Schwingungsverhalten von Hochlochziegeln - Ermittlung des Schalldämm-Maßes mittels Microflown Sensor

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Problematik der Ermittlung des Schalldämm-verhaltens von Hochlochziegeln, wobei einerseits ein rechnerischer und andererseits ein messtechnischer Ansatz zur Anwendung kommt. Durch das Bestreben den Wärmeschutz von Außenwänden zu verbessern, entstanden im Laufe der Zeit hochwärmedämmende Ziegel mit größeren Dicken, die einen Zielkonflikt in anderen Bereich hervorgerufen haben: Die Optimierung des Steins hinsichtlich der Reduktion der Wärmeleitfähigkeit mittels feinstrukturierter Lochbilder führt in der Regel zu einer Verringerung des Schalldämm-Maßes. Bei der Entwicklung neuer Hochlochziegel ist es jedoch erstrebenswert einen verbesserten Wärmeschutz mit einem guten Schalldämmverhalten zu kombinieren.<br />Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit den bauphysikalischen Grundlagen des Schalls, wobei die zahlreichen Ursachen verminderter Schalldämmung, die sowohl im Ziegel selbst als auch im Mauerwerksaufbau begründet sind, behandelt werden. Weiters wird der Frage nachgegangen, wie das Schalldämmverhalten von Ziegeln verbessert werden kann.<br />Im anschließenden Teil wird ein neues Verfahren zur Ermittlung des Schalldämm-Maßes vorgestellt. Es basiert auf der direkten Messung der Schallschnelle mittels Microflown Sensor im sogenannten "very near field" von schwingenden Bauteiloberflächen. Anhand einer Gips-kartonbauplatte, situiert in einer Türöffnung, kann der qualitative Verlauf der Schalldämm-kurve ermittelt werden. Anschließend werden vier Messreihen an einem Ziegelmauerwerk vor derselben Öffnung vorgestellt, die die grundsätzliche Anwendbarkeit dieses Verfahrens bestätigen. Der Vorteil liegt darin, dass der Aufwand, verglichen mit einer Schallmessung in einer Prüfanstalt, bei diesem Verfahren deutlich geringer ist. Allerdings stimmt die Schall-dämmkurve nur abschnittsweise mit dem tatsächlichen, aus der Literatur bekannten Verlauf überein, wobei die Ursachen in den Randbedingungen der Prüfanordnung zu suchen sind.<br />Aus diesem Grund werden im abschließenden Teil dieser Arbeit drei Messreihen mittels Microflown Sensor an einem Prüfaufbau aus Hochlochziegeln im Prüfstand am TGM Wien vorge¬stellt, die eine gute Übereinstimmung mit dem Prüfattest im Frequenzbereich zwischen 200 und 4000 Hz zeigen. Weiters wurden zwei Messreihen an einem ca. 1 m² großen Prüfmauer¬werk durchgeführt, bestehend aus dem Steintyp des Aufbaus vor der Türöffnung, das in den ursprünglichen Prüfwandaufbau eingemauert wurde. Auch hier zeigt sich eine weitgehende Kongruenz des Kurvenverlaufs des Schalldämmverhaltens mit jenem des Prüfattestes der MA 39. Dadurch kann in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass das Microflown Verfahren zur Ermittlung des Schalldämm-Maßes grundsätzlich geeignet ist.<br />

The thesis focus is to identify the problems in the field of determination the sound insulation of vertical corning bricks - both from the calculative as well as from the measurable point of view. In the course of times high thermal insulating bricks with greater thicknesses have been developed to reach the goals of thermal insulation of exterior walls which leads to a conflict of aims in another field:<br />The improvement of thermal insulation, associated with a reduction of thermal conductivity based on fine structures of the hole patterns generally results in a lower sound reduction index. When developing new bricks it is desirable to combine an improved thermal insulation with a good sound insulation.<br />The first part of this thesis deals with basic elements of building physics of sound whereby numerous causes of lower insulation caused on the one hand on the brick itself and on the other hand on the composition of the wall are dealt with. Further, the author considers the question of whether the sound insulation conduct of bricks could be improved.<br />In the following part a new method for determining the sound reduction is being presented. It is based on the direct measurement of sound particle velocity using a Microflown probe in the so called "very near field" of vibrating surfaces. This is validated with the help of a single gypsum board mounted in a doorway as the qualitative curve progression is determined. Then four series of measurements on brick masonry in front of the same door opening which confirm the basic applicability of this method are introduced. The advantage of this process lies in a clear minimization of efforts compared to an insulation measurement in an accredited testing laboratory. Nevertheless the curve is only identical in sections with the actual behaviour of the curve known from literature. Possible causes could be searched in the boundary conditions of the test setup.<br />Thus, in the final section three series of measurements on brick masonry are realized in the test stand of the TGM Vienna by use of the Microflown probe. The outcome corresponds with the original test certificate concerning the frequency range between 200 and 4000 Hz.<br />Subsequent to these three series two more are following on an approximately 1 m² large specimen made of the type brick from the doorway measurement, inserted in the primary wall. Once more a wide congruence of the sound insulation curve with that in the original test certificate exists, issued by the MA 39 testing laboratory. As a result it can be demonstrated that the Microflown method for determination of the extent of sound insulation is basically applicable.