bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 bis 0,5 h erfolgt.

Im Übrigen ist ein entsprechendes Verfahren zur Her­ stellung von Formkörpern aus Leichtwerkstoffen in DE 197 12 835 A1 ausführlich beschrieben und es soll auf den entsprechenden Offenbarungsgehalt voll umfänglich zurückgegriffen werden.

Bei der erstgenannten Alternative zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Mauersteines unter Verwendung von vorexpandiertem Blähglasgranulat, Blähtongranu­ lat, Perlite oder Mischungen davon, mit denen ein Porengefüge als Dämmkern erhalten werden kann, soll nachfolgend detaillierter beschrieben werden.

Der bei einem erfindungsgemäßen Mauerstein vorhandene Dämmkern kann ausschließlich aus vorexpandiertem Blähglas, Blähton oder Perlite, ohne dass die übli­ chen Binde- oder Sinterhilfsmittel weiter enthalten sind, bestehen. Er kann aus dem jeweiligen Granulat gebildet werden, das miteinander versintert ist und so ein relativ leichter Mauerstein mit relativ klei­ ner Rohdichte, aber höherer Festigkeit erhalten wer­ den kann. Der Dämmkern kann ein geschlossenporiges Gefüge bzw. eine solche Struktur aufweisen. Er kann eine Rohdichte, die 250 kg/m³ bis hin zu Rohdichten im Bereich von 180 kg/m³, bei Druckfestigkeiten von ca. 1,6 N/mm², Biegefestigkeiten von ca. 0,9 N/mm² und Zugfestigkeiten von ca. 0,2 N/mm² aufweisen.

Der Dämmkern weist eine kleine Wärmeleitfähigkeit auf, ist nicht brennbar, säure- und basenbeständig, formstabil, resistent gegen biologische Verwertung (Nager, Käfer, Schimmel u. ä.) und unbedenklich recy­ clebar. Er nimmt nahezu keine Feuchtigkeit auf und kann demzufolge auf dem Baustoffsektor in vielen Fäl­ len günstiger eingesetzt werden, als dies mit her­ kömmlichen Baustoffen und Bauelementen möglich ist.

Bei Herstellung des erfindungsgemäßen Mauersteines kann so vorgegangen werden, dass bevorzugt vorexpan­ diertes Blähglas, aber auch Perlite oder thermisch vorexpandierter Blähton als Granulat verwendet wer­ den, wobei in jedem Fall ein Restgehalt an Blähmit­ teln von mindestens 0,1 Masse-% bis zu 3 Masse-% ent­ halten sein soll.

Das so vorbereitete Granulat wird in eine aus minde­ stens zwei Teilen bestehende Form oder in einen Schalkörper aus einem üblicherweise für Mauer- oder Ziegelsteinen verwendeten Material gegeben und an­ schließend in der Form oder dem Schalkörper erwärmt. Die Erwärmung erfolgt dabei in einem Temperaturbe­ reich, bei dem das jeweilige Granulat erweicht, also die entsprechende Erweichungstemperatur erreicht und gehalten wird. Infolge der Erwärmung tritt eine wei­ tere Volumenexpansion des Ausgangsgranulates auf und die Granulatoberflächen versintern miteinander, so dass gegebenenfalls nach dem Entformen der fertige Dämmkern zur Verfügung steht oder im Inneren des Schalkernes ausgebildet ist.

Da das vorexpandierte Ausgangsgranulat infolge der Erwärmung weiter einen Volumenzuwachs erfährt, ist es günstig, die Form oder den Schalkörper mit dem Aus­ gangsgranulat nur mit einem Volumenanteil von minde­ stens 80% und maximal 95%, bevorzugt mit mindestens 85 Vol.-% auszufüllen. Dadurch kann bei der Erwärmung ein geschlossenporiges Gefüge, das die bevorzugt min­ destens zweigeteilte Form oder den Schalkörper voll­ ständig ausfüllt, erhalten und die gewünschten Eigen­ schaften erreicht werden.

Nach der Befüllung der Form oder des Schalkörpers, wobei möglichst auf eine gleichmäßige Befüllung des Schalkern- bzw. Forminhaltes geachtet werden soll, wird das vorexpandierte Ausgangsgranulat, das minde­ stens 80% des Endvolumens, bevorzugt mindestens 85% des Endvolumens aufweist, in der Form oder dem Schal­ körper erwärmt und weiter expandiert.

Vorteilhaft ist es, die Erwärmung in zwei Stufen durchzuführen, wobei in den beiden Stufen mit unter­ schiedlichen Heizraten erwärmt wird. In beiden Stufen sollte die Heizrate aber konstant sein. Dadurch kann eine gleichmäßige Erwärmung über das gesamte Volumen gesichert und eine gleichmäßige Gefügestruktur ausge­ bildet werden. So sollte in einer ersten Erwärmungs­ stufe eine größere Heizrate, z. B. 5 K/min und in der zweiten Erwärmungsstufe mit kleinerer Heizrate, z. B. mit 2 K/min erwärmt werden. Die Erwärmung in der er­ sten Stufe sollte bis auf Temperaturen von 650°C und in der zweiten Stufe bis zu ca. 750°C erfolgen, wenn vorexpandiertes Blähglas als Ausgangsgranulat verwen­ det worden ist.

Nachdem die erforderliche Erweichungstemperatur für das Granulat erreicht worden ist, wird die entspre­ chende Temperatur über einen bestimmten Zeitraum, ca. 30 min gehalten, so dass die Granulatoberfläche si­ cher miteinander versintert.

Im Anschluss an die Erwärmung sollte vor dem Entfor­ men des Formkörpers aus der Form oder mit dem im Schalkörper ausgebildeten Dämmkern eine langsame Ab­ kühlung erfolgen, um Eigenspannungen im fertigen Dämmkern möglichst zu vermeiden. Dabei kann die er­ forderliche Abkühlzeit bis auf Umgebungstemperatur bis zu 10 h betragen. Das verwendete Ausgangsgranulat sollte in einem Korngrößenbereich von 1 bis 8 mm, bevorzugt von 2 bis 4 mm verwendet werden, wobei eine gleichmäßige Körnung im engen Toleranzbereich gegebe­ nenfalls kürzere Erwärmungs- und Haltezeit erfordert und eine gleichmäßige Gefügeausbildung sichert.

Der bei der Herstellung eines solchen Dämmkernes er­ forderliche Blähmittelanteil sollte im Bereich zwi­ schen 0,1 bis 3 Masse-% liegen.

Im Gegensatz zu herkömmlich hergestellten Formkörpern aus Schaumglas, das aus den üblichen Rohstoffen Quarzsand, Calciumcarbonat, Kalifeldspat, Eisenoxid und Natriumcarbonat, zu dem lediglich ein geringer Anteil an Altglas zugegeben werden kann, hergestellt wird, können die erfindungsgemäßen Formkörper voll­ ständig aus einem aus Altglas erhaltenen Blähglasgra­ nulat hergestellt werden. Dabei können Altglasscher­ ben gemahlen und vermischt werden und nach Zugabe eines Blähmittels, z. B. Zuckerderivat, wird dieses pulverförmige Gemenge granuliert und danach thermisch vorexpandiert und zwar so, dass das vorexpandierte Granulat ca. 80 bis 95% des Volumens, wie es im fer­ tigen Dämmkern auftritt, aufweist.

Bei dieser thermischen Vorexpansion kann so gearbei­ tet werden, dass der für die Herstellung erforderli­ che Blähmittelanteil im vorexpandierten Blähglasgra­ nulat bereits enthalten ist. Dies kann beispielsweise durch eine relativ schnelle Temperaturbehandlung, die zur thermischen Expansion führt, erreicht werden.

Äquivalent kann bei der Verwendung der bereits er­ wähnten zwei weiteren Ausgangsgranulate, die eben­ falls in möglichst vorexpandierter Form Verwendung finden können, vorgegangen werden, wobei sich jedoch andere Heizraten und zu erreichende Temperaturen, die den Erweichungstemperaturen des jeweiligen Granulates entsprechen, ergeben.

Es lässt sich auch eine akustische Entkopplung zwi­ schen Schalkörper und Dämmkern erreichen, die aus verschiedenen flexiblen Materialien bestehen kann. So kann beispielsweise der Schalkörper mit einer ent­ sprechenden Innenbeschichtung vor der Befüllung oder dem Einpressen eines vorgefertigten Dämmkernes ver­ sehen werden oder der Dämmkern mit einem geeigneten Material außenseitig umhüllt werden, wobei beispiels­ weise Wellpappe Verwendung finden kann, die gleich­ zeitig auch als Verpackung nutzbar ist.

Außerdem ist die Anzahl von Hohlräumen oder Hohlkam­ mern auch bei relativ niedriger Wärmeleitfähigkeit wesentlich kleiner, als dies bei herkömmlichen Mauer­ ziegeln der Fall ist. So kann im Vergleich zu konven­ tionellen porösen Leichtziegel-Steinen der Wärme­ durchlasswiderstand um ca. 30% erhöht werden, was bei zukünftiger Steigerung von zu erreichenden Wärme­ dämmwerten entsprechend dem Niedrigenergiehaus-Stan­ dard zu keiner weiteren Dickenzunahme einer Wand und demzufolge zu keiner Verringerung der nutzbaren Raum­ flächen führt.

Mit den erfindungsgemäßen Mauersteinen kann bei einer relativ kleinen Steinrohdichte ≦ 600 kg/m³ die gefor­ derte Steinfestigkeitsklasse für Ein- und Zweifami­ lienhäuser ohne weiteres eingehalten werden.

Unabhängig von den verwendeten Ausgangsmaterialien wird bei dieser Wärmebehandlung nicht nur ein Verbund zwischen den Leichtzuschlagpartikeln bzw. dem Granu­ lat erreicht, sondern es findet auch eine Anbindung des Dämmkernes an den Schalkörper unter Ausbildung einer Glasschmelze statt.

Wie ebenfalls bereits angedeutet, bestehen mehrere Alternativen, wie ein erfindungsgemäßer Mauerstein hergestellt werden kann. So kann beispielsweise der Schalkörper (z. B. aus Ton) noch während des Brennpro­ zesses in der Abkühlphase mit vorgewärmtem Granulat (Blähglasgranulat) befüllt werden, wobei für die Vor­ wärmung die Abwärme aus dem Brennprozess genutzt wer­ den kann. Nach der Befüllung wird dann nochmals bis auf die Erweichungstemperatur des Granulates bzw. die für die Flüssigphasensinterung erforderliche Tempera­ tur erwärmt.

Für die Befüllung kann ein Befülltrichter aus einem austenitischen Stahl Verwendung finden, der über eine ausreichende Warmfestigkeit verfügt.

Insbesondere die einsetzbaren Blähglasgranulate wei­ sen ein gutes Fließverhalten auf, so dass das Befül­ len der Schalkörper in sehr kurzer Zeit von wenigen Sekunden erfolgen kann. Während des Befüllens sollte jedoch die Erweichungstemperatur des Granulates nicht überschritten werden.

Günstigerweise erfolgt die Erwärmung in einem Schnellbrandofen, z. B. einem Rollenofen, mit einer Befülleinrichtung im Abkühlbereich, indem mehrere Ziegel-Schalköper nebeneinander senkrecht stehend auf Brennhilfsmittelplatten thermisch behandelt werden können.

Für kleinere Ziegeleien, die über diskontinuierliche Öfen, wie z. B. wechselseitig betriebene Herdwagenöfen verfügen, sollten die Ziegelschalkörper nach dem Zie­ gelbrand automatisch mit einem Handhabungsgerät vom Herdwagen entnommen und einer separaten Befüllstation zugeführt werden. Im Nachgang zur Befüllung der Schalkörper mit dem Leichtzuschlagstoff bzw. Granulat können die Schalkörper auf einer Brennunterlage wie­ der automatisch auf einem Herdwagen abgesetzt und der befüllte Herdwagen der abschließenden Erwärmungsphase (Temperung) zugeführt werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher beschrieben werden.

Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für einen Schalkörper eines erfindungsgemäßen Mauersteines;

Fig. 2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemä­ ßen Mauersteins, bestehend aus Schalkörper und Dämmkern mit ausgebildeten Hohlkammern und Bewehrungsrinne;

Fig. 3 einen aus zwei Teilen bestehenden erfin­ dungsgemäßen Mauerstein, als sogenannter Verschiebeziegel in zwei erzielbaren Größen für einen Längenausgleich;

Fig. 4 ein weiteres Beispiels eines erfindungsge­ mäßen Mauersteines;

Fig. 5 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Mauer­ steines, mit einer Nut-/Federverbindung und

Fig. 6 einen Aufbau mehrerer Mauersteine nach Fig. 5.

Die Dämmkerne 2 können, wie in DE 197 12 835 A1 be­ schrieben, in einer gesonderten Form oder im Schal­ körper 1 für einen erfindungsgemäßen Mauerstein her­ gestellt werden. Hierzu werden die bereits erwähnten Leichtzuschlagstoffe mit dem Sinterhilfsmittel be­ schichtet und entweder in den Schalkörper 1 gegeben oder diese Masse wird durch ein entsprechend geeigne­ tes Formgebungsverfahren (z. B. Axialpressen, Extru­ dieren, Gießen) in die gewünschte Form gebracht und im Anschluss daran getrocknet. Dieser Grünkörper kann einer nachfolgenden thermischen Behandlung, bei der eine Flüssigphasensinterung erfolgt, wodurch die Leichtzuschlagstoffpartikel punktuell miteinander verbunden werden, unterzogen werden. Während der Sin­ terung tritt ein Ionenaustausch zwischen der Flüs­ sigphase und den Partikeln auf, der zu einer stoffei­ genen Bindung führt, so dass ein entsprechend poröses Gefüge kleiner Rohdichte und relativ erhöhter Festig­ keit erhalten wird.

Wird der Dämmkern 2 aus vorgeschäumten Granulaten, ohne Zusatz eines Binde- oder Sinterhilfsmittels her­ gestellt, wird entweder eine möglichst teilbare Form oder der Schalkörper 1 mit dem entsprechenden vorge­ schäumten Granulat befüllt. Die Befüllung erfolgt in einer losen Schüttung, wobei eine möglichst gleichmä­ ßige Befüllhöhe, z. B. durch Rütteln, eingehalten wer­ den sollte.

Während der Temperaturbehandlung dieser losen Schüt­ tung tritt eine erneute Volumenexpansion (Bläh­ prozess) auf und das Ausgangsmaterial schäumt noch­ mals auf, so dass die Rohdichte weiter verringert wird. Das Ausgangsgranulat weist etwa ca. 85% des Porenvolumens des fertig hergestellten Dämmkernes 2 auf. Es erfolgt also, ähnlich wie bei der EPS-Her­ stellung, ausgehend von einem porösen Vorprodukt in granularer Form, bei der Formgebung nochmals eine Volumenzunahme von ca. 15%.

Konkret kann ein erfindungsgemäßer Mauerstein, wie er auch in den Figuren dargestellt ist, in einer bevor­ zugten Form so hergestellt werden, dass ein Schalkör­ per 1 aus gebranntem Ton mit einem Blähglasgranulat, das unter dem Handelsnamen "Liaver" erhältlich ist, befüllt wird. Das Blähglasgranulat weist eine Schütt­ dichte von 220 kg/m³ auf und wird mit einer Körnung zwischen 2 bis 4 mm eingesetzt. Das verwendete Bläh­ glasgranulat weist einen erhöhten Restblähmittelge­ halt auf, der mindestens 0,1 Masse-% betragen soll.

Durch Rütteln wird die lose Schüttung im Schalkern 1 egalisiert.

Ein so vorbereiteter Mauersteinrohling kann dann in einem diskontinuierlichen Kammerofen oder in einem diskontinuierlich betriebenen Durchschubofen mit ei­ ner Aufheizrate von 5 K/min auf 650°C und nachfol­ gend mit einer Heizrate von 2 K/min auf etwa 750°C, der Erweichungstemperatur des Granulates erwärmt und über einen Zeitraum von ca. 30 min auf dieser Tempe­ ratur gehalten werden, wobei ein Verschmelzen bzw. Versintern der Granulatoberflächen erfolgt und das Ausgangsmaterial zusätzlich aufgebläht wird, so dass eine weitere Volumenvergrößerung gegenüber der losen Schüttung erreicht werden kann und der entsprechend im Inneren des Schalkörpers 1 ausgebildete Dämmkern 2 das innere Volumen des Schalkörpers 1 vollständig ausfüllt.

Im Anschluss an die Erwärmungs- und Haltephase wird eine Abkühlung innerhalb der Ofenkammer über einen Zeitraum von ca. 10 h durchgeführt.

Bei Bedarf können dann die Mauersteine plangeschlif­ fen, palettiert und für den Versand fertig gemacht werden, wobei die obere und untere Stirnfläche der Mauersteine auch in Form einer Nut-/Federverbindung bearbeitet werden können.

Die so erhaltenen Mauersteine weisen die in Tabelle 1 aufgeführten Eigenschaften auf.

In der Fig. 1 ist ein Schalkörper 1 ohne Dämmkern 2 dargestellt. Der Schalkörper 1 kann beispielsweise aus Ton in der dargestellten Form extrudiert und auf das entsprechende Format geschnitten werden, wobei die Schnittbreite hier die Höhe eines entsprechenden Mauersteines vorgibt.

Der Schalkörper 1 kann aus Ton hergestellt und im Anschluss daran, wie bereits beschrieben, in einem Ofen gebrannt werden. Nach dem Brennen kann eine Be­ füllung mit dem Ausgangsmaterial für den Dämmkern 2 und die entsprechende nachfolgende thermische Behand­ lung durchgeführt werden.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel sind mehrere Stege 3 an der Innenwandung des Schalkörpers 1 ausge­ bildet worden, wobei diese hier parallel zur Extru­ sionsrichtung verlaufen und neben der Erhöhung der Festigkeit des Schalkörpers 1 auch eine sichere Fi­ xierung für den auszubildenden bzw. aufzunehmenden Dämmkern 2 darstellen können.

Die Stege 3 können aber auch in geneigter Form ange­ ordnet, oder mit Konturierungen versehen sein, wobei es sich um nutenförmige Einschnitte oder Wellenformen handeln kann, um den Halt des Dämmkernes 2 weiter zu verbessern.

Der hier dargestellte Schalkörper 1 kann nicht nur, wie gezeigt, an seiner oberen Stirnfläche offen sein, sondern auch die untere Stirnfläche kann offen sein, wobei das Befüllen des Schalkörpers 1 dann in aufge­ setzter Position auf eine Grundplatte erfolgen kann, auf der der befüllte Schalkörper 1 dann in einem Ofen thermisch behandelt werden kann.

Außerdem sind diametral gegenüberliegend angeordnete halbkreisförmige Aussparungen 4 dargestellt, wobei auch andere Formen als die Halbkreisform Verwendung finden können.

Diese Aussparungen 4 können Ausgangspunkt für eine Bewehrungsrinne 10, wie sie bei dem in Fig. 2 ge­ zeigten Beispiel ausgebildet worden ist, sein. Durch solche Bewehrungsrinnen 10 können dann Bewehrungsele­ mente, die über mehrere nebeneinander angeordnete Mauersteine reichen, geführt sein und den Halt aus einer Vielzahl solcher Mauersteine gebildeten Mauer erhöhen.

Außerdem sind Hohlkammern 8 bei diesem Beispiel dar­ gestellt, die neben einer Massereduzierung, verbes­ serter Wärmedämmung auch zur Verankerung von Beweh­ rungselementen verwendet werden können.

Sowohl die Bewehrungsrinnen 10, wie auch die Hohl­ kammern 8 können unter Verwendung von entsprechend geformten Kernen, die z. B. aus einem Metall mit höhe­ rer Schmelztemperatur als dem Dämmkernmaterial wäh­ rend der Wärmebehandlung, ausgebildet werden. Dabei können solche Kerne an einem auf die obere Stirnflä­ chen des Schalkörpers 1 auflegbaren Form ausgebildet sein, wobei dieses an sich plattenförmige Formteil, bei entsprechend angepasster Befüllmenge des Leicht­ zuschlagstoffes auch zu einer oberen relativ planen Stirnfläche eines erfindungsgemäßen Mauersteines füh­ ren kann, ohne daß zusätzliche Nachbearbeitungen, wie ein Planschleifen, erforderlich sein müssen.

In der Fig. 3 ist ein aus zwei Einzelteilen 1' und 1" gebildetes Beispiel eines erfindungsgemäßen Mau­ ersteines, der als Verschiebeelement, zur Anpassung an verschiedene Längen vorgesehen ist, dargestellt. Dabei sind an den beiden einzelnen Teilen 1' und 1" parallel zueinander ausgerichtete Längsstege S vor­ handen, die jeweils alternierend leer gelassen und mit einem Dämmkern 2 ausgefüllt sind, so dass durch die mäanderförmige Anordnung der Dämmkerne 2 die bei­ den Teile 1' und 1" ineinander gesteckt und je nach erforderlicher Länge auseinander gezogen werden kön­ nen.

Dabei ist die kleinste Länge eines solchen Mauerstei­ nes in der oberen Darstellung und eine größere in der unteren Darstellung von Fig. 3 gezeigt.

Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Beispiel eines er­ findungsgemäßen Mauersteines sind an der oberen Stirnfläche neben einer Bewehrungsrinne 10 zusätzlich Grifftaschen 7, zur besseren Handhabung ausgebildet, wobei die Grifftaschen 7, wie beim Beispiel nach Fig. 2, ebenfalls mit entsprechend ausgebildeten Form­ kernen herstellbar sind.

Am Schalkern 1 sind hier sich diametral gegenüberlie­ gende Stirnseiten in Form von Doppelstegen 9 darge­ stellt, die das Dämmverhalten und die Festigkeit ebenfalls günstig beeinflussen können. Es können aber auch an den zwei anderen Seiten eines solchen Schal­ körpers 1 solche Doppelstege 9 ausgebildet sein.

Wird bei diesem und bei den anderen beschriebenen Beispielen ein vorgefertigter Dämmkern 2 in einen Schalkörper 1 eingepresst, kann es vorteilhaft und ausreichend sein, die Stege 3 lediglich im Bereich der oberen und unteren Stirnflächen und nicht, wie beim Beispiel nach Fig. 1, durchgängig auszubilden, so dass der eingepresste Dämmkern 2 nach dem Einpres­ sen verhakt ist.

Bei dem in der Fig. 5 gezeigten Beispiel eines er­ findungsgemäßen Mauersteines sind die obere und unte­ re Stirnfläche als Nut-/Federverbindung 10, 11 ausge­ bildet, so dass für den Aufbau einer Mauer nur gerin­ ge Geschicklichkeit und Fachkenntnisse erforderlich sind, wobei mit der Nut-/Federverbindung eine exakte Positionierung mehrerer Mauersteine, wie in Fig. 6 gezeigt, ohne weiteres erreicht werden kann.

Außerdem sind im Dämmkern 2 wieder Hohlkammern 8 aus­ gebildet, die von der oberen bis zur unteren Stirn­ fläche des Mauersteines reichen können.

Die erfindungsgemäßen Mauersteine können mit Hilfe eines konventionellen Dünnbettmörtels vermauert oder knirsch gestoßen werden. Außerdem besteht die Mög­ lichkeit, durch die Einbringung von Bewehrungselemen­ ten, die durch die gezeigten Bewehrungsrinnen 10 aber auch durchgehende Hohlkammern 8 geführt werden, aus einer Mehrzahl solcher Mauersteine ganze Mauerwerk­ stafeln zu fertigen und komplett als Wandelemente an die Baustelle zu bringen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können ohne wei­ teres die Hohlkammern definiert positioniert angeord­ net sein, so dass auch eine Ausrichtung der Hohlkam­ mern in Bezug zu Hohlkammern in Mauersteinen, die ober- und unterhalb angeordnet sind, durchgehende innerhalb der Mauer geführte Hohlräume bilden, durch die auch vertikal ausgerichtete Bewehrungselemente oder Installationen (Haustechnik) geführt werden kön­ nen.

Die Bewehrungselemente können mittels eines Verfüll­ mörtels an den Steinverbund angekoppelt und so wei­ testgehend vor Korrosion geschützt werden.

Da die Bewehrungselemente zumindest vollständig vom Dämmkernmaterial umschlossen sind, können Wärmebrüc­ ken vermieden werden.

Tabelle 1 Eigenschaftsprofil

Claims (25)

1. Mauerstein, bei dem ein Leichtbaustoff, der aus­ gewählt ist aus Blähglas, Perlite, Blähton oder Mischungen davon, der durch Flüssigphasensinte­ rung oder Versinterung von vorexpandiertem Bläh­ glasgranulat, Blähtongranulat, Perlite oder Mi­ schungen davon, ein Porengefüge als Dämmkern (2) bildet, von einem Schalkörper (1) aus einem her­ kömmlichen Mauersteinmaterial, zumindest teil­ weise umschlossen ist.

2. Mauerstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalkörper (1) aus gebranntem Lehm, Ton und toniger Masse sowie Holzbeton, Leicht­ beton aus Blähton, Bims oder ähnlichen Leicht­ zuschlägen gebildet ist.

3. Mauerstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalkörper (1) an zumindest seiner oberen Stirnfläche teilweise oder vollständig offen ist.

4. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenwandung des Schalkörpers (1) Stege (3) und/oder Nuten ausgebildet sind.

5. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an oberen und/oder unteren Stirnflächen des Schalkörpers (1) Aus­ sparungen (4) zur Durchführung von Bewehrungs­ elementen ausgebildet sind.

6. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalkörper (1', 1") zweiteilig mit mehreren parallel zu­ einander ausgerichteten Längsstegen (5) ausge­ bildet ist, wobei zwischen diesen Längsstegen (5) jeweils paarweise benachbart, alternierend Luft oder ein Dämmkern (2) vorhanden sind und das eine Teil des Schalkörpers (1') in das zwei­ te Teil des Schalkörpers (1") durch entspre­ chende mäanderförmige Anordnung der Dämmkerne (2) einführbar ist.

7. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Dämmkern (2) Grifftaschen (7), Bewehrungsrinnen (10) und/oder Hohlkammern (8) ausgebildet sind.

8. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Schalkern (1) Doppelstege (9) ausgebildet sind.

9. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und unte­ re Stirnfläche als Nut-Federverbindung (11, 12) ausgebildet sind.

10. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenwan­ dung des Schalkernes (1) und dem Dämmkern (2) eine akustische Entkopplung vorhanden ist.

11. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmkörper (2) eine Rohdichte ≦ 600 kg/m³ aufweist.

12. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmkörper (2) ein geschlossenporiges Gefüge darstellt.

13. Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Leichtzuschlags­ stoffpartikel, ausgewählt aus Blähglas, Perlite und Blähton, unter Ausbildung eines Natronkalk­ glases miteinander netzwerkartig verbunden sind.

14. Verfahren zur Herstellung eines Mauersteines nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalkörper (1) in seinem Inneren mit thermisch vorexpandiertem Blähglas, thermisch vorexpandiertem Perlite oder thermisch vorexpandiertem Blähton, mit einem Restblähmittelgehalt von mindestens 0,1 Masse-%, als Granulat befüllt und anschließend eine Er­ wärmung bis zu Temperaturen oberhalb der Erwei­ chungstemperatur des Granulates, die zu einer weiteren Volumenexpansion und zum Sintern der Granulatoberflächen führt, durchgeführt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines Mauersteines nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass thermisch vorexpan­ diertes Blähglas, thermisch vorexpandiertes Per­ lit oder thermisch vorexpandierter Blähton mit einem Restblähmittelgehalt von mindestens 0,1 Masse-%, als Granulat in eine Form gegeben wird; anschließend eine Erwärmung bis zu Temperaturen oberhalb der Erweichungstemperatur des Granu­ lats, die zu einer weiteren Volumenexpansion und zum Sintern der Granulatoberflächen führt, durchgeführt und der erhaltene Formkörper als Dämmkörper (2) entformt und in einen Schalkörper (1) eingepresst wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen im Inneren des Schalkörpers (1) oder einer Form vor der Erwärmung mit mindestens 80% und maximal 95% mit dem Granulat ausgefüllt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Granulat mit Korngrößen im Bereich 0,25 bis 8 mm verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Restge­ halt an Blähmittel im Bereich 0,1 bis 1 Masse-% eingehalten wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus Recycling­ glas unter Zugabe eines organischen Blähhilfs­ mittels erhaltenes, thermisch vorexpandiertes Blähglasgranulat verwendet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel Zuckerderivat verwendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Vor­ expansion so durchgeführt wird, dass sich der Blähmittelanteil als Restgehalt des Blähmittels ergibt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass unter Ausnutzung der Wärme aus dem Brennprozess für die Herstel­ lung eines Schalkernes (1), vorgewärmtes Granu­ lat in den Schalkern (1) eingefüllt und eine weitere Erwärmung bis zum Erreichen der Erwei­ chungstemperatur des Granulates und zum Ver­ schmelzen der Granulatoberflächen durchgeführt wird.

23. Verfahren zur Herstellung eines Mauersteines nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung, die aus 60 bis 95 Masse-% eines Leichtzuschlagsstof­ fes, ausgewählt aus Blähglas, Perlite und Bläh­ ton mit 40 bis 5 Masse-% eines Natronwassergla­ ses in einen Schalkörper (1) eingefüllt und bei einer Erwärmung unter Ausbildung eines Natron­ kalkglases durch Flüssigphasensinterung die Leichtzuschlagstoffparikel netzwerkartig verbun­ den werden und im Schalkern (1) der Dämmkern (2) gebildet wird.

24. Verfahren zur Herstellung eines Mauersteines nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung, die aus 60 bis 95 Masse-% eines Leichtzuschlagsstof­ fes, der ausgewählt aus Blähglas, Perlite und Blähton mit 40 bis 5 Masse-% eines Natronwasser­ glases in eine Form gegeben, bei einer Wärmebe­ handlung unter Ausbildung eines Natronkalkglases durch eine Flüssigphasensinterung die Leichtzu­ schlagstoffpartikel netzwerkartig verbunden wer­ den und der so erhaltene Formkörper nach dem Entformen in einen Schalkörper (1), als Dämmkern (2) eingepresst wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlun­ gen bei Temperaturen zwischen 550 und 1000°C über eine Zeitspanne von 1 h bis 5 h durchge­ führt und der Formkörper oder Dämmkern (2) gesintert wird.