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Hohlblockstein und Verfahren seiner Herstellung
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Die Erfindung betrifft einen*Hohlblockstein,mit durchgehenden Seitenwänden,
einem von mindestens einem Loch (Daumenloch) durchbrochenen Steindeckel und einer
Mehrzahl von in den Steinboden (Steinunterseite) eingelassenen, taschenförmigen
Kammern, die durch zwischen dem Steindeckel und der Steinunterseite sich erstreckenden,
einstückig mit dem Hohlblockstein gebildeten Stegwänden voneinander getrennt sind,
wobei das mindestens eine Daumenloch mit einer Kammer durchgangsverbunden ist; ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen sOlcher Hohlblocksteine und
Errichten von Mauern aus solchen Hohlblocksteinen.
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Hohlblocksteine zum Errichten von Mauern bestehen aus zumeist relativ
großen, maßgenauen Steinblöcken mit in ihrem Inneren sich erstreckenden Hohlräumen.
Sie haben eine Tragfunkt ion und sollen, vor allem bei Verwendung für UmSassungsmauerwerke,
möglichst geringe Wärmedurchgangskoeffizienten aufweisen.
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Die zunehmende Verknappung und Verteuerung fossiler Brennstoffe führt
zu immer weitergehenden wärmeschutztechnischen Anforderungen hinsichtlich raumumschließender
Bauteile, für die der mittlere Wärmedurchgangskoeffizient km (W/(m2 x K)) durch
behördliche Auflagen in einigen Bereichen bereits auf 1,20 herabgesetzt wurde. I)a
bei Umfassungswänden der Fenster-* Hohlstein , insbesondere - - angestrebt ist ein
Wert von 0,3.
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anteil mit verhältnismäßig ungünstigen K-Werten in die Gesamtrechnung
eingeht, wird zunehmend Wert auf eine besonders hohe Dämmfähigkeit des Umfassungsmauerwerks
gelegt. Zur Erfüllung dieser Anforderungen wurden neben monolithischem Mauerwerk
aus porigem Gefüge (Gasbeton, Poroton) Kammersteine mit niedriger Steinrohdichte
und Sandwichkonstruktion entwickelt. Letztere besteht aus einer tragenden Wand mittlerer
bis hoher Steinrohdichte und vorgesetzter Dämmschicht, die gegen die Witterung durch
Vorhang oder Vormauerschale, bzw. armierten Putz geschützt ist. Eine Variante der
Sandwichbauweise besteht aus dem kerngedämmten Mauerwerk, bei dem zwischen zwei
Beton- oder Mauerwerksschalen Dämmschichten ohne vorgelagerte Luftschicht eingebracht
sind.
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In Abhängigkeit von der Anzahl der Wärmeübergangswiderstände,in erster
Linie aber durch die Rohdichte des dämmenden Materials, werden die geforderten oder
gewünschten K-Werte z.Z. dadurch erreicht, daß die Schichtstärken der Dämmstoffe
stärker dimensioniert werden. Die Dicke des Umfassungsmauerwerks hat dadurch bedingt
gegenüber den Wandstärken, wie sie Ende der 60er Jahre gebaut wurden, um rund 10
bis 12 cm zugenommen. Mehrschaliges Mauerwerk ist aber nicht nur in der Herstellung
teuer, weil der Herstellungsvorgang lohnintensiv ist, sondern verändert auch ungünstig
das Verhältnis von Nutzfläche zu umbautem Raum. Kostensparende Baumethoden sind
nur zu erzielen, wenn das statisch wirkende Steingerüst und die wärmedämmenden Elemente
raumsparend miteinander verbunden sind. Unter diesem Gesichtspunkt hat man versucht,
eine raumsparende innige Verbindung von tragendem Stein und eingebauter Wärmedämmung
dadurch zu erreichen, daß man entweder vorbereitete Taschen des Steins mit Dämmplatten
manuell auffüllte, oder um vorgefertigte Dämmelemente Steinschalen anordnete
und
den Steinkern später am Bau ausbetonierte. Diese bekannten Hohlblocksteine,weisen
allesamt den nachteil auf, daß ihr Herstellungsverfahren bzw.das Herstellungsverf
ahren des Mauerwerke s .umst ändlich und teuer ist.
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die A u f g a b e zugrunde, einfach
herzustellende- und zu vermauernde wärmegedämmte* Hohlblocksteine, der eingangs
genannten Art ZU schaffen, bei denen insbesondere die Tragfunktion und die Wärmedämmfunktion
bestmöglich integriert sind sowie ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, mit
dem eine Vielzahl der eingangs genannten Hohlblocksteine gemeinsam von einem einzigen
Ansatzpunkt aus*usfüllbar sind, wobei die Mörtelkontaktflächen der Hohlblocksteine
schaumfrei bleiben, und mit dem es insbesondere möglich ist, tragende Wände mit
relativ geringer Dicke und besonders geringem Wärmedurchgangskoeffizienten zu errichten.
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Als technische L ö s u n g wird dafür hinsichtlich *** eines Hohlblocksteines,der
eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Kammern an der Steinunterseite durch
Ausnehmungen in den freien Stegwandenden miteinander verbunden sind, und daß das
Hohlraumvolumen des Hohlblocksteines durch ein einstückig zusammenhängendes, geschäumtes
Wärmedämmaterial ausgefüllt ist. Hinsichtlich eines Verfahrens zum Herstellen eines
Hohlblocksteines der eingangs genannten Art wird zur Lösung der Aufgabe vorgeschlagen,
daß die vorgefertigten, noch unausgefüllten Hohlblocksteine übereinander derart
aufgeschichtet (gestapelt) werden, daß die Stegwände sich in Stapelrichtung erstrecken,und
daß zwischen den Hohlblocksteinen Zwischenlagen aus einem die Mörtelflächen benachbarter
Stapelflächen der Hohlblocksteine gegen seitliches Eindringen von Wrmedärmnschaum
abdichtenden Flächenmaterial * Lochsteine, insbesondere ** mit Dämmstoff, auch maschinell,
*** Loch-, insbesondere
angeordnet und diese Zwischenlagen iln Bereich
der Dämrnlöcher mit Durchbrechungen versehen werden, und daß nachfolg.rend dieser
Stapel von Hohlbloctteinen von einem Stapelende her mit einem WOrmedämmaterial maschinell
ausgefüllt wird. Als alternatives Herstellungsverfahren der erfindungsgemäßen Hohlblocksteine,
bei denen gemäß einer Weiterbildung der Erfindung mindestens eine Seitenwand an
ihrem steinunterseitigen Rand mindestens eine Ausnehmung aufweist, die eine Kammer
mit der äußeren Oberfläche dieser Steinwand verbindet, ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die vorgefertigten, noch unausgefüllten*, vorzugsweise im sogenannten
Dünnbettverfahren, zu einer Mauer aufgerichtet werden, wobei die Steindeckel nach
oben weisen, die Daumenlöcher mörtelfrei gehalten werden sowie die sich gegenüberliegenden
benachbarten Seitenwände der Hohlblocksteine die Ausnehmungen aufweisen und unter
Freilassen dieser Ausnehmungen an den vertikalen Randbereichen mit Mörtel verbunden
werden, und daß die Kammern und Hohlräume der fertigen Mauer durch Füllöffnungen
in einzelnen Hohlblocksteinen einer Maueraußenfläche gemeinsam ausgeschäumt (ausgefüllt)
werden.
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Die Erfindung basiert demnach auf dem Grundgedanken, bei einer Vielzahl
von Hohlblocksteinen der eingangs genannten Art, die Kammern labyrinthartig miteinander
zu verbinden und unter Freihalten der Mörtelflächen auszufüllen. Der Einfachheit
halber werden nachfolgend die Begriffe Lochstein und Hohlblockstein bzw. Deckelloch
und Daumenloch sowie Ausfüllen und Ausschäumen gleichbedeutend benutzt! Die erfindungsgemäßen
Hohlblocksteine weisen bevorzu'.t ein relativ großes Kammervolumen auf, so daß die
Stcinsciteilflächen, der Steindeckel sowie die Stegwände möglicl-l.,t diint.
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sind und damit nur möglichst geringfügige Wärme/Kältebrücken * Hohlblocksteine
unter Zwischenfügen von Mörtelschichten
quer durch den Stein hindurch
bilden. Die ßteür,wänd(r erstrecken sich bevorzugt in Steinlängsrichtung, d.h.
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quer zur späteren Maueraußenfläche und bilden somit irn Querschnitt
längliche Kammern, die an ihren kurzen Seitenwänden mit von Kammerreihe zu Kammerreihe
versetzten, querlaufenden Stegwänden begrenzt sind. Bei diesen Hohlblocksteinen
kommt es auf eine möglichst große Tragfähigkeit in Stegwandrichtung, also vertikal
in bezug auf eine fertige Mauer an. Dabei hat der Steindeckel die Funktion, das
Eindringen von Mörtel in die Kammern beim Vermauern zu verhindern, damit das möglichst
groß zu haltende Hohlraumvolumen nicht nachträglich verkleinert wird. Im allgemeinen
haben diese Steine Daumenlöcher, die lediglich als Traghilfen dienen, weil die Seitenwände
nur wenig griffig sind. Bevorzugt werden die Deckellöcher so angeordnet, daß sie
als Daumenlöcher mitbenutzbar sind.
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Die Anzahl und Größe der im Steindeckel verwendeten Daumenlöcher werden
daher möglichst gering (2 bis 4) gehalten, so daß in der Regel die Zahl der Kammern
die Zahl der Daumenlöcher erheblich übersteigt.
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Die erfindungsgemäßen Hohlblocksteine und ihre erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
weisen eine Reihe wichtiger und überraschender Vorteile auf, die sich aus dem Nachfolgenden
ergeben: Das Ausfüllen der Hohlblocksteine braucht nicht am Einzelstein stattzufinden,
sondern kann für eine ganze Steingruppe von einem einzigen Ausschäumpunkt her gemeinsam
erfolgen.
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Hierzu werden entweder nach dem üblichen Härteprozeß des in Formen
gepreßten Hohlblocksteins noch im Steinwerk ganze Steingruppen in der vorbeschriebenen
Weise von einem einzigen Ansatzpunkt her maschinell ausgefüllt; oder aber das Ausfüllen
erfolgt nach dem Vermauern der Hohlblocksteine auf der Bautellc-" . Hierzu wird
i.n be.iden
Fällen bevorzugt ein sogenannter Thermoschaum unter
Druck in eine größere Steingruppe eingebracht. Derartige Thermoschäume können als
sogenannter Ortsschaum gemäß DIN 18 159 - UF hergestellt werden. Hierbei handelt
es sich um einen Flüssigschaum, der die zwischen 70 und 200 OC liegenden Temperaturen
beim Schnellhärteprozeß des Steinmaterials des Hohlblocksteines nicht unbeschadet
überstehen würde.
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Es hat sich überraschend gezeigt, daß der Schaum sowohl in den unvermauerten,
gestapelten Steingruppen, als auch im fertigen Mauerwerk von einem einzigen Ansatzpunkt
aus etwa 0,05 m3 Steinkammervolumen ausfüllen kann, ohne daß in einem Radius von
0,75 m ungefüllte Hohlräume verbleiben, was umso überraschender ist, als die meisten
Kammern nur einen Zugang an der Steinunterseite aufweisen, d.h. nur von unten her
ausgeschäumt werden können, und die in ihnen befindliche Luft vom Schaum verdrängt
werden muß. Lediglich muß jede Kammer, die mit Schaum gefüllt werden soll, eine
Labyrinthverbindung zu anderen Kammern aufweisen, Solche Verbindungen werden in
vertikaler Richtung durch die Daumenlöcher und die steinunterseitigen Kammeröffnungen
gebildet und in horizontaler Richtung durch die Ausnehmungen in den freien Stegwandenden
bzw. den steinunterseitigen Rändern der Seitenwände gebildet. Diese Ausnehmungen
brauchen nur Querschnittsflächen in der Größenordnung von etwa einem cm2 aufweisen;
insbesondere können sie aus schmalen, senkrecht stehenden Schlitzen bestehen, so
daß die Tragfähigkeit eines solchen Hohlblocksteines praktisch genauso groß ist,
wie die eines identisch geformten Hohlblocksteines, der solche schlitzförmigen Ausnehmungen
nicht aufweist. Um solche Ausnehmungen herzustellen, ist es lediglich erforderlich,
in den Formen für die eingangs beschriebenen Hohlblocksteine an der Steinunterseite
kleine stegförmige Verbindungselemente zwischen be-
nachbarten
Formstücken für die Kammern des Hohlblocksteines einzusetzen.* Weitere Vorteile,
Merkmale und Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der die erfindungsgemäßen Hohlblocksteine,
daraus errichtete Mauern sowie - schematisch - der Herstellungsprozeß der erfindungsgemäßen
Hohlblocksteine dargestellt worden ist. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine Mauer
aus Hohlblocksteinen in perspektivischer Ansicht; Fig. 2 dieselbe Mauer im Schnitt
entlang der Linie II - II gemäß Fig. 1 - im vergrößerten Ausschnitt; Fig. 3 dieselbe
Mauer im Schnitt entlang der Linie III - III gemäß Fig. 1 - im vergrößerten Ausschnitt;
Fig. 4 dieselbe Mauer im Schnitt entlang der Linie IV - IV gemäß Fig. 1 - im vergrößerten
Ausschnitt; Fig. 5 gestapelte Hohlblocksteine in perspektivischer Ansicht; Fig.
6 dieselben gestapelten Hohlblocksteine in Ansicht A gemäß Fig. 5 - im vergrößerten
Ausschnitt; Fig. 7 dieselben gestapelten Hohlblocksteine im Schnitt entlang der
Linie VII - VII gemäß Fig. 5 - im vergrößerten Ausschnitt sowie *Im Bedarfsfall5
z.B. bei Mauerwerksstößen oder -abwinklungen, können zusätzlich erforderliche Ausnehmungen
auf der Baustelle hergestellt werden.
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Fig. 8 dieselben gestapelten Hohlblocksteine im Schnitt entlang der
Linie VIII - VIII gemäß Fig. 5 -im vergrößerten Ausschnitt.
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Gemäß Fig. l weisen zu einer Mauer aufgerichtete Hohlblocksteine 1
durchgehende Seitenwände 2,3 und einen Steindeckel mit Daumenlöchern 5 auf.
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Aus den Fig. 2 bis 4 ergibt sich daß in die Steinunterseite 6 taschenförmige
Kammern 7 eingelassen sind, die sich durch den ganzen Stein bis zum Steindeckel
hin erstrecken.
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Die einzelnen Kammern 7 sind durch zwischen dem Steindeckel 4 und
der Steinunterseite 6 sich erstreckenden, einstückig mit dem Hohlblockstein gebildeten
Stegwänden 8,9 voneinander getrennt. Die Stegwände 8 verlaufen parallel zu den langen
Seitenwänden 3 und die Stegwände 9 verlaufen parallel zu den kurzen Seitenwänden
2. Die Daumenlöcher 5 befinden sich stets genau über einer Kammer 7,mit der sie
durchgangsverbunden sind. Die Kammern 7 sind fernerhin an der Steinunterseite 6
durch Ausnehmungen 10511 an den freien Stegwandenden 12,13 miteinander verbunden;
die Ausnehmungen 10 befinden sich in den langen Stegwänden 8 und die Ausnehmungen
11 in den kurzen Stegwänden 9. Dadurch ergibt sich in jedem Stein ein von bevorzugt
allen Kammern 7 gebildeter zusammenhängender Hohlraum, der von einem einzigen Ansatzpunkt
her ausschäumbar ist, so daß sich ein einstückig zusammenhängender Block aus geschäumtem
Wärmedämmaterial ergibt. Der Ubersichtlichkeit halber ist dieses Wärmedämmaterial
jedoch nicht durch eine eigene Schraffierung in den Schnittdarstellungen wiedergegeben
worden. Vielmehr sind alle nicht schraffierten Flächen innerhalb und zwischen den
im Schnitt dargestellten Steinen als mit dem Wärmedämmaterial ausgeschäumt zu denken.
Lediglich in Fig. 4 ist dieses Schaummaterial durch Punkte dargestellt. Wie man
sieht, werden auch nach oben geschlossene
Kammern 7 ganz von dem
Wärmedämmschaum 14 - also bis unter den Steindeckel 4 - ausgefüllt.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Hohlblocksteine l von Steinschicht
zu Steinschicht um z.B. eine halbe Steinlänge gegeneinander versetzt. Außerdem weisen
diese Steine am steinunterseitigen Rand 15 der kurzen Seitenwände 2 Ausnehmungen
16 auf, durch die der Schaum in gleicher Weise hindurchtreten kann, wie durch die
Ausnehmungen 10 und 11 an den freien Stegwandenden 12,13.
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Beim Vermauern dieser Hohlblocksteine wird der Mörtel als Mörtelschicht
17 auf die Steindeckel 4 aufgetragen. Dabei werden die Daumenlöcher 5 und bevorzugt
auch die Stoßfugen 18 mörtelfrei gehalten. Ebenso ist es erforderlich, die Ausnehmungen
16 in den Seitenwänden 2 beim seitlichen Aneinandersetzen der Hohlblocksteine mörtelfrei
zu halten.
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Dies geschieht bevorzugt dadurch, daß nur die vertikalen Randbereiche
19 der Seitenwände 2 mit Mörtelstreifen 20 belegt werden. Auf diese Weise können
auch die äußeren OberfLächen der Seitenwände zwischen den beiden Mörtelstreifen
20 mit ausgeschäumt werden. Die vorerwähnte Vermauerungsart ist durchaus gebräuchlich
und stellt keine besonders hohen Anforderungen an das handwerkliche Geschick des
Maurers, Die Mörtelflächen der vorgefertigten Hohlblocksteine l bleiben also von
vornherein schaumfrei, so daß die Mörtelverbindung zwischen den vermauerten Hohlblocksteinen
ihre üblichen Funktionen voll erfüllen. Erst nach dem Erhärten des Mörtels wird
das Mauerwerk ausgeschäumt. Hierzu dienen Ausschäumöffnungen 21 in z.B. einer Seitenwand
3 eines Hohlblocksteines, der von einer Vielzahl von weiteren Hohlblocksteinen ohne
solche Ausschäumöffnungen umgeben ist.
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Der Schaum wird durch einen Schlauch 22 zugeführt und ver-
teilt
sich gleichmäßig in alle Kammern 7 und weiteren Hohlräume einer großen Zahl von
Hohlblocksteinen. Der Schaum kann sich nämlich durch die Daumenlöcher 5, die Kammeröffnungen,
die Ausnehmungen 10,11 sowie die Ausnehmungen 16 auch in alle oberhalb und unterhalb
sowie seitlich angemauerten Steine ausbreiten. Versuche haben ergeben, daß von einem
Ansatzpunkt aus Mauerwerk aus Hohlblocksteinen mit den Einzelabmessungen 36,5 x
24 x 23 cm mit vier übereinanderliegenden und vier nebeneinanderliegenden Steinen
gefüllt werden können. Das bedeutet, daß von einem Ansatzpunkt rund 1,3 m2 Umfassungswand
erreichbar sind. Demgegenüber ist es erforderlich, beim Ausschäumen von zweischaligem
Mauerwerk oder doppelschaligen Betonkonstruktionen etwa drei Ausschäumansatzpunkte/m2
zu wählen.
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Beim Ausschäumen der Hohlblocksteine vor dem Vermauern hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, die Steine vor dem Härteprozeß, also nach der Formgebung,
so zu stapel, daß jede Steinlage 23 auf einer Baufilzlage aufsteht, -wobei übereinanderstehende
Steine relativ exakt zueinander ausgerichtet sind und einzelne Steinstapel 25 von
z.B. 4 -bis 6 übereinandergeschichteten Hohlblocksteinen b'ilden.
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Mit einer Rohrlanzeoder dgl. ist es dann möglich, von oben durch je
ein Daumenloch der Steine die Bau.filzlagen 24 zu durchstoßen. Anschließend werden
die Steinstapel 25 palettenweise dem Härteprozeß zugeführt. Nach der thermischen
Behandlung werden die Steinstapel 25 vom obersten Daumenloch aus mit Flüssigschaum
gefüllt, der sich infolge der senkrechten Verbindungen der Steine untereinander
und der horizontalen Verbindung der Kammer an der Steinunterseite in den Steinstapeln
volumenfüllend verteilt, ohne daß dabei die Mörtelflächen der Hohlblocksteine mit
Schaum verklebt werden. Dieses Befüllen mit Schaum kann auch durch die Rohrlanze
26 erfolgen, die - auch nach dem Härten - mit
einer schrägen Spitze
dieBaufilzlagen 24 durchstoßen kann.
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Die Stapelbarkeit und Handhabbarkeit der Steinstapel werden durch
die*Baufilzlagen nicht behindert, weil diese z.B.
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bei einer Dampfbehandlung.der Steine ihre Stabilität verlieren. Die
Baufilzlagen sind erforderlich, um einerseits die Steindeckel und die Steinunterseiten
schaumfrei zu halten und andererseits das seitliche Austreten des Schaumes aus den
Stapelflächen zu vermeiden, so daß später bei der Verarbeitung auf der Baustelle
keine Probleme bei der Mörtelhaftung entstehen, bzw. Dämmaterialverluste vermieden
werden.
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Auf dem Härtewagen stehen üblicherweise 5 bis 6 Lagen mit jeweils
rund 20 Steinen. Der Ausschäumvorgang der übereinanderliegenden Steine wird dadurch
vereinfacht, daß die Ausschäumanschlüsse in ihrer Anzahl an die Zahl der Steinstapel
bzw. der Daumenlöcher angepaßt werden.
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Die erfindungsgemäßen Hohlblocksteine haben aber nicht nur eine gute
Wärmedämmwirkung, sondern halten auch Feuchtigkeit aus den Mauerhohlräumen fern.
Durch maschinelles Einbringen von Flüssigschaum unter Druck entfällt das Expandieren
des Schaumes vor Ort - der Schaum braucht also nur noch zu härten.
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* einzeln je Stein oder zusammenhängend für eine ganze Steinlage zwischengefügten
Bezugszeichenliste
1 Hohlblockstein (Lochstein) 2 Seitenwand 3 Seitenwand 4 Steindeckel 5 Daumenloch
(Deckelloch) 6 Steinunterseite 7 Kammer 8 Stegwand 9 Stegwand 10 Ausnehmung 11 Ausnehmung
12 Stegwandende 13 Stegwandende 14 Wärmedämmschaum (Dämmaterial) 15 Rand 16 Ausnehmung
17 Mörtelschicht 18 Stoßfugen 19 Randbereich 20 Mörtelstreifen 21 Ausschäumöffnung
(Ausfüllöffnung) 22 Schlauch 23 Steinlage 24 Baufilzlage 25 Steinstapel 26 Rohrlanze
A Ansicht
- L e e r s e i t e -