[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bausteins, insbesondere
eines Hohlblocksteines, der aus einem inneren und einem äußeren Steinteil besteht,
die durch Stege, welche sich jeweils nur über einen Teilbereich der Höhe des Bausteins
erstrecken, in einer Form, wobei das Steinmaterial von einer Ausgangshöhe H
1 durch einen Pressstempel auf eine fertige Steinhöhe H
2 verdichtet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens und einen nach dem Verfahren hergestellten Baustein.
[0002] Ein Baustein der eingangs erwähnten Art, nämlich ein Hohlblockstein aus Betonmaterial,
im allgemeinen Leichtbeton, mit einer isolierenden Zwischenschicht zwischen dem inneren
Steinteil und dem äußeren Steinteil ist z.B. aus der DE 27 06 714 C2, der DE 24 40
466 und der DE 32 12 582 A1 bekannt.
[0003] Durch die Aufteilung des Bausteins in einen inneren und einen äußeren Steinteil,
die lediglich durch Stege, im allgemeinen zwei Stege, die jeweils auf Abstand von
den Steinaußenseiten angeordnet sind und die sich nur über einen Teilbereich der Steinhöhe
erstrecken, erhält man einen Baustein mit einer hohen Dämmwirkung. Dies ist insbesondere
darauf zurückzuführen, dass in den Zwischenraum zwischen den beiden Steinteilen eine
isolierende Zwischenschicht eingebracht wird. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die
Stege eine unvermeidliche Kältebrücke darstellen und somit die Dämmwirkung beeinträchtigen.
Aus diesem Grunde versucht man, die Höhe und/oder die Breite bzw. Dicke der Stege,
d.h. deren Querschnitt, so weit wie möglich zu reduzieren. Aus Stabilitätsgründen
sind jedoch hier Grenzen gesetzt, damit es beim Transport und bei der Handhabung des
Bausteins nicht zu Steinbrüchen kommt.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Baustein der eingangs
erwähnten Art den Querschnitt der Stege so zu optimieren, dass er einerseits den Anforderungen
an die Festigkeit genügt, andererseits jedoch der Querschnitt so gering wie möglich
gehalten wird, damit die unvermeidlichen Kältebrücken möglichst gering sind und sich
damit die Wärmedämmwirkung des Bausteins insgesamt verbessert.
[0005] Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 5 und ein erfindungsgemäßer
Baustein ist in Anspruch 10 beschrieben.
[0006] Die Herstellung eines Bausteins erfolgt normalerweise in einer Form in umgekehrter
Lage, wie er später verwendet wird. Die Form entspricht in üblicher Weise der Negativform
des herzustellenden Bausteins, wobei Betonmaterial in die Form eingefüllt wird und
anschließend ein Pressstempel von oben beginnend von einer Ausgangshöhe H
1 eine Verdichtung bis auf eine fertige Steinhöhe H
2 vornimmt . Im Bereich der Stege, die sich nur über einen Teilbereich der Steinhöhe
erstrecken, ragen Verdichtungsglieder aus dem Pressstempel heraus, die dafür sorgen,
dass das Betonmaterial im Bereich der Stege weiter nach unten gedrückt wird und sich
somit die Stege nach Abschluss des Verdichtungsvorgangs nur über einen Teilbereich
der Höhe erstrecken. Bei dem Verdichtungsvorgang mit den Verdichtungsgliedern könnte
zwar versucht werden, ein höheres Verdichtungsverhältnis im Bereich der Stege durch
entsprechend längere Verdichtungsglieder, die das Betonmaterial im Stegbereich noch
stärker nach unten drücken und damit die Steghöhe noch mehr reduzieren, im Vergleich
zu dem übrigen Steinbereich zu erzielen, aber aufgrund der Form der Stege und eines
maximal möglichen Verdichtungsweges sind dem Grenzen gesetzt. Bei einer Erhöhung des
Verdichtungsdruckes würden einerseits im Bereich direkt unter den Verdichtungsgliedern
die Pressdrücke so stark ansteigen, dass es zu Beschädigungen und zum Zerstören der
Körner im Beton kommen würde, andererseits würde gleichzeitig jedoch im unteren Bereich
des zu formenden Steges noch loses Betonmaterial vorliegen.
[0007] Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird diese Problematik vermieden. Dadurch, dass
der Verdichtungsquerschnitt im Verdichtungsbereich über den Stegen und damit auch
der Querschnitt der Verdichtungsglieder kleiner ist als im Bereich der Stege, muss
während des Verdichtungsvorgangs von der Ausgangshöhe H
1 zur fertigen Steinhöhe H
2 nicht so viel Betonmaterial verdrängt werden. Das während des Verdichtungsvorganges
verdrängte Material aus dem Bereich über den Stegen lässt sich leichter in den zu
verdichtenden Stegbereich verteilen. Auf diese Weise kommt es gleichzeitig auch zu
einer gleichmäßigeren Verdichtung im Stegbereich.
[0008] Erfindungsgemäß erhält man je nach Wahl der unterschiedlichen Querschnittsverhältnisse
zwischen dem Bereich über den Stegen und damit dem Querschnitt der Verdichtungsglieder
und der Stegbreite die Möglichkeit, verschiedene Verdichtungsverhältnisse zu schaffen,
die unterschiedlich von dem Verdichtungsverhältnis im übrigen Steinbereich gewählt
werden können. Damit lassen sich insbesondere wesentlich höhere Steindichten im Stegbereich
erzeugen, die damit eine deutlich verbesserte Festigkeit für die Stege ergeben. Dies
bedeutet, man kann den Querschnitt und/oder die Höhe der Stege entsprechend reduzieren
und damit die gesamte Wärmedämmwirkung des Bausteins deutlich verbessern.
[0009] Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens können die unterschiedlichen
Querschnitte in dem Verdichtungsbereich über den Stegen und im Stegbereich selbst
in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, dass man die Breite der Form des Steines
im Bereich der Stege und über den Stegen entsprechend unterschiedlich ausbildet, wobei
der Querschnitt der Verdichtungsglieder entsprechend anzupassen ist. In der Praxis
hat man hierzu in vorteilhafter Weise herausgefunden, dass dies durch Verengungsleisten
erreicht werden kann, die entsprechend in die Form eingeschoben werden und seitlich
damit die Breite des Bereiches der Form über den Stegen entsprechend reduzieren.
[0010] Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen
und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
[0011] Es zeigt:
- Fig. 1
- einen Querschnitt durch eine Vorrichtung bzw. Form mit einem herzustellenden Hohlblockstein
als Baustein nach der Linie I-I in der Fig. 2;
- Fig. 2
- einen Längsschnitt durch die Vorrichtung bzw. Form nach der Fig. 1 in einem Schnitt
nach der Linie II-II;
- Fig. 3
- einen horizontalen Querschnitt gemäß Linie III-III nach der Fig. 4 durch einen fertigen
Baustein; und
- Fig. 4
- einen Längsschnitt nach der Linie IV-IV in der Fig. 3.
[0012] Die Herstellung eines Bausteins 2, z.B. eines Hohlblocksteines, erfolgt in üblicher
Weise in einer Vorrichtung bzw. Form 1, die die Negativform des herzustellenden Bausteins
2 - gegebenenfalls mit Kernen - darstellt. In dem Ausführungsbeispiel ist ein Hohlblockstein
mit einem äußeren Steinteil 2a und einem inneren Steinteil 2b dargestellt. Die Verbindung
zwischen den beiden Steinteilen 2a und 2b erfolgt durch zwei Stege 3, die sich in
senkrechter Richtung über einen Teilbereich der Höhe des Steines 2 erstrecken und
die auf Abstand von den seitlichen Stoßseiten des Steines 2 angeordnet sind.
[0013] Selbstverständlich ist die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Form des Hohlblocksteines
nur als ein mögliches Beispiel anzusehen. Grundsätzlich sind die verschiedensten Formen
und Ausgestaltungen eines Bausteins möglich.
[0014] Zur Herstellung des Bausteins 2 wird entsprechend Betonmaterial in die Form 1 eingefüllt.
Aus der Figur 2 ist ersichtlich, dass sich die Form 1 bis zu einer Höhe H
1 erstreckt, während die fertige Steinhöhe H
2 he H
1 erstreckt, während die fertige Steinhöhe H
2 beträgt. Bei einer im allgemeinen üblichen Steinhöhe von ca. 250 mm kann die Ausgangshöhe
H
1 z.B. 315 mm betragen. Die Verdichtung des Betonmaterials von H
1 auf H
2 erfolgt durch einen Stempel 4 in bekannter Weise. Der Stempel 4 weist auf seiner
zu dem herzustellenden Baustein 2 gerichteten Seite zwei Verdichtungsglieder in Form
von Verdichtungsleisten 5 auf. Die Verdichtungsglieder 5 besitzen eine Breite, die
der Stegbreite zwischen den beiden Steinteilen 2a und 2b entspricht.
[0015] Bei den Verdichtungsgliedern 5 nach dem Stand der Technik entspricht der Querschnitt,
d.h. die Dicke und die Breite, der Dicke D und der Breite der Stege 3. Wird zur Verdichtung
des Betonmaterials der Stempel 4 mit den Verdichtungsgliedern 5 für die Stegbereiche
entsprechend in Pfeilrichtung nach unten bewegt, so dringen die Verdichtungsglieder
5 in eine Formführung 6 in der Form 1 von oben her ein. Dabei erfolgt die Verdichtung
des Betonmaterials, welches sich in dem Bereich über den Stegen 3 und den Stegen 3
befindet. Je nach der Länge L der Verdichtungsleisten 5 erfolgt eine Verdichtung in
dem Stegbereich bis auf eine gewünschte Steghöhe H
3.
[0016] Aufgrund eines maximal möglichen Verdichtungsweges ist die Länge L und damit die
Höhe H
3 für die Stege 3 nach unten begrenzt. Der Grund dafür liegt darin, dass in dem Bereich
in der Führung 6 sehr viel Material nach unten geschoben und verdichtet werden muss.
Dies ist jedoch nur innerhalb eines begrenzten Umfangs möglich, denn zum einen wird
der Verdichtungsdruck unmittelbar unter den Verdichtungsleisten 5 so hoch, dass es
zu Beschädigungen der Körner kommen kann, zum anderen hat jedoch dabei im unteren
Bereich der Stege noch keine ausreichende Verdichtung stattgefunden. Dies bedeutet
beim Stand der Technik, dass eine Steghöhe H
3 bei einem vorgegebenen Querschnitt bzw. Volumen in der Führung 6 nicht unterschritten
werden konnte. Daraus resultierend ergab sich aufgrund einer nicht unterschreitbaren
Steghöhe eine unvermeidliche Kältebrücke durch die Stege 3 hindurch von dem inneren
Steinteil 2b zu dem äußeren Steinteil 2a.
[0017] Dieses Problem wird nun dadurch gelöst, dass die Führung 6 in der Form 1 im Bereich
über den Stegen 3 eine geringere Breite B aufweist als die Dicke D der Stege, wodurch
sich ein Absatz 7 in der Führung 6 an der Oberkante der Stege 3 ergibt. Dieser Absatz
7 wird durch seitlich in die Form 1 in die Führung 6 eingesetzte Verengungsglieder,
z.B. Verengungsleisten 8 erreicht, die die Funktion einer Füllbremse übernehmen. Wie
aus der Fig. 2 ersichtlich ist, liegt damit eine geringere Breite B und daraus resultierend
ein geringeres Volumen in dem Bereich der Führung 6 über den Stegen 3 vor, im Vergleich
zu dem Bereich der Führung 6 im Bereich der Stege 3. Wird nun die Verdichtung durch
den Stempel 4 vorgenommen (siehe gestrichelte Darstellung in der Fig. 2), so muss
nicht mehr so viel Betonmaterial vom oberen Bereich der Führung 6 nach unten verschoben
werden. Dies wirkt sich dergestalt positiv auf den Verdichtungsvorgang aus, dass die
Höhe H
3 niedriger bzw. die Länge L der Verdichtungsglieder 5 und damit der Verdichtungsweg
größer gewählt werden kann. Auf diese Weise werden die Stege 3 in ihrer Höhe H
3 niedriger. Das Gesamtvolumen der Stege 3 reduziert sich entsprechend und die Kältebrücke
wird kleiner.
[0018] Je nach Dicke der seitlichen Verengungsleisten 8 lässt sich der Querschnitt bzw.
die Breite B der Führung und auch die Höhe H
3 entsprechend so optimieren, dass die bestmöglichen Wärmedämmungsverhältnisse eingehalten
werden können. Maßgebend hierfür ist das gesamte Volumen der Stege 3, das aus deren
Querschnitt und deren Höhe H
3 resultiert. Gleichzeitig lässt sich durch die Verengungsleisten 8 die Verdichtung
derart verstärken, dass im Bereich der Stege 3 ein höheres Verdichtungsverhältnis
vorliegt als in den übrigen Steinbereichen. Dies bedeutet, die Stabilität bzw. Steifigkeit
in den Stegen 3 ist im Vergleich zum Stand der Technik deutlich besser, wodurch wiederum
eine geringere Steghöhe H
3 und/oder Stegquerschnitt zur Reduzierung einer unvermeidlichen Kältebrücke erreicht
werden kann.
[0019] In der Praxis hat sich herausgestellt, dass im Vergleich zum Stand der Technik mit
einer unteren Steghöhe H
3 mit 140 bis 160 mm bei einer Steinhöhe H
2 von 250 mm nunmehr eine reduzierte Steghöhe H
3 von z.B. 120 bis 140 mm erreicht werden kann. Dies führt zu einem deutlich geringeren
Wärmeverlust.
[0020] Die Dicke der beiden Verengungsleisten 8 kann zusammengenommen zwischen 5 und 10
mm bei einer Stegdicke D von z.B. 30 mm betragen, womit die Breite B in der Führung
6 über den Stegen 3 zwischen 20 und 25 mm beträgt. Die vorstehend genannten Werte
sind jedoch nur beispielsweise anzusehen.
[0021] Während das Verdichtungsverhältnis im übrigen Steinbereich im allgemeinen bei ca.
0,8 liegt, kann das Verdichtungsverhältnis in den beiden Stegen 3 < 0,7 gewählt werden.
Bevorzugte Werte liegen dabei zwischen 0,45 und 0,6. Im Bedarfsfall kann die Steinrohdichte
im Bereich der Stege 3 erhöht werden.
[0022] Die Breite der Stege 3 zwischen den beiden Steinteilen 2a und 2b kann zwischen 80
und 100 mm, vorzugsweise 90 mm, betragen.
[0023] In den Figuren 3 und 4 ist ein nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellter
Baustein 2 im Fertigzustand dargestellt. Die Herstellung des Bausteins 2 gemäß Fig.
1 und 2 in der Form 1 erfolgte in umgekehrter Weise, wie dieser später vermauert wird,
wie dies aus der Fig. 4 ersichtlich ist.
[0024] In üblicher Weise wird der Zwischenraum zwischen dem inneren Steinteil 2b und dem
äußeren Steinteil 2a durch eine Wärmeisolierungsschicht, z.B. einer Platte aus Polystyrol
9, ausgefüllt. Aufgrund der Stege 3 besitzt die Platte 9 entsprechende Aussparungen
und weist annähernd die Form eines Kammes auf.
[0025] An den beiden seitlichen Stoßseiten 10 des Bausteins 2 ragt die Polystyrolplatte
9 jeweils etwas über die Steinaußenseiten hinaus (siehe Fig. 3). In diesen Endbereichen
der Polystyrolplatte 9 sind jeweils zwei auf Abstand voneinander angeordnete Schlitze
11 eingebracht. Die Schlitze 11 besitzen eine derartige Breite und Länge, dass sich
die Polystyrolplatte 9 in diesem Bereich elastisch zusammendrücken lässt. Der Vorteil
dieser Ausgestaltung besteht darin, dass beim seitlichen Aneinanderfügen von Bausteinen
2 bei Herstellung einer Mauer Toleranz- und Verlegeungenauigkeiten ausgeglichen werden,
so dass sich über die Wandbreite gesehen eine geschlossene Isolierungsschicht ergibt.
Die Schlitze 11 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Polystyrolplatte 9. Anstelle
von Schlitzen können im Bedarfsfalle auch Bohrungen oder Einschnitte vorgesehen sein.
Maßgebend ist lediglich, dass sich in diesem seitlichen Bereich eine entsprechende
Elastizität zum Zusammendrücken der Polystyrolplatte 9 ergibt.
[0026] Aus den Figuren 3 und 4 ist auch ersichtlich, dass die Stege 3 sowohl auf beiden
Seiten als auch nach unten in Richtung des freien Zwischenraums, den die Polystyrolplatte
9 ausfüllt, mit starken bzw. großen Abrundungen 12 (zur Seite) und 13 (nach unten)
versehen sind. Die Abrundungen können eine Größenordnung von 20 bis 40 mm, vorzugsweise
30 mm, aufweisen. Die starken Abrundungen 12, 13 bieten eine weitere Sicherheit gegenüber
Brüchen im Stegbereich bzw. an den Übergängen zum inneren Steinteil 2b und äußeren
Steinteil 2a.
[0027] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich selbstverständlich nicht nur zur Herstellung
eines Bausteins aus einem Betonmaterial, sondern auch aus anderen Baumaterialien verwenden.
1. Verfahren zur Herstellung eines Bausteins, insbesondere eines Hohlblocksteines, der
aus einem inneren und einem äußeren Steinteil besteht, die durch Stege, welche sich
jeweils nur über einen Teilbereich der Höhe des Bausteins erstrecken, miteinander
verbunden sind, in einer Form, wobei das Steinmaterial von einer Ausgangshöhe H1 durch einen Pressstempel auf eine fertige Steinhöhe H2 verdichtet wird,
dadurch gekennzeichnet , dass
der Verdichtungsquerschnitt in der Form (1) im Verdichtungsbereich über den Stegen
(3) kleiner als im Bereich der Stege (3) gewählt wird, wobei die Verdichtung derart
erfolgt, dass sich im Bereich der Stege (3) eine höhere Verdichtung als im übrigen
Steinbereich ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass
das Verdichtungsverhältnis in den Stegen (3) < 0,7 - bezogen auf den Verdichtungsweg
- gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verdichtungsverhältnis zwischen 0,45 und 0,6 liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , dass
das Verdichtungsverhältnis wenigstens annähernd bei 0,5 liegt.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet , dass
der Pressstempel (4) im Bereich der Stege (3) mit in Richtung auf den zu verdichtenden
Stein (2) aus dem Pressstempel (4) ragende Verdichtungsglieder (5) versehen ist, deren
Dicke - bezogen auf die Steinlängsrichtung - geringer ist als die Dicke der Stege
(3), und dass die Form (1) über den Stegen (3) des Steines (2) mit Absätzen (7) versehen
ist, wobei sich die Absätze (7) wenigstens annähernd auf der fertigen Steinhöhe H2 befinden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Absätze (7) durch Verengungsleisten (8), die in die Form (1) eingesetzt sind,
gebildet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verengungsleisten (8) und die Verdichtungsglieder (5) an ihren zu dem zu fertigenden
Stein (2) gerichteten Enden mit Abrundungen oder Abschrägungen versehen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abrundungen (12,13) einen Radius von 20 bis 40 mm, vorzugsweise 30 mm, aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
für jeden Steg (3) zwei seitliche Verengungsleisten (8) vorgesehen sind, wobei das
Verhältnis der Stegdicke zu der Dicke der beiden Leisten (8) zusammengenommen im Bereich
von 1:3 bis 1:7, vorzugsweise wenigstens annähernd 1:5, beträgt.
10. Baustein, insbesondere Hohlblockstein, der aus einem inneren und einem äußeren Steinteil
besteht, die durch Stege, welche sich nur über einen Teilbereich der Höhe des Steines
erstrecken, miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet , dass
im Bereich der Stege (3) eine größere Verdichtung vorliegt als im übrigen Steinbereich.
11. Baustein nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis von Steinhöhe H1 zu Steghöhe < 0,7 beträgt.
12. Baustein nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verhältnis von Steinhöhe H1 zu Steghöhe zwischen 0,5 und 0,6, vorzugsweise 0,55, beträgt.
13. Baustein nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (3) auf einer Seite jeweils wenigstens annähernd bündig mit einer Steinaußenseite
sind, während sie auf der anderen Steinseite jeweils einen Übergangsradius zu dem
inneren Steinteil (2b) und dem äußeren Steinteil (2a) aufweisen, der > 30 mm ist.
14. Baustein nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Stege (3) jeweils mit seitlichen Übergangsradien versehen sind, die > 30 mm sind.
15. Baustein nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Bereich zwischen dem inneren Steinteil (2b) und dem äußeren Steinteil (2a) durch
eine Isolierschicht (9) ausgefüllt ist.
16. Baustein nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Isolierschicht (9) aus einer Polystyrolplatte besteht, die wenigstens auf einer
Seite seitlich über den Stein (2) vorsteht, wobei die Polystyrolplatte (9) auf der
Seite, die über den Stein vorsteht, mit Einschnitten, Bohrungen oder Durchbrechungen
(11) versehen ist.
17. Baustein nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet , dass
die Polystyrolplatte (9) auf der aus dem Stein (2) ragenden Seite mit ein oder mehreren
sich wenigstens annähernd über die gesamte Steinhöhe erstreckenden Schlitzen (11)
versehen ist.