DE20307429U1 - Mauerstein - Google Patents
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Description
Mauerstein
Die Erfindung richtet sich auf eine Masse zum Herstellen eines Mauersteins, ' 5 ^ insbesondere durch Brennen oder durch hydraulisches Abbinden, bspw. in einem Autoklaven, sowie auf einen daraus hergestellten Mauerstein, insbesondere für Außenwände.
Moderne Baustoffe müssen immer strengeren Anforderungen genügen. Dies gilt &iacgr;&ogr; auch für Mauersteine, insbesondere solche für Außenwände. Dort ist ein guter Wärmedämmwert von primärer Bedeutung. Daneben ist ein gutes Wärmespeichervermögen wünschenswert, und in zunehmendem Maße auch eine möglichst gute Schalldämmung. Es hat sich jedoch erwiesen, dass ein guter Wärmedämmwert zumeist mit einem schlechten Schalldämmwert verbunden ist. Dies beruht darauf, dass ein hoher Wärmedämmwert zumeist durch Hohlräume in einem Mauerstein, insbesondere durch Poren oder Kammern, erzielt wird. Diese meist luftgefüllten Hohlräume steigern zwar den Wärmedämmungswert, reduzieren aber gleichzeitig die Schalldämmung.
Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, einen Mauerstein bzw. eine Masse zur Herstellung desselben zu finden, welche den Anforderungen an hohe Schall- und Wärmedämmung gleichermaßen gerecht werden.
Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass die Masse zum Herstellen eines Mauersteins, insbesondere für Außenwände, folgende Bestandteile enthält:
5-95% Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoff(e) (Bestandteil x)
2-30% Schwerzuschlagstoff(e) (Bestandteil y)
Rest Bindemittel und ggf. Füllstoffe (Bestandteil z).
Der erfindungsgemäße Mauerstein wird aus dieser Masse geformt und anschließend bspw. gebrannt oder hydraulisch abgebunden.
• ·
Weitere Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Schwerzuschlagstoffen einerseits die s Schalldämmung erhöht, andererseits zwar die Wärmedämmung (zumeist) senkt, aber nicht in einem solchen Ausmaß, wie dieselbe durch den Zusatz von Leichtzuschlagstoffen angehoben wird. Somit kann durch die gleichzeitige Verwendung von Leicht- und Schwerzuschlagstoffen gegenüber der Verwendung eines reinen Tonmaterials sowohl eine Steigerung der Wärmedämmung als auch der
&iacgr;&ogr; Schalldämmung erreicht werden, was gerade für Anlieger von viel befahrenen Straßen nicht unwichtig ist.
Besondere Vorteile bietet der Einsatz von mehr als 10 Vol.-% des Bestandteils &khgr; (Leichtzuschlagstoffe) und weniger als 75 Vol.-% desselben, vorzugsweise von weniger als 50 Vol.-%, insbesondere von weniger als 45 Vol.-%.
Günstig erwiesen hat sich ferner der Einsatz von 3 - 25 Vol.-% des Bestandteils y (Schwerzuschlagstoffe).
Durch eine Mindestmenge der Zuschlagstoffe (x + y) von 15 Vol.-% oder mehr: &khgr; + y > 15 Vol.-%, wird erreicht, dass die Steigerung der Wärme- und Schalldämmung den Zusatz der Zuschlagstoffe wirtschaftlich rechtfertigt.
Andererseits sollte eine Höchstmenge der Zuschlagstoffe (x + y) von 95 Vol.-% oder weniger eingehalten werden: &khgr; + y < 95 Vol.-%, insbesondere sogar von weniger als 60 Vol.-%: &khgr; + y < 60 Vol.-%. Dadurch ist der Anteil des Bindemittels ausreichend, um eine ausreichende mechanische Stabilität zu gewährleisten.
Als Bestandteil &khgr; sind vorzugsweise Werkstoffe einzusetzen, die beim Erhitzen, insbesondere beim Brennen des Mauersteins, Gas oder Dampf freisetzen, so dass Poren entstehen, die mit Gas oder Dampf gefüllt sind. Auf diesem Weg können bspw. Porenbetonsteine hergestellt werden.
Ferner können als Bestandteil &khgr; Werkstoffe mit einer Schüttrohdichte von 1,0 kg/dm3 oder weniger eingesetzt sein. Solche Leichtzuschlagstoffe können auch ohne chemische Veränderung die Wärmeleitfähigkeit senken, daraus lassen sich bspw. Leichtbetonsteine herstellen.
Besonders geeignete Leichtzuschlagstoffe haben eine Wärmeleitfähigkeit von 0,3 W/(m*K) oder weniger, insbesondere von weniger als 0,15 W/(m*K).
Als Bestandteil &khgr; eignen sich anorganische Werkstoffe, vorzugsweise mit einem &iacgr;&ogr; niedrigen spezifischen Gewicht wie bspw. Kalk, Vulkangesteine (bspw. Perlit), etc. Darüber hinaus lassen sich als Leichtzuschlagstoffe oder Ausbrennstoffe organische Werkstoffe verwenden wie Cellulose, Sägespäne, Papier, etc.
Als Schwerzuschlagstoffe dienen vor allem Werkstoffe, die eine Rohdichte von 3,0 kg/dm3 oder mehr aufweisen, vorzugsweise von mehr als 3,3 kg/dm3, insbesondere von mehr als 3,6 kg/dm3. Diesen obliegt es, einem erfindungsgemäßen Mauerstein eine hohe Masse zu verleihen, so dass Schallschwingungen möglichst stark gedämpft werden.
Als Schwerzuschlagstoff sollte wenigstens ein anorganisches Material eingesetzt sein, vorzugsweise ein Mineral, insbesondere in Form eines Erzes, und/oder vorzugsweise wenigstens eine Verbindung eines Metalles, bspw. Eisen, oder eines Halbmetalls oder von Silizium oder von wenigstens einer Mischung dieser Elemente mit einem oder mehreren Nichtmetallen, beispielsweise mit Sauerstoff.
Besonders bevorzugt die Erfindung als Schwerzuschlagstoff wenigstens ein Oxid (bspw. Quarz, Quarzsand; Hämatit), ein Hydroxid (bspw. Goethit), Karbonat (bspw. Magnesit), Sulfat (bspw. Baryt), Wolframat (bspw. Scheelit), ferner Sulfid, Arsenid, Antimonid, Halogenid, Nitrat, Borat, Phosphat, Chromat, Molybdat, Arsenat, Vanadat und/oder Silikat.
Besonders Schwerspat (Baryt BaSO4), oder ein Zwischenprodukt der Schwerspatgewinnung oder -erzeugung zeigt hohe Schalldämmungswerte.
•i :
Auch Schwerstein (Scheelit, Tungstein CaWO4), oder ein Zwischenprodukt der Scheelitgewinnung oder -erzeugung hat sich als Schwerzuschlagstoff bewährt.
v 5 > Auch Sande mit einem entsprechend hohen spezifischen Gwicht, insbesondere Basalt- oder Granitsand, oder ein Zwischenprodukt von deren Aufbereitung, lassen sich als Schwerzuschlagstoffe einsetzen.
Ferner sieht die Erfindung die Verwendung von Magnesiumerz vor, insbesondere &iacgr;&ogr; von Magnesit (Bitterspat MgCO3), oder einem Produkt der Magnesitgewinnung.
Geeignete Schwerzuschlagstoffe lassen sich auch unter den Eisenerzen finden, insbesondere in Form des Hämatit (Eisenglanz Fe2O3), llmenit (FeTiO3; isomorph zu (Mn; Mg, Fe)TiO3), Limonit (Brauneisenerz FeO(OH)O H2O), Goethit (Eisenhydroxid a-FeO(OH)) oder einem Zwischenprodukt der Gewinnung und/oder Erzeugung dieser Materialien. Ferner eignen sich Schwertmannit und/oder Jarosit und/oder ein Zwischenprodukt der Gewinnung und/oder Erzeugung dieser Materialien.
Neben reinen Naturprodukten können auch künstlich erzeugte Materialien als Schwerzuschlagstoff Verwendung finden, bspw. Walzzunder aus der Metallverarbeitung und/oder -herstellung.
Als Bindemittel kommen alle mineralischen Bindemittel in Betracht, insbesondere keramische Bindemittel wie Ton, hydraulische Bindemittel wie Zement, Beton, Kalk, Gips, etc., oder silikatische Bindemittel wie bspw. Wasserglas. Entsprechend findet das Abbinden durch Brennen statt oder durch Trocknen, ggf. bei erhöhter Temperatur und/oder im Autoklaven.
Auch ggf. vorhandene Füllstoffe sollten vorwiegend mineralischer Natur sein, bspw. in Form von Sand. Dadurch ergibt sich eine Struktur des Mauersteins mit einheitlichem chemischem und physikalischem Verhalten.
Schließlich entspricht es der Lehre der Erfindung, dass die Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Mauersteins gleich oder kleiner ist als 0,14 W/(m*K). Dadurch ist eine für einen Außenwandstein ausreichende Wärmedämmung sichergestellt.
> Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
1. Probe 1:
Ausgangspunkt der Erfindung war eine reine Tonmischung, wie sie für die Herstellung von Ziegeln üblich ist (x = y = 0 Vol.-%; &zgr; = 100 Vol.-%). Daraus wurden Mauersteine geformt und bei etwa 950 0C gebrannt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
2. Probe 2:
Anschließend wurde eine modifizierte Masse zubereitet, indem der Mischung für die Vergleichsprobe 1 Papierfangstoff als Leichtzuschlagstoff im Verhältnis 1 : 4 beigemengt wurde (x = 20 Vol.-%; y = 0 Vol.-%; &zgr; = 80 Vol.-%). Wieder wurden daraus Mauersteine geformt und gebrannt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
3. Probe 3:
Daraufhin wurde der Mischung für die Vergleichsprobe 2 Baryt als Schwerzuschlagstoff im Verhältnis 1:10 beigemengt (x = 18 Vol.-%; y = 9 Vol.-%; &zgr; = 73 Vol.-%). Auch davon wurden Mauersteine geformt und gebrannt, und die physikalischen Eigenschaften wurden gemessen und sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.
• ♦ ·
• ·
·· &igr;
| Probe 1 | Probe 2 | Probe 3 | |
| Wärmeleitfähigkeit | 100% | 78,4 % | 81,08 % |
| Scherben-Rohdichte | 100% | 88,1 % | 107,5% |
| Druckfestigkeit | 100% | 49,5 % | 41,0 % |
| Trocken-Schwindung [%] | 8,4 | 8,4 | 7,1 |
| Gesamt-Schwindung [%] | 8,7 | 8,4 | 7,2 |
Man erkennt daraus, dass die erfindungsgemäße Probe 3 sowohl eine größere Scherben-Rohdichte hat als die Probe 1 und damit eine bessere Schalldämmung als diese wie auch eine geringere Wärmeleitfähigkeit und damit eine verbesserte Wärmedämmung. Sie eignet sich daher in besonderem Maße als Außenwandstein für Gebäude an viel befahrenen Straßen, etc.
Claims (29)
1. Masse zum Herstellen eines Mauersteins, insbesondere durch Brennen oder hydraulisches Abbinden, mit folgenden Bestandteilen (jeweils in Vol.-%):
5-95% Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoff(e) (Bestandt. x)
2-30% Schwerzuschlagstoff(e) (Bestandteil y)
Rest Bindemittel und ggf. Füllstoffe (Bestandteil z)
5-95% Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoff(e) (Bestandt. x)
2-30% Schwerzuschlagstoff(e) (Bestandteil y)
Rest Bindemittel und ggf. Füllstoffe (Bestandteil z)
2. Mauerstein, insbesondere für Außenwände, hergestellt aus einer Masse mit folgenden Bestandteilen (jeweils in Vol.-%):
5-95% Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoff(e) (Bestandt. x)
2-30% Schwerzuschlagstoff(e) (Bestandteil y)
Rest Bindemittel und ggf. Füllstoffe (Bestandteil z)
5-95% Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoff(e) (Bestandt. x)
2-30% Schwerzuschlagstoff(e) (Bestandteil y)
Rest Bindemittel und ggf. Füllstoffe (Bestandteil z)
3. Masse oder Mauerstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bestandteils x (Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe) mindestens 10 Vol-% beträgt.
4. Masse oder Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bestandteils x (Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe) maximal 75 Vol.-% beträgt, vorzugsweise 50 Vol.-% oder weniger, insbesondere 45 Vol.-% oder weniger.
5. Masse oder Mauerstein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bestandteils y (Schwerzuschlagstoffe) zwischen 3 und 25 Vol.-% liegt.
6. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mindestmenge der Zuschlagstoffe (x + y) von 15 Vol.-% oder mehr:
x + y ≥ 15 Vol.-%
x + y ≥ 15 Vol.-%
7. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Höchstmenge der Zuschlagstoffe (x + y) von 95 Vol.-% oder weniger:
x + y ≤ 95 Vol.-%.
x + y ≤ 95 Vol.-%.
8. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Höchstmenge der Zuschlagstoffe (x + y) von 60 Vol.-% oder weniger:
x + y ≤ 60 Vol.-%.
x + y ≤ 60 Vol.-%.
9. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe Werkstoffe eingesetzt sind, die beim Erhitzen, insbesondere beim Brennen des Mauersteins, Gas oder Dampf freisetzen, so dass Poren entstehen (bspw. Bildung sog. "Porenbetonsteine").
10. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe Werkstoffe mit einer Schüttrohdichte von 1,0 kg/dm3 oder weniger, eingesetzt sind (bspw. Bildung sog. "Leichtbetonsteine").
11. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe Werkstoffe eingesetzt sind, deren (spezifische, d. h., auf das reine, porenfreie Material bezogene) Wärmeleitfähigkeit gleich oder kleiner ist als 0,3 W/(m.K), insbesondere gleich oder kleiner als 0,15 W/(m.K).
12. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe anorganische Werkstoffe eingesetzt sind, bspw. Kalk, Vulkangesteine (bspw. Perlit), etc.
13. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leichtzuschlag-, Schäumungs- und/oder Ausbrennstoffe organische Werkstoffe eingesetzt sind, bspw. Cellulose, Sägespäne, Papier, etc.
14. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoffe Werkstoffe eingesetzt sind, die eine Rohdichte von 3,0 kg/dm3 oder mehr aufweisen, vorzugsweise von mehr als 3,3 kg/dm3, insbesondere von mehr als 3,6 kg/dm3.
15. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff wenigstens ein anorganisches Material eingesetzt ist, vorzugsweise ein Mineral, insbesondere in Form eines Erzes, und/oder vorzugsweise wenigstens eine Verbindung eines Metalles, bspw. Eisen, oder eines Halbmetalls oder von Silizium oder von wenigstens einer Mischung dieser Elemente mit einem oder mehreren Nichtmetallen, beispielsweise mit Sauerstoff.
16. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff wenigstens ein Oxid (bspw. Quarz, Quarzsand; Hämatit), ein Hydroxid (bspw. Goethit), Karbonat (bspw. Magnesit), Sulfat (bspw. Baryt), Wolframat (bspw. Scheelit), ferner Sulfid, Arsenid, Antimonid, Halogenid, Nitrat, Borat, Phosphat, Chromat, Molybdat, Arsenat, Vanadat und/oder Silikat eingesetzt ist.
17. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff Schwerspat (Baryt BaSO4), oder ein Zwischenprodukt der Schwerspatgewinnung oder -erzeugung eingesetzt ist.
18. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff Schwerstein (Scheelit, Tungstein CaWO4), oder ein Zwischenprodukt der Scheelitgewinnung oder - erzeugung eingesetzt ist.
19. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff Basalt- und/oder Granitsand oder ein Zwischenprodukt von deren Aufbereitung eingesetzt ist.
20. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwerzuschlagstoff wenigstens ein Magnesiumerz, insbesondere Magnesit (Bitterspat MgCO3), oder ein Produkt der Magnesitgewinnung eingesetzt ist.
21. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff wenigstens ein Eisenerz, insbesondere Hämatit (Eisenglanz Fe2O3), Ilmenit (FeTiO3; isomorph zu (Mn; Mg, Fe)TiO3), Limonit (Brauneisenerz FeO(OH).n H2O), Goethit (Eisenhydroxid α-FeO(OH)) oder ein Zwischenprodukt der Gewinnung und/oder Erzeugung dieser Materialien eingesetzt ist.
22. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwerzuschlagstoff Schwertmannit und/oder Jarosit und/oder ein Zwischenprodukt der Gewinnung und/oder Erzeugung dieser Materialien eingesetzt ist.
23. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwerzuschlagstoff Walzzunder aus der Metallverarbeitung und/oder -herstellung eingesetzt ist.
24. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mineralisches Bindemittel.
25. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein keramisches Bindemittel, insbesondere Ton.
26. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein hydraulisches Bindemittel, bspw. Zement, Beton, Kalk, Gips, etc.
27. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein silikatisches Bindemittel, bspw. Wasserglas.
28. Masse oder Mauerstein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mineralische Füllstoffe, bspw. Sand.
29. Mauerstein nach einem der Ansprüche 2 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wärmeleitfähigkeit gleich oder kleiner ist als 0,14 W/(m.K).
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