DE4305747C2 - Hochloch-Leichtziegel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hochloch-Leichtziegels nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derart hergestellte Ziegel werden zur Ausführung von Ziegelmauerwerk vorwiegend im Wohnungsbau verwendet, und zwar herkömmlich vermauert oder als Planziegel, vermauert mit Dünnbettmörtel.

Die bekannten Ziegel dieser Art haben eine Schlitzlochung, wobei die Schlitze einen rechteckigen, elliptischen, auf jeden Fall länglichen Querschnitt haben und oben und unten offene durchgehende vertikale Kanäle bilden. Die Längsachse des Schlitzquerschnitts erstreckt sich in Ziegellängsrichtung und die Schlitze benachbarter Schlitzreihen sind in Längsrichtung gegeneinander versetzt. Dadurch wird der Wärmefluß durch das Stegsystem in Querrichtung, d. h. von einer Sichtfläche des Ziegels zur anderen, verlängert und eine gute wärmetechnische Isolierwirkung erreicht. Die in dieser Hinsicht besten und in der Bundesrepublik Deutschland amtlich zugelassenen Ziegel haben eine Wärmeleitzahl von 0,16 W/m K oder schlechter.

Das Bestreben, durch eine immer weiter getriebene Wärmewegverlängerung, d. h. Verlängerung der Längsschlitze und Beschränkung auf immer weniger quer abstützende Stege, findet jedoch seine Grenze in einer erhöhten Brüchigkeit des Ziegels. Solche Ziegel können auch nach der Extrudierung zum Trocknen nicht auf der Seitenfläche, d. h. der Sichtfläche, gelagert und transportiert werden, weil sie in sich zusammensinken. Man ist vielmehr gezwungen, die frisch geformten Ziegel auf die Stoßfläche, nämlich die dort angeordneten vorspringenden Federn zu stellen und eine Verformung derselben in Kauf zu nehmen. Ferner erwiesen sich solche langstegigen Ziegel als wenig druckfest im Hinblick auf die baustatischen Anforderungen. Die Druckfestigkeit ist bislang eine unüberwindliche Barriere auf dem Weg zu Ziegeln mit noch besserem Wärmedämmvermögen. Und schließlich ist noch festzuhalten, daß bei wärmetechnisch optimierten Ziegeln mit Schlitzlochung das akustische Phänomen der Schallängsleitung auftritt, und zwar wegen ihres in verschiedenen Richtungen stark unterschiedlichen Schwingungsverhaltens.

Aus der DE 34 02 541 A1 ist ein Hochloch-Leichtziegel bekannt geworden, der eine Sechseck-Wabenlochung aufweist, wobei der Lochanteil im Bereich der Wabenstruktur bei < 50% liegt.

Aus der DE 84 06 314 U1 ist weiterhin ein Leichtziegel bekannt geworden, der eine Wabenstegdicke von 5 bzw. 6 mm aufweist.

Der Gegenstand beider genannten Druckschriften weist den Nachteil auf, dass eine absolut filigrane Ausbildung des Hochloch-Leichtziegels mit einem hohen Lochanteil und dünner Stegdicke noch nicht erzielt wird.

Aus dem Dokument DE 37 28 812 A1 sind Porosierungsmittel für Tone oder keramische Formteile mit einem Papierschlammanteil von 5 bis 30 Gewichtsprozent bekannt geworden. Eine optimale Anpassung der verwendeten Porosierungsmittel, insbesondere zur Herstellung eines Hochloch-Leichtziegels, ist in diesem Dokument nicht angegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtziegels vorzuschlagen, der bei ausreichender statischer Festigkeit ein nennenswert besseres Wärmedämmverhalten als bekannte Leichtziegel hat, insbesondere eine Wärmeleitzahl < 0,16 W/m K aufweist und zugleich ein gutes Luftschall-Absorptionsvermögen (Schallsteifigkeit) ohne Tendenz zur Schallängsleitung hat. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke besteht darin, die in der Bienenwabe vorgegebene räumliche Struktur mit einer neuen Dimensionierung extrem zu nutzen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei der Wabe eine Verringerung der Dicke der Wabenstege und eine Erhöhung des prozentualen Lochanteils weit über bisherige Richtwerte hinaus möglich ist und dadurch eine Struktur mit vielen kleinen Löchern entsteht, die eine ganze Reihe unerwartet vorteilhafter Eigenschaften hat.

Die Vorgehensweise ist so, daß zunächst die Wabenstegdicke als wesentliche Bestimmungsgröße für die thermischen Eigenschaften auf einen möglichst kleinen Wert festzulegen ist und sodann Muster mit steigenden prozentualen Lochanteilen auf ihre statische und akustische Eignung zu untersuchen sind, wobei ein kleinerer prozentualer Lochanteil gleichbedeutend ist mit vielen kleinen Waben und ein größer prozentualer Lochanteil gleichbedeutend ist mit weniger aber größeren Waben.

Das Wabenmuster kann bezüglich der Ziegellängsrichtung an sich beliebig orientiert sein. Vorzugsweise wird man das Muster jedoch so legen, daß der Wärmeweg in Ziegelquerrichtung möglichst stark verlängert wird und das ist der Fall, wenn Stege senkrecht zu den Sichtflächen des Ziegels verlaufen bzw. zwei gegenüberliegende Ecken der Sechsecke den Sichtflächen zugewandt sind. Die Wärmewegverlängerung beträgt dann 33%.

Die Wabenstege haben im Gegensatz zu den Stegen bekannter thermisch hochgezüchteter Ziegel eine längere Knicklänge und können aus diesem Grund bei gleicher Tragfestigkeit wesentlich dünner sein. Demzufolge ist die gemessene Druckfestigkeit des Ziegels mit Wabenlochung bei gleicher Ziegelrohdichte um mindestens 25% höher als bei Ziegeln mit bisher üblichen Lochbildern.

Wesentliche Vorteile bietet die Wabe durch ihre nahezu gleiche Steifigkeit in allen Richtungen. Der Ziegel ist daher "schallsteif" und verhindert insbesondere die Schallängsleitung, d. h. Schallweiterleitung in der Wandebene. Andererseits ergeben sich Vorteile bei der Fertigung. Der getrocknete Formling ist ideal zum Planschleifen der Lagerflächen, weil er eine hohe Rohbruchfestigkeit hat und an den Sichtflächen sehr fest eingespannt werden kann.

In Anbetracht der langen Knicklänge der Wabenstege ist es möglich, die Tonmasse außerordentlich stark zu porosieren, so daß sich eine Scherbenrohdichte von bis unter 1,2 kg/dm³ ergeben kann. Vorzuziehen ist die Verwendung eines faserigen Porosierungsmittels, insbesondere sogenannter Papierschlamm oder Papierfangstoff, weil sich dadurch auch faserige, kreuz- und querliegende Poren ergeben, welche im Gegensatz zu Hohlräumen aufgrund von gekörnten oder kugeligen Porosierungsmitteln eine eher homogene Gefügestruktur ergeben und den Kraftfluß nicht stören. Es wird vorgeschlagen, einen Anteil von mindestens etwa 40% Papierschlamm, vorzugsweise 50%, in die Tonmasse einzuarbeiten. Dies gelingt am besten, wenn der Papierschlamm getrocknet ist und auch ein trockener Ton verarbeitet wird.

Es wird vorgeschlagen, den Ziegelton mit einem Anteil von etwa 5 bis 25% fetten Zusatztons anzureichern. Darunter wird ein hochwertiger Ton mit hohem Al₂O₃-Gehalten verstanden. Damit wird unterstützend zur statisch günstigen Wabenlochung trotz hoher Lochanteile eine relativ hohe Ziegeldruckfestigkeit erreicht.

Der Stoßfugenbereich war bei bekannten Ziegelsteinformen wegen der großen Materialanhäufungen an dieser Stelle wärmetechnisch stets problematisch. Dies gilt besonders für wärmeoptimierte Schlitzloch-Ziegel, da eine recht dicke Ziegelaußenschicht den statisch schwachen inneren Bereich ausgleichend stützen mußte. Im Gegensatz dazu ist die Wabenstruktur so stabil, daß die Stoßseite mit einer verhältnismäßig dünnen Außenschicht versehen werden kann, die höchstens etwa die dreifache Dicke der Wabenstege haben kann, vorzugsweise die zwei- oder zweieinhalbfache Dicke. Hinsichtlich der Gestaltung der Stoßseite des Ziegelsteins wird vorgeschlagen, daß seine Außenschichten aus in Ziegelquerrichtung aufeinanderfolgenden Außenwandabschnitten von unbeschädigten Waben bestehen und im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, so daß die einander entsprechenden vorspringenden Flächenbereiche zweier zusammenstoßender Ziegel an der Stoßstelle aufeinander zu liegen kommen und die einander entsprechenden Vertiefungen einen gemeinsamen Hohlraum bilden. Um den beim Aneinanderstoßen möglicherweise verbleibenden dünnen Spalt zu schließen und die Ziegel wenigstens in einem geringen Maße formschlüssig ineinandergreifen zu lassen, sollten an jeder Stoßfläche wenigstens eine Feder und eine Nut so angeordnet sein, daß sie mit der Nut bzw. Feder des Nachbarsteins zusammenpassen. Ein derart ausgebildeter Stoßbereich unterscheidet sich in seinem Gefüge nur noch minimal vom normalen Wabenmuster, weil die sich paarig addierenden Hohlräume der Vertiefungen ebenfalls Waben bilden.

Die vorgeschlagene Wabenlochung erlaubt Lochanteile bis gegen 70%. Andererseits wurde schon erwähnt, daß bei diesem Lochbild trotz außerordentlich dünner Wabenstege die Scherbenrohdichte bei Verwendung von Papierschlamm und fetten Zusatztonen extrem abgesenkt werden kann, insbesondere bis gegen 1,0 kg/dm³. Macht man bei beiden Zahlen Abschläge und geht man bei einem Lochanteil von 68% von einer Scherbenrohdichte von 1,25 kg/dm³ aus, so wäre eine Ziegelrohdichte von 0,4 kg/dm³ erreichbar. Im Vergleich damit läßt sich die herausragende Sonderstellung der Wabenlochung daran ermessen, daß noch nie Leichtziegel mit weniger als 0,6 kg/dm³ gefertigt worden sind.

Die geringe Ziegelrohdichte erlaubt es, bei einem Wabenziegel gleicher Druckfestigkeit ca. 25% Tonmaterial und damit auch erhebliche Energie einzusparen, die zum Brennen des nicht benötigten Tonmaterials erforderlich gewesen wäre. Das bislang nicht erreichte niedrige Wandgewicht ermöglicht den Einsatz von Ziegeln beispielsweise für Trennwände auf nicht unterstützten Decken, wo bisher nur Gasbetonsteine eingesetzt werden konnten.

Bei solchen Wabenziegeln läßt sich mit großer Wahrscheinlichkeit eine enorm günstige Wärmeleitzahl von bis zu 0,12 W/m K herunter erwarten.

Bemerkenswert an der Wabenlochung ist auch der ideale Mundstückslauf. Das rührt zum einen daher, daß die Stegdicken an jeder Stelle gleich sind. Aber auch im Vergleich zu einem ähnlich filigranen Karomuster läuft die Tonmasse wesentlich besser durch das Mundstück, weil die Stege sich nicht kreuzen. In einer Kreuzung schießt der Lehm vor, weil in diesem Bereich die Reibung geringer ist. Guter Mundstückslauf bedeutet aber sorgfältige Ausformung der dünnwandigen Struktur und damit die volle Nutzung von deren Festigkeit.

Bei der Fertigung hat sich gezeigt, daß zur Formung der dünnen Stege der Pressdruck am Mundstück bei gleicher Tonmasse wesentlich höher ansteigt als bei konventionellen Ziegeln, nämlich auf typischerweise 18 bis 23 bar. So hohe Drücke sind mit einer üblichen Schneckenpresse beim Pressen von Leichtziegeln nicht mehr erreichbar. Eine problemlose Fertigung ist hingegen möglich mit einer sogenannten Scheibenpresse wie z. B. die unter der Kennzeichnung "Europresse" im Handel befindliche Ziegeleipresse der Rieter- Werke, Konstanz.

Schließlich ist noch ein Vorteil des beschriebenen Ziegels nachzutragen, der dann zum Tragen kommt, wenn die Ziegel an den Lagerflächen nicht geschliffen und konventionell vermauert werden. Die dünnen Stege und die faserigen Porosierungseinschlüsse haben zur Folge, daß die Stege beim Schneiden verzogen werden. An den Schnittkanten bildet sich ein Bart, der die ohnehin kleinen Öffnungen der Wabenlöcher teilweise zudeckt, jedenfalls aber ihren lichten Querschnitt verringert. Das führt zu einem bisher unerreicht geringen Mörteleinfall, d. h. daß der Mörtel im wesentlichen in der Lagerfuge verbleibt und nur ein verschwindend kleiner Teil in die Löcher einfällt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 zwei Teilstücke von aneinandergefügten Leichtziegeln in der Draufsicht in natürlicher Größe und

Fig. 2 einen Horizontalschnitt (Lochbild) eines ganzen Ziegels in kleinerem Maßstab.

Gemäß Fig. 1 liegen zwei Ziegel 1 und 2 mit ihren Stoßseiten aneinander. Es ist eine Nut 3 am Ziegel 1 und eine Feder 4 am Ziegel 2 dargestellt. Würde man die Figur nach unten bis zur anderen Seite der Ziegel verlängern, so fände man dort eine entsprechend geformte Nut am Ziegel 2 und eine Feder am Ziegel 1. Eine Seitenwand des Ziegels ist mit 5 bezeichnet. Diese gibt auch die Längsrichtung der Ziegel an.

Die Ziegel haben im übrigen ein Sechseck-Wabenmuster, wobei die Sechsecke so angeordnet sind, daß je zwei aneinander gegenüberliegende Ecken zu den Seitenwänden 5 zeigen und ein Teil der Wabenstege 6 senkrecht zu den Seitenwänden steht. Die Dicke der Wabenstege beträgt etwas mehr als 2 mm. Der Lochanteil bei diesem Wabenmuster beträgt 66,5%. An den Seitenwänden 5 sind die Waben leicht abgestumpft.

Die Außenwände 7 der Ziegel an den Stoßseiten folgen den Außenwandabschnitten derjenigen unbeschädigten Waben, welche die letzte, in Querrichtung verlaufende Wabenreihe jedes Ziegels bilden. Die Dicke der Außenwände 7 wechselt zwischen 3 und 4,5 mm und beträgt somit weniger als das Dreifache der Stegdicke. Sieht man von dem Bereich der einzigen dargestellten Nut und Feder einmal ab, so sind die stoßseitigen Außenwände 7 bezüglich der Trennebene symmetrisch gestaltet. Sie haben abwechselnd vorstehende Außenwandflächen 8 und vertiefte Außenwandflächen 9. Die vorstehenden Außenwandflächen liegen aneinander. Die aneinander entsprechenden Vertiefungen beider Ziegel bilden jeweils miteinander einen sechseckigen Hohlraum 10. Unregelmäßigkeiten erfahren die Stoßseiten der beiden Ziegel lediglich im Bereich von Nut und Feder, die in der Nähe der Seitenwände 5 angeordnet sind. Die Nut 3 ist etwas stärker ausgeweitet als die übrigen Vertiefungen. Die entsprechende Feder 4 enthält einen Hohlraum 11 in Form eines teilweise angeschnittenen Sechsecks.

Die Hohlräume 10 und 11 wirken aus einer gewissen Distanz betrachtet etwa wie die übrigen Sechsecke, so daß der Stoßbereich insgesamt die Wabenstruktur unverändert fortsetzt und dadurch einen nahezu unverminderten wärmedämmenden Effekt hat.

Der in Fig. 2 komplett dargestellte Ziegel zeichnet sich dadurch aus, daß er nur an einer Stoßseite eine keilförmige Feder oder einen Vorsprung 12 hat, der bei einem identischen Nachbarziegel in eine der drei jeweils nächst den Sichtflächen angeordneten Nuten oder Vertiefungen 13, 14, 15 paßt. Die Form des Vorsprungs und der Vertiefungen entspricht dem ersten Beispiel.

Der Vorteil dieser unüblichen Anordnung nur eines Keilvorsprungs oder alternativ mehrerer Vorsprünge an nur einer Stoßseite liegt darin, daß der frisch extrudierte noch weiche Formling auf seiner vorsprunglosen Stoßseite ohne Beschädigung aufgelegt und befördert werden kann. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei so geringen Stegdicken, im Beispiel 2,5 mm, die Stabilität des Gefüges in Seitenlage nicht ausreicht, das eigene Gewicht zu tragen, weil die schrägen Stege in diesem Fall zur Schwerkraftrichtung einen Winkel von 60° bilden und sich deshalb verbiegen können. Es besteht die Gefahr, daß der Formling in dieser Lage teilweise in sich zusammensinkt. Dagegen ist die Steifigkeit völlig ausreichend, wenn der Formling auf die Stoßfläche gestellt wird. In dieser Lage bilden die schrägen Stege einen Winkel von nur 30° mit der Schwerkraftrichtung und haben somit eine höhere Knickfestigkeit. Das Eigengewicht des Formlings wird auf die in einer gemeinsamen Querebene liegenden Stoßflächenabschnitte 16 gleichmäßig verteilt.

Schließlich sind bei diesem Leichtziegel noch zwei Grifflöcher 17 zu erwähnen, die im mittleren Ziegelbereich in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Jedes Griffloch 17 ist entstanden durch Weglassen von sieben Waben.

Der dargestellte Ziegel ist 256 mm lang und 312 mm breit (ergibt die Dicke der gemauerten Wand). Die lichte Weite der Waben (senkrecht zu den Stegen) beträgt 14 mm. Die Dicke der Außenhaut an den Seitenflächen beträgt 7 mm und 5,5 mm an den Stoßflächenabschnitten 16. Selbstverständlich können mit diesem Lochbildschema auch Ziegel für dickere oder dünnere Wände entsprechend den nationalen Maßnormen konzipiert werden, wozu dann jeweils entsprechend mehr bzw. weniger Lochreihen in Längsrichtung vorzusehen sind.

Mit diesem Ziegel wird die Ziegel-Rohdichteklasse 0,5 kg/dm³ erreicht. Bezogen auf entsprechende bekannte Ziegel, wie z. B. unter der Handelsbezeichnung POROTON T auf dem Markt befindliche Ziegel der Rohdichteklasse 0,8 kg/dm³, wird das Stückgewicht von 13,5 kg auf 9 kg gesenkt. Trotzdem wird die gleiche statische Druckfestigkeit erreicht. Das Luftschall- Absorptionsvermögen in allen räumlichen Richtungen ist dem sämtlicher bisher bekannter Lochungen überlegen. Durchgeführte Computerberechnungen, die auf mittleren Scherben-Rohdichten basieren, lassen eine Wärmeleitzahl von 0,12 W/m K erwarten. 1 Ziegel
2 Ziegel
3 Nut
4 Feder
5 Seitenwand
6 Wabensteg
7 Außenwand
8 Außenwandfläche
9 Außenwandfläche
10 Hohlraum
11 Hohlraum
12 Vorsprung
13 Vertiefung
14 Vertiefung
15 Vertiefung
16 Stoßflächenabschnitt
17 Griffloch

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Hochloch-Leichtziegels mit einer Sechseck-Wabenlochung mit einem Lochanteil im Bereich der Wabenstruktur von mindestens etwa 55%, dadurch gekennzeichnet, daß ein faseriges Porosierungsmittel mit einem Anteil von mindestens etwa 20% Papierschlamm zur Herstellung der Sechseck-Wabenlochung verwendet wird, wobei die Wabenstege (6) eine Dicke von höchstens 4 mm und der Leichtziegel einen Gehalt von etwa 5 bis 25% fettem Ton aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wabenstege (6) zu den Sichtflächen (5) des Ziegels senkrecht ausgerichtet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Wanddicke von 30 cm mindestens 15 Lochreihen vorgesehen sind, sowie eine entsprechende höhere Anzahl Lochreihen bei größeren Wanddicken.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scherbenrohdichte höchstens etwa 1,5 kg/dm³ beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß getrockneter Papierschlamm und trockener Ton zu Verarbeitung verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten (7) des Leichtziegels an den Stoßflächen höchstens die dreifache Dicke der Wabenstege (6) aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten (7) des Leichtziegels an den Stoßflächen aus in Ziegelquerrichtung aufeinanderfolgenden Außenwandabschnitten von unbeschädigten Waben bestehen und im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, so daß die einander entsprechenden vorspringenden Flächenbereiche (8) zweier zusammenstoßender Ziegel (1, 2) an der Stoßstelle aufeinander zu liegen kommen und die einander entsprechenden Vertiefungen jeweils einen gemeinsamen Hohlraum (10) bilden, und daß an jeder Stoßfläche wenigstens eine Feder (4) und eine Nut (3) so angeordnet sind, daß sie mit der Nut bzw. Feder des Nachbarziegels zusammenpassen.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschichten (7) des Leichtziegels an den Stoßflächen aus in Ziegelquerrichtung aufeinanderfolgenden Außenwandabschnitten von unbeschädigten Waben bestehen und im wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, so daß die einander entsprechenden vorspringenden Flächenbereiche (8) zweier zusammenstoßender Ziegel (1, 2) an der Stoßstelle aufeinander zu liegen kommen und die einander entsprechenden Vertiefungen jeweils einen gemeinsamen Hohlraum (10) bilden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtziegel nur an einer seiner Stoßflächen wenigstens einen Vorsprung (12) aufweist, der in eine der Vertiefungen (13, 14, 15) des anstoßenden Nachbarziegels paßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (12) oder die Vorsprünge an einer Seite der Längsmittelebene des Ziegels angeordnet sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (13, 14, 15), die bei unterschiedlichen Lagen des Nachbarziegels mit dessen Vorsprung (12) oder Vorsprüngen zusammenwirken, etwas breiter als die übrigen Vertiefungen sind, unter leichter Deformierung der beiderseits anschließenden Waben.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich zwei jeweils durch Fehlen einer Wabengruppe gebildete Grifflöcher (17) vorgesehen sind.