Mauerwerk aus Zieqelkörpern

Die Erfindung betrifft ein Mauerwerk aus Ziegelkörpern, wobei die Ziegelkörper in wenigstens zwei Schichten ohne Mörtel oder einem anderen dauerhaft Kräfte übertragenden Klebemittel aufeinander gesetzt sind und jeweils eine Metalleinlage zwischen die wenigstens zwei Schichten eingebracht ist, eine Verwendung eines solchen Mauerwerks, eine Heißspeichertankanlage mit einem solchen Mauerwerk, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Mauerwerks aus Ziegelkörpern. Stand der Technik

Mauerwerke, beispielsweise für Mauerwerkwände oder Fundamente, besitzen im Allgemeinen nur eine geringe Lastaufnahmefähigkeit senkrecht zu einer vertikalen Mauerwerksebene. Infolge von Beschleunigungskräften, Erddruck und/oder Winddruck können Mauerwerke jedoch hohen Belastungen senkrecht zur Mauerwerksebene ausgesetzt sein. Durch Beschleunigungsbelastung, die beispielsweise bei einem Erdbeben entstehen an den Außenseiten eines Mauerwerks Zugbelastungen.

Ziegelsteine, als Bestandteile des Mauerwerks, als auch Mörtel, mittels welchem die Ziegelsteine kraftschlüssig verbunden sind, können kaum Zugkräfte aufnehmen.

Mauerwerke können die bei Beschleunigungs-, Erddruck- und Winddruckbelastung auftretenden Zugbelastungen und horizontalen Kräfte nur in geringem Maß

aufnehmen.

Um eine Biegetragfähigkeit senkrecht zur Mauerwerksebene zu erhöhen, ist es bekannt, Mauerwerke mit Metallgittern, sogenannte Armierungsgittern bzw.

Bewehrungsgittern, zu verstärken. Die Armierungsgitter werden dabei in eine

Mörtelschicht einer Mauerwerkfuge des Mauerwerks eingebracht und sind somit Teil der Mörtelschicht, welche die Ziegelsteine miteinander verbindet. Beispielsweise beschreibt die DE 297 06 222 U1 , ein flachgewalztes Streckmetallgitter im Bereich der Zugzone eines Mauerwerks an dessen Oberfläche anzuordnen und in eine auf die Oberfläche aufgebrachte Schicht aus Dünnbettmörtel einzubetten. Ein ähnliches Mauerwerk zeigt die DE 296 04 916 U1. Die EP 0 681 071 A1 beschreibt eine Möglichkeit, bekannte Armierungsgitter zu verbessern, um

Verzahnungseigenschaften und eine Verankerung des Armierungsgitters in der Mörtelschicht der Mauerwerkfuge zu verbessern. In bestimmten Anwendungsbereichen, in denen beispielsweise hohe Temperaturen auftreten, ist es jedoch nicht möglich preisgünstigen Zement bzw. Kalk basierten Baumörtel in Mauerwerken zu nutzen, da dieser durch die hohen Temperaturen angegriffen würde. Demgemäß kann auch kein Armierungsgitter in das Mauerwerk eingebracht werden.

US 2 462 289 A bezieht sich auf eine Bausteinstruktur für Öfen. Diese umfasst vorgeformte feuerfeste Bausteine mit Rillen, zwischen denen ebene, oxidierbare Metallplatten aus Eisen oder Kohlenstoffstahl eingelegt sind. Während des

Ofenbetriebs oxidieren die Metallplatten, wobei die gebildeten Oxide in die Rillen der Bausteine hineinwachsen. Durch die Metalloxide soll eine feste Verbindung zwischen den Metallplatten und den feuerfesten Bausteinen entstehen.

US 2 231 498 A beschreibt ebenfalls ein feuerfestes Mauerwerk für Öfen. Zwischen den Bausteinen wird flaches, metallisches Material aus Eisen eingelegt. Durch hohe Temperaturen wird das metallische Material weich und oxidiert. Das Eisenoxid reagiert mit dem Magnesium in den Bausteinen zu Magnesiumferrit, welches benachbarte Bausteine in der Art eines Zementmaterials miteinander verbindet.

GB 2 078 919 A bezieht sich auf einen feuerfesten Baustein für Drehofenanlagen. Der feuerfeste Baustein weist eine oder mehrere Einbuchtungen auf und ist mit einer oder mehreren eisenhaltigen Platten versehen, die komplementär ausgebildete

Einbuchtungen aufweisen. Die basischen magnesiumhaltigen Bausteine bilden, wenn sie aufeinander gestapelt werden, mit den eisenhaltigen Metallplatten mineralische Verbindungen aus. Diese bewirken ein Verbinden der Bausteine miteinander.

Bei sehr hohen Temperaturen tritt eine zunehmende Verzunderung der eisenhaltigen Metallplatten auf, wodurch die Festigkeit der vorgenannten Mauerwerke beeinträchtigt werden könnte. Dieses Problem könnte sich beispielsweise bei Heißspeichertankanlagen wie z.B. Flüssigsalzspeichern ergeben. Es ist daher wünschenswert, Mauerwerke auch für derartige Anwendungen gegen hohe Belastungen senkrecht zur Mauerwerksebene dauerhaft zu sichern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Mauerwerk der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches gegen hohe Belastungen senkrecht zur Mauerwerksebene dauerhaft gesichert ist. Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Mauerwerk aus Ziegelkörpern, eine Verwendung eines solchen Mauerwerks, eine Heißspeichertankanlage sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Mauerwerks aus Ziegelkörpern gemäß den unabhängigen

Patentansprüchen.

Demnach wird ein Mauerwerk aus Ziegelkörpern bereitgestellt, wobei die Ziegelkörper in wenigstens zwei Schichten ohne Mörtel oder einem anderen dauerhaft Kräfte übertragenden Klebemittel aufeinandergesetzt sind und wobei jeweils eine

Metalleinlage zwischen die wenigstens zwei Schichten eingebracht ist.

Erfindungsgemäß sind die Ziegelkörper plangeschliffen und die Metalleinlage aus Edelstahl ausgebildet, wobei die Metalleinlage lokale Unebenheiten aufweist und/oder unter Last ausbildet. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Vorteile der Erfindung Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass unterschiedliche Schichten aus

Ziegelkörpern, insbesondere aus Ziegelsteinen, eines Mauerwerk nicht mittels Mörtel oder eines anderen Klebemittels verbunden sein müssen, um den Einsatz einer Metalleinlage bzw. insbesondere eines Armierungsgitters zu ermöglichen. Die

Schichten des Mauerwerks sind dabei lose aufeinandergesetzt und weder mit Mörtel noch mit irgendeinem anderen dauerhaft Kräfte übertragenden Klebemittel, welches einen Kraftschluss zwischen Ziegelkörpern herstellt, verbunden.

Die Schichten des Mauerwerks sind allein aufgrund des Eigengewichts des

Mauerwerks, bzw. aufgrund des Eigengewichts eines Bauwerks, von welchem das Mauerwerk ein Teil ist, und der mit dem Eigengewicht verbundenen vertikalen

Belastung kraftschlüssig miteinander verbunden. Das erfindungsgemäße Mauerwerk kann dabei sowohl als ein Fundament unterhalb der Erdoberfläche, als auch als ein Mauerwerk oberhalb der Erdoberfläche ausgebildet sein.

Erfindungsgemäß ist zwischen wenigstens zwei Schichten des Mauerwerks, also wenigstens zwischen einem Schichtpaar, eine Metalleinlage eingebracht. In der entsprechenden Mauerwerkfuge zwischen dem besagten Schichtpaar befindet sich somit lediglich eine Metalleinlage und keine andere dauerhaft kraftübertagende

Schicht, beispielsweise Klebemittel oder Mörtel. Durch das Eigengewicht und der damit verbundenen vertikalen Belastung des Mauerwerks bzw. des Bauwerks gräbt sich die Metalleinlage in die Ziegelkörper des Schichtpaares ein und geht eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Schichtpaar ein. Die bei horizontalen Lasten wirkenden Zugkräfte und die hohen Belastungen senkrecht zur Mauerwerksebene werden von der Metalleinlage bzw. den Metalleinlagen aufgenommen. Eine horizontale und auch vertikale Lastaufnahmefähigkeit des

Mauerwerks sowie eine Biegetragfähigkeit senkrecht zur Mauerwerksebene kann somit erhöht werden. Das Mauerwerk ist somit resistenter gegen Beschleunigungskräfte, Erddrücke und Winddrücke. Insbesondere wird somit eine Erdbebenfestigkeit und eine Wind- bzw. Sturmfestigkeit des Mauerwerks erhöht. Das Mauerwerk kann

insbesondere in hoch bzw. höchst erdbebengefährdeten Gebieten und in Gebieten mit extremen Wettersituationen eingesetzt werden. Durch die Erfindung ergeben sich diese Vorteile insbesondere für Mauerwerke, für welche aufgrund von speziellen Anwendungsbereichen bzw. Umgebungsbedingungen kein Mörtel verwendet werden kann. Ein erfindungsgemäßes Mauerwerk eignet sich daher insbesondere für den Bau von Gebäuden und Anlagen. Durch die Eigenschaft, hohe Zugkräfte und Belastungen aufnehmen zu können, eignet sich ein erfindungsgemäßes Mauerwerk insbesondere für Anlagengebäude in erdbebengefährdeten Regionen. Es sei angemerkt, dass bei einem Mauerwerk mit mehr als zwei Schichten nicht notwendigerweise zwischen jedem Schichtpaar eine Metalleinlage eingebracht sein muss. Beispielsweise kann eine Metalleinlage auch nur zwischen jedem zweiten Schichtpaar oder unregelmäßig zwischen zweckmäßig gewähltem Schichtpaaren eingebracht sein. Ein besonders stabiles Mauerwerk mit hoher Biegetragfähigkeit ergibt sich jedoch insbesondere, wenn zwischen jedem Schichtpaar eine Metalleinlage eingebracht ist.

Vorteilhafterweise ist die Metalleinlage als ein Metallgitter, insbesondere als ein scharfkantiges, nicht flachgewalztes Metallgitter, und/oder als ein Riffelblech ausgebildet. Die Metalleinlage weist dabei Unebenheiten und keine glatte Struktur auf. Derartige Unebenheiten können lokale Erhebungen oder Vorsprünge sein. Diese Unebenheiten können bereits a priori in der Metalleinlage vorhanden sein oder sich erst unter Belastungen a posteriori ausbilden. Mittels der Unebenheiten gräbt sich die Metalleinlage insbesondere in die Ziegelkörper der jeweiligen Schichten des

Mauerwerks ein. Die Metalleinlage ist dabei ausgebildet, auftretende Zugkräfte aufzunehmen. Demgemäß bietet es sich besonders an, scharfkantige, nicht flachgewalzte Metallgitter, metallische Roste und/oder mustergewalzte Bleche, insbesondere Riffelbleche und/oder beidseitige Sicherheitsrostbleche, als Metalleinlage zu verwenden.

Die Metalleinlage bzw. die Kanten der Metalleinlage müssen demgemäß nicht zusätzlich bearbeitet und geglättet werden. Je scharfkantiger die Metalleinlage bzw. die Kanten der Metalleinlage bzw. der Metallstruktur sind, desto besser. Die Metalleinlage kann sich dabei leichter in die Ziegelkörper eingraben und der Kraftschluss zwischen Ziegelkörper und Metalleinlage wird verbessert. Insbesondere kann somit in einem Herstellungsprozess der Metalleinlage ein Arbeitsschritt, nämlich der Arbeitsschritt des Flachwalzens bzw. des Richtens, weggelassen werden. Kosten für die Metalleinlage und das Mauerwerk können somit reduziert werden.

Erfindungsgemäß ist die Metalleinlage aus Edelstahl ausgebildet. Insbesondere bietet es sich an, die Metalleinlage aus Edelstahl auszubilden, wenn die Metalleinlage bzw. das Mauerwerk Temperaturen von insbesondere mehr als 300°C ausgesetzt ist. Somit kann eine Verzunderung von niedriglegiertem Stahl vermieden werden, welche bei derartigen Temperaturen auftreten kann. Erfindungsgemäß sind die Ziegelkörper des Mauerwerks plangeschliffen. Die bei horizontalen Lasten wirkenden Zugkräfte, die insbesondere an den Kanten der plangeschliffenen Ober- bzw. Unterseite der Ziegelkörper auftreten, werden dabei von der Metalleinlage aufgenommen.

Bevorzugt ist die Metalleinlage als ein Streckgitter und/oder als ein Punktschweißgitter ausgebildet. Das Streckgitter weist dabei Maschen, insbesondere als Rauten ausgebildete Maschen, mit einer Abmessung von insbesondere 6x3.7x0.5x0.5 mm auf. Ein derartiges Streckgitter entsteht insbesondere dadurch, dass ein Blech mit durchlaufenden Schlitzreihen versehen wird, wobei die Schlitze zweier benachbarter Schlitzreihen jeweils um eine halbe Schlitzteilung versetzt sind. Als Schlitzteilung wird eine Schlitzbreite zuzüglich eines Abstands zweier in einer Schlitzreihe nebeneinander liegender Schlitze bezeichnet. Wird das geschlitzte Blech quer zu einer Schlitzrichtung auseinander gezogen, entstehen rautenförmige Öffnungen bzw. Maschen, die durch wellenförmig verlaufende Stege begrenzt werden. Steckgitter besitzen in Richtung der früheren Schlitze eine hohe Biegefestigkeit.

Das Punktschweißgitter weist Maschen, insbesondere quadratische Maschen, mit einer Abmessung von insbesondere 10x10x1 mm auf. Bei Punktschweißgittern befinden sich an Kreuzungspunkten von Metallstäben durch eine doppelte

Materialstärke lokale Unebenheiten, durch welche sich das Punktschweißgitter in die Ziegelkörper der jeweiligen Schichten des Mauerwerks eingraben kann und einen Kraftschluss herstellen kann.

Die Erfindung betrifft weiterhin Verwendungen des Mauerwerks, ein Verfahren zur Herstellung des Mauerwerks, sowie eine Heißspeichertankanlage mit dem Mauerwerk als Fundament der Heißspeichertankanlage. Ausgestaltungen dieser

erfindungsgemäßen Verwendungen, des Verfahrens und der Heißspeichertankanlage ergeben sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Mauerwerks in analoger Art und Weise.

Erfindungsgemäß wird das Mauerwerk als ein Mauerwerk verwendet, das einer Temperatur zwischen Umgebungstemperatur und 750° C, insbesondere zwischen 300° C und 600° C, weiter insbesondere zwischen 300° C und 450° C, ausgesetzt ist. Durch derartig hohe Temperaturen ist es nicht möglich, Mörtel, insbesondere üblichen Baumörtel, für das Mauerwerken zu nutzen, da dieser durch die hohen Temperaturen angegriffen würde. Durch die erfindungsgemäße Erkenntnis, dass Metalleinlagen zur Bewehrung eines Mauerwerks auch ohne Klebemittel bzw. Mörtel in Mauerwerkfugen genutzt werden können, kann auch ein Mauerwerk, welches für derartig hohe

Temperaturen verwendet wird, gegen aufgrund horizontaler Lasten wirkende Zugkräfte und hohe Belastungen senkrecht zur Mauerwerksebene gesichert werden.

Das erfindungsgemäße Mauerwerk eignet sich besonders für eine

Heißspeichertankanlage, insbesondere als ein Fundament einer

Heißspeichertankanlage. Eine derartige Heißspeichertankanlage kann beispielsweise als ein Flüssigsalzspeicher ausgebildet sein.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Mauerwerks eignet sich insbesondere für Gebäudebau und Anlagenbau, insbesondere in erdbebengefährdeten Regionen. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere die Ziegelkörper während des Aufbaus einer Ziegelwandung des Mauerwerks mit einem zweckmäßigen Bauschaum fixiert werden. Damit kann gewährleistet werden, dass die Ziegelkörper während des Aufbaus der Ziegelwandung nicht verrutschen. Der

Bauschaum nimmt jedoch keine Kräfte auf und verbindet die Schichten des

Mauerwerks nicht kraftschlüssig miteinander. Ausschließlich die Metalleinlagen stellen einen Kraftschluss zwischen den Schichten des Mauerwerks her.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläu- ternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt eine beispielhafte Anordnung für eine Heißspeichertankanlage mit einem Fundament aus einem Mauerwerk entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in der einzigen Figur 1 (nicht maßstabsgetreu) schematisch gezeigte

Heißspeichertankanlage 1 umfasst einen Heißspeichertank 10 mit einem

Tankbodenblech 100. Unterhalb des Tankbodenblechs 100 befindet sich ein als Fundament 1 1 ausgebildetes Mauerwerk gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Fundament 1 1 liegt auf einem Betonfundament 1 13 auf. Im Tank 10 befindet sich ein Medium 14, das beispielsweise Salz sein kann. In der dargestellten Ausführungsform ist der Heißspeichertank 10 nach oben und zu den Seiten hin mit Glaswolle 15 isoliert.

Das Fundament 1 1 umfasst mehrere Schichten 105, 106, 108, 109, 1 11 , 1 12 aus plangeschliffenen, als Ziegelsteine 12 ausgebildeten Ziegelkörpern. Zur besseren Stabilität sind die Ziegelsteine in aufeinanderliegenden Schichten jeweils um 90° gegeneinander verdreht. Die Schichten 105, 106, 108, 109, 111 , 1 12 sind dabei ohne Klebemittel bzw. Mörtel lose aufeinander gesetzt. Durch das hohe Gewicht des mit dem Medium 14 gefüllten Heißspeichertanks 10, welches auf das Fundament wirkt, und durch das Eigengewicht des Fundaments 11 werden die einzelnen Schichten 105, 106, 108, 109, 11 1 , 1 12 auch ohne Mörtel kraftschlüssig verbunden.

Zwischen den Schichten 106 und 108 sowie zwischen den Schichten 109 und 1 1 1 sind jeweils als Metallgitter 107 und 1 10 ausgebildete Metalleinlagen angeordnet. Die Metallgitter sind beispielsweise als Streckgitter und/oder Punktschweißgitter ausgebildet und lose zwischen die jeweiligen Schichten 106 und 108 bzw. die

Schichten 109 und 1 1 1 eingebracht. Durch das Gewicht des mit dem Medium 14 gefüllten Heißspeichertanks 10 und des Fundaments 1 1 selbst graben sich die

Metallgitter 107 und 1 10 in die Ziegelsteine 12 der Schichten 106, 108, 109 und 1 1 1 ein und verbinden sich kraftschlüssig mit den Ziegelsteinen dieser Schichten.

Das dargestellte Fundament 1 1 eignet sich insbesondere für einen Heißspeichertank 10, der ein Medium 14 fasst oder fassen soll, welches insbesondere eine Temperatur zwischen 300°C und 450°C besitzt. Da die Metallgitter 107 und 1 10 somit Temperaturen von über 300°C ausgesetzt sein können, sind die Metallgitter 107 und 1 10 aus Edelstahl ausgebildet.

In diesem speziellen Beispiel einer Heißspeichertankanlage 1 liegen unmittelbar unter dem Tankboden 100 zunächst noch eine oder mehrere Zwischenschichten 101. Diese Zwischenschichten 101 dienen einer gleichmäßigen Auflage des Heißspeichertanks 10, der Druckverteilung und als Gleitschichten für die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Heißspeichertank 10 und Fundament 1 1.

Die Zwischenschichten 101 können insbesondere eine Ausgleichsschicht, z.B. aus Lehm und/oder Sand, eine Edelstahlmembrane und/oder eine Bodenfliesenschicht umfassen.

Zwischen der untersten Zwischenschichten 101 und der obersten Schicht 105 des Fundaments 1 1 ist ein weiteres Metallgitter 104 eingebracht, um das Fundament 1 1 und die Heißspeichertankanlage 1 gegen hohe auftretende Belastungen,

beispielsweise durch Erdbeben, zu schützen.

Bezugszeichenliste

Heißspeichertankanlage

Heißspeichertank

Fundament

Ziegelstein

Medium

Glaswolle

Tankbodenblech

Zwischenschichten

, 107, 110 Metalleinlage (Metallgitter, Streckgitter,

Punktschweißgitter)

, 106, 108, 109, 111 , 112 Ziegelsteinschichten

Betonfundament