BE1017873A3 - Bouwelement omvattende kalkzandsteen. - Google Patents

Abstract

Een bouwelement (1) omvattende kalkzandsteen (4) en een vulmiddel (3) dat een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 omvat. Het vulmiddel (3) vormt ten minste 10% van het volume van het bouwelement (1). Het vulmiddel (3) bestaat bijvoorbeeld uit basaltkorrels met een korrelgrootte tussen 1-5 millimeter. Een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk bouwelement omvat het mengen van zand, het vulmiddel (3), kalk en water tot een mengsel, het laden reageren van het mengsel met ongebluste kalk tot een mengsel met gebluste kalk in een reactor, het vullen van een vorm met het mengsel met gebluste kalk, het persen van het mengsel in de vorm, en het uitharden van het geperste mengsel in een autoclaaf, waarbij tijdens het mengen, voor elke drie volumedelen zand ten minste één volumedeel vulmiddel (3) wordt tegevoegd aan het mengsel.

Description

Bouwelement omvattende kalkzandsteen.

De uitvinding heeft betrekking op een bouwelement omvattende kalkzandsteen.

Uit de stand van de techniek zijn meerdere varianten kalkzandsteen bouwelementen bekend. De bouwelementen zijn bedoeld om eenvoudig en modulair een muur of gevel op te bouwen. De bouwelementen zijn meestal rechthoekige blokken, waarbij één zijde voorzien is van een groef en de tegenoverliggende zijde een met de groef overeenkomende uitstulping. De bouwelementen kunnen eenvoudig op elkaar gestapeld worden, waarbij de groef en de uitstulping zich op elkaar uitlijnen. Door het uitlijnen wordt het mogelijk om met de bouwelementen snel en eenvoudig een vlakke muur op te bouwen. De bouwelementen kunnen hierbij aan elkaar worden gelijmd met behulp van lijmmortel. Bij de productie van de kalkzandsteen bouwelementen wordt eerst zand met kalk en water gemengd tot een homogeen mengsel. Daarna wordt het mengsel overgebracht naar een reactor, waar de ongebluste kalk met het water reageert tot gebluste kalk. Het mengsel met gebluste kalk wordt vervolgens in een vorm geperst, waarna het geperste mengsel wordt uitgehard in een autoclaaf.

Nadelig aan deze kalkzandsteen bouwelementen is, dat zij zich minder goed lenen voor toepassing als dragend bouwelement voor zwaarbelaste constructies, zoals constructies in hoogbouw. Bij hoogbouw kan bijvoorbeeld gedacht worden aan flatgebouwen of hoge fabriekshallen. In de hoogbouw ontstaan grote drukkrachten onder invloed van het eigen gewicht van een dragende muur of door een constructie boven de dragende muur van het gebouw. De optredende grote drukkrachten maken het veelal minder goed mogelijk om met de bekende kalkzandsteen bouwelementen een dragende muur of gevel te bouwen. De muur zou scheuren kunnen gaan vertonen of in het ergste geval kunnen instorten.

Een bouwelement volgens de aanhef van conclusie 1 is bekend uit DE 43 08 655 Al. Hierin wordt een kalkzandsteen bouwelement geopenbaard waaraan als vul- respectievelijk toeslagstof een vulkanisch gesteente, zoals basalt of diabase, is toegevoegd tot een maximum van 25 gewichtsprocent. Door de toevoeging van het vulkanische gesteente kan een hogere druksterkte worden verkregen. Genoemd wordt een uitvoeringsvorm waarbij het kalkzandsteen bouwelement voor 10% diabase omvat. Hierdoor wordt een druksterkte verkregen van 24N/mm2 bij een soortelijke massa van het bouwelement van 1900kg/m3.

Ondanks de aldus bereikte hogere druksterkte lenen ook deze kalkzandsteen bouwelementen zich nog steeds niet goed genoeg voor toepassing als dragend bouwelement voor zwaarbelaste constructies en de daarbij behorende grote drukkrachten.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel de bovengenoemde nadelen ten minste gedeeltelijk te ondervangen, dan wel om een bruikbaar alternatief te verschaffen. In het bijzonder heeft de uitvinding tot doel om een bouwelement te verschaffen dat door zijn hoogwaardige technische eigenschappen geschikt is om te worden toegepast in zwaarder belaste constructies, zoals hoogbouw. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding tot doel om een bouwelement te verschaffen, waardoor hoogbouw efficiënt, kostenbesparend en snel kan verlopen.

Dit doel wordt bereikt met een bouwelement omvattende kalkzandsteen volgens conclusie 1. Het bouwelement volgens de uitvinding omvat naast kalkzandsteen een vulmiddel dat een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 heeft. Door een vulmiddel met een dergelijke hoge dichtheid toe te voegen aan het bouwelement, verkrijgt het bouwelement een hogere volumieke massa en een hogere druksterkte. Het bouwelement bestaat voor ten minste 10% van het volume uit het genoemde vulmiddel. Het vulmiddel maakt aldus een wezenlijk deèl uit van de samenstelling van het materiaal van het bouwelement en heeft door de relatief hoge soortelijke massa· een pósitiéve invloed op de druksterkte van het bouwelement. In de praktijk is zelfs gebleken dat druksterktes van ten minste 45N/mm2 en tot wel 60N/mm2 kunnen worden behaald. Dit is een verbetering ten opzichte van de stand van de techniek met een factor 1,5 en meer. Daarnaast kan een volumieke massa van het gehele bouwelement worden bereikt van 2200 kg/m3 en meer. Hiermee wordt met voordeel een nieuwe klasse.bereikt voor kalkzandsteen bouwelementen. Daarnaast kan binnen de huidige normeringen voor bijvoorbeeld geluidsisolatie worden volstaan met dunnere maatbanden, in het bijzonder 25 cm, voor de kalkzandsteen bouwelementen. Met voordeel kan het bouwelement volgens de uitvinding worden ingezet op plaatsen in bouwconstructies, waar zwaardere belastingen doorwerken. Met voordeel kunnen deze bouwelementen volgens de uitvinding worden ingezet als alternatief voor bestaande betonconstructies in hoogbouw. Hierdoor kan een kostenbesparing van circa 5% worden behaald op het materiaal en het materieel. Het werken met bouwelementen voor de hoogbouw als alternatief op betonconstructies geeft het voordeel, dat er slechts een korte voorbereidingstijd nodig is alvorens met de bouw kan worden begonnen. Een ander belangrijk voordeel kan worden behaald in krappe binnensteden. Bestaande infrastructuur aldaar is vaak niet ingericht op toelevering van grote betonconstructies. De bouwelementen volgens de uitvinding leveren hier bij uitstek een oplossing. De bouwelementen zijn immers relatief klein van stuk en kunnen per pallet worden aangevoerd op de bouwplaats. Naast het transport naar de bouwplaats toe wordt ook voordeel behaald op de bouwplaats. In tegenstelling tot de grote betonconstructies neemt de opslag van de bouwelementen namelijk veel minder ruimte in. Bovendien kunnen de bouwelementen gefaseerd naar de bouwplaats aangevoerd worden. Ook voordat de bouwfase start, worden meerdere voordelen behaald door toepassing van de bouwelementen volgens de uitvinding. Omdat een architect niet meer gebonden is aan de grote betonconstructies voor de hoogbouw, kan hij ook hier gebruik maken van de voordelen, die het gebruik van bouwelementen met zich meebrengen. Het modulaire karakter van het bouwen met bouwelementen geeft de architect meer ontwerpvrijheid. De architect kan bijvoorbeeld gevelaanzichten met verspringingen van bouwmuren in de lengterichting van de woning toepassen. De architect kan inspelen op dé individuele woonwensen van de toekomstige bewoners. Ook zijn wijzigingen in het ontwerp nog in een laat stadium mogelijk.

In een bijzondere uitvoeringsvorm bestaat het bouwelement voor ten minste 30% van het volume uit het genoemde vulmiddel. Kenmerkend voor een voorkeursuitvoeringsvorm is dat het bouwelement voor tussen de 40% en 60%, in het bijzonder voor circa 50% van het volume uit het genoemde vulmiddel bestaat.

Dit kenmerk zorgt in belangrijke mate voor een verhoging van de druksterkte van het bouwelement tot meer dan 45N/mm2 en een vergroting van de soortelijke massa van het gehele bouwelement tot meer dan 2200kg/m3.

Met veel voordeel is het vulmiddel van een type dat silicium omvat. Dit silicium kan dan namelijk tijdens het vervaardigingproces oplossen in de kalk, om vervolgens na uitharden een goede sterke verbinding tot stand te brengen tussen het vulmiddel en het eveneens gevormde kalkzandsteen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is vulkanisch stollingsgesteente met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 als het genoemde vulmiddel toegepast, meer in het bijzonder speciaal daartoe geselecteerd basalt met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3. Basalt is een donkergekleurd, zeer hard, vulkanisch stollingsgesteente. Het toepassen van speciaal daartoe geselecteerd basalt met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 als vulmiddel brengt naast het verhogen van de druksterkte van het bouwelement meerdere voordelen met zich mee. Basalt met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 als vulmiddel heeft geen grote kostenverhoging voor het bouwelement tot gevolg. Basalt is namelijk een in de handel goed verkrijgbaar gesteente. Het wordt bijvoorbeeld in Nederland veel toegepast in waterkeringen en golfbrekers.

Basalt als vulmiddel heeft verder een voordeel bij de vervaardiging van het bouwelement. Basalt laat zich namelijk goed mengen en binden met het kalkzandsteen, mede doordat het een deel silicium omvat dat tijdens de vervaardiging kan oplossen in de kalk om daarna een goede verbinding te vormen met het kalkzandsteen. Verder kan het basalt als vulmiddel het bouwelement een economische meerwaarde geven door een decoratieve oppervlakte structuur, die het bouwelement kan verkrijgen, bijvoorbeeld wanneer een deel van het bouwelement wordt afgezaagd. Deze decoratieve oppervlakte structuur maakt verdere afwerking van een muur of gevel overbodig.

In een bijzondere uitvoeringsvorm wordt het vulmiddel tijdens het vervaardigen in korrelvorm met zand gemengd voordat het wordt gemengd met kalk en water. Met voordeel wordt volgens de uitvinding een korrelverdeling van het vulmiddel van minimaal 2 tot maximaal 5 millimeter toegepast. De korrelgrootte van het vulmiddel staat in goede verhouding tot de korrelgrootte van het zand, hetgeen het mengen bevordert.

Het zand heeft in het bijzonder een korrelverdeling tussen de 0-4 mm, waarbij de meeste korrels tussen de 0,5 - 1 mm zitten. Met name boven de 2 mm neemt het aandeel steeds verder af. Bij het vulmiddel neemt het aandeel grotere korrels bij voorkeur juist steeds verder toe, zodat het goed aansluit bij het zand. Door de op elkaar aansluitende korrelverdelingen ontstaan bijna geen poriën in het bouwelement. Door de niet te grote korrel van het vulmiddel wordt de neiging tot bezinken in het mengsel beperkt. Met voordeel wordt een homogeen mengsel verkregen zonder zwakke plekken binnen het bouwelement, die de druksterkte zouden kunnen beperken.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is ten minste één vlak van het bouwelement een doorsnede, die is ontstaan door nabewerking. Dit vlak kan bijvoorbeeld zijn ontstaan door een zaag- of polijstbewerking. In het vlak van de doorsnede is dan een bijzondere structuur van kalkzandsteen met doorgezaagde vulmiddeldeeltjes waarneembaar, die het bouwelement een decoratieve uitstraling geeft. Met voordeel is het bouwelement nu niet alleen te gebruiken als dragend bouwelement, maar door de decoratieve uitstraling kan het bouwelement ook voor gevels, muren, bestratingen etc. worden gebruikt om deze te verfraaien.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een bouwelement volgens conclusie 9.

Om tot een juiste samenstelling te komen van het materiaal wordt in de werkwijze voor de vervaardiging van het kalkzandsteen bouwelement een deel vulmiddel in een bepaalde verhouding gemengd met een deel.zand tezamen met kalk en water. De volumeverhouding van zand tot vulmiddel bepaalt in belangrijke mate de technische eigenschappen van het te vervaardigen bouwelement. In eén voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt elk volumedeel zand·met ten minste één volumedeel vulmiddel gemengd tot een mengsel.

Het mengen van zand met het vulmiddel tezamen met water en kalk tot een mengsel is een belangrijke stap binnen de werkwijze voor het vervaardigen van het bouwelement volgens de uitvinding. Gezien de grote dichtheidsverschillen binnen het mengsel is de neiging tot afscheiding groot. Bij een voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt om afscheiding te voorkomen het vochtgehalte van het mengsel ten minste op 6% gehouden. Het hoge vochtgehalte zorgt voor een bindende werking van het zand met het vulmiddel. Dit geeft het voordeel dat afscheiding in het mengsel wordt voorkomen, zodat het bouwelement een hoge druksterkte kan verkrijgen, die niet wordt beperkt door een locale verzwakking binnen het bouwelement.

De werkwij ze voor het vervaardigen van bouwelementen volgens de uitvinding omvat een stap, waarbij het mengsel omvattende kalk, zand en het vulmiddel in een vorm wordt geperst. Tijdens deze stap van persen wordt in het bijzonder een extra hoge druk opgebouwd, in het bijzonder ca. anderhalf maal zoveel als voor gewone kalkzandsteen bouwelementen benodigd is, maar in het bijzonder tot meer dan ongeveer 13Mpa. Hierdoor verkrijgt het vervaardigde bouwelement een betere verdichting van het materiaal en daardoor met voordeel een hogere druksterkte.

De werkwijze voor het vervaardigen van bouwelementen omvat een stap, waarbij het geperste mengsel uithardt in een autoclaaf. In een voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt het uitharden verbeterd door het geperste mengsel een langere tijd in de autoclaaf te houden, in het bijzonder tot meer dan twee maal zo lang als voor gewone kalkzandsteen bouwelementen benodigd is, meer in het bijzonder tot meer dan 120 bar uren. Ondanks dat het geperste mengsel volgens de uitvinding door' de grotere perskrachten zeer kleine poriën in vergelijking tot.de bekende bouwelementen heeft wordt op deze wijze toch een goede uitharding verkregen. Daarnaast lost eventueel silicium in het vulmiddel veelal moeilijker op in de kalk, waartoe een langer verblijf in de autoclaaf benodigd is.

Verdere voorkeursuitvoeringsvormén zijn vastgelegd in de onderconclusies.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekeningen die een praktische uitvoering van de uitvinding geven, maar niet mogen worden beschouwd in beperkende zin, waarin: fig. 1 een aanzicht in perspectief van een bouwelement volgens de uitvinding toont; en fig. 2 een schematische weergave van de werkwijze voor de vervaardiging van een bouwelement volgens de uitvinding toont.

In fig. 1 is het bouwelement in zijn geheel aangeduid met het verwijzingscijfer 1. Figuur 1 toont hierbij een doorsnede 2, waarin een vulmiddel 3 in doorgesneden korrelvorm duidelijk waarneembaar is. Het vulmiddel 3 heeft een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3, en bevindt zich in hoofdzaak homogeen verdeeld in kalkzandsteenmateriaal 4. Uit de doorsnede 2 is aan de hand van de verhouding in oppervlakten te bepalen in welke verhouding het volume van het vulmiddel 3 staat tot het totale volume van het bouwelement 1. Deze verhouding is kenmerkend voor de druksterkte van het bouwelement 1. De grootte van de korrelvorm van het vulmiddel 3 is zodanig, dat dit met voordeel tijdens het vervaardigen van het bouwelement 1 in een goede verhouding staat tot de korrelgrootte van zand in het bouwelement 1. In het bijzonder worden in hoofdzaak vulmiddelkorrels met afmetingen tussen de 1-5 mm gebruikt. Als vulmiddel 3 worden in het bijzonder basaltkorrels gebruikt. Naast de positieve invloed van het vulmiddel 3 op technische eigenschappen van het bouwelement 1 draagt het vulmiddel 3 tevens bij door een verfraaiend effect, wanneer het vulmiddel 3 in doorgesneden vorm zichtbaar is.

De afmetingen van het bouwelement 1 kunnen verschillen naar gelang de toepassing. In een bijzondere uitvoering heeft het bouwelement 1 bijvoorbeeld een wanddikte van ten minste 250 millimeter. Hiermee kan het bouwelement 1 met voordeel voldoen aan wettelijke geluids-isolatie-eisen voor woningscheidende wanden. Naast draagkracht kunnen ook eisen met betrekking tot brandwerendheid en geluidsisolatie de afmetingen van het bouwelement 1 bepalen.

In fig. 2 is een schematische weergave van een werkwijze voor de vervaardiging van het bouwelement volgens de uitvinding te zien. In een eerste stap 11 van de werkwijze wordt zand gedoseerd gemengd met een vulmiddel tot een mengsel. Aan het mengsel wordt gedoseerd kalk en water toegevoegd. Tijdens de eerste stap 11 is het belangrijk dat het zand beschikt over een voldoende hoog vochtgehalte, in het bijzonder minimaal 7%, zodat het zand goed zal mengen met het vulmiddel, de kalk en het water. Het mengsel wordt in het bijzonder zodanig gemaakt dat het na mengen een vochtpercentage van ca. 6% heeft. Dit wordt deels bereikt door het in het zand aanwezige water, het overige deel wordt bij gevoegd. In een volgende stap 12 wordt het mengsel overgebracht naar een reactor, waar dé ongebluste kalk in ca. 2 uur reageert tot gebluste kalk. Nadat het mengsel enige tijd in de reactor heeft doorgebracht, wordt deze in een volgende stap 13 getransporteerd via een statische menger naar een silo. De statische menger bestaat uit een aantal platen, waarlangs het mengsel in verschillende richtingen geleid wordt onder invloed van de zwaartekracht. De statische menger voorkomt dat het zand zich afscheidt uit het mengsel. Vanuit de silo wordt telkens een deel van het mengsel overgebracht naar een namenger, waar het vochtgehalte wederom op peil wordt gebracht in het bijzonder op circa 6%. In een volgende stap 14 van de werkwijze volgens de uitvinding wordt een vorm gevuld met het mengsel. De vorm wordt in een persinrichting geplaatst, waarna het mengsel geperst wordt, in het bijzonder met een druk van ten minste 12Mpa. Nadat het mengsel geperst is, wordt het resultaat gecontroleerd. Afgekeurde producten verdwijnen richting een vergruizer. Het vergruisde mengsel kan weer worden hergebruikt. De goedgekeurde producten worden in stap 5 in een autoclaaf gebracht. In de autoclaaf wordt onder juiste druk en temperatuur het mengsel uitgehard, waarna een bouwelement is ontstaan. Voor een eventuele nabehandeling wordt het bouwelement naar bijvoorbeeld een zagerij gebracht, alwaar het bouwelement langs een gewenst snijvlak wordt doorgezaagd of geslepen. Hierbij komt de inwendige structuur van het bouwelement te voorschijn. Hierdoor kan naast zuiver functioneel gebruik van het bouwelement het bouwelement door zijn decoratieve uitstraling tevens als ornament toegepast worden.

Naast de in de figuren getoonde uitvoeringen zijn vele varianten mogelijk. Zo kan naast speciaal daartoe geselecteerd basalt met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 als vulmiddel ook Eclogiet, Diabas of Gabro.met een.soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 dienen. In een verdere variant kan een voorziening zijn getroffen waardoor het volume van het totale bouwelement dusdanig toeneemt, dat het volume vulmiddel in verhouding tot het totale volume van het bouwelement lager wordt. De bouwelementen zouden bijvoorbeeld voorzien kunnen zijn van isolerende matten of van een decoratieve laag. In een variant op de werkwijze zouden de beschreven stappen opgesplitst kunnen worden. De eerste stap, waarbij zand en vulmiddel tezamen met kalk en water worden gemengd zou kunnen worden opgesplitst in een stap, waarbij zand en vulmiddel wordt voorgemengd en een stap, waarbij vervolgens kalk en water worden toegevoegd. Naast toepassing van het bouwelement bij de bouw van zwaarbelaste constructies kan het bouwelement ook voor andere doeleinden ingezet worden.

Aldus is door een combinatie van gerichte maatregelen een bouwelement verschaft voor toepassing in zwaarbelaste constructies, zoals hoogbouw. De bouw van zwaarbelaste constructies wordt hierdoor kosten- en tijdbesparend en efficiënt. Tevens is een efficiënte werkwijze verschaft voor de vervaardiging van het bouwelement.

Claims (14)

1. Bouwelement omvattende kalkzandsteen en een vulmiddel, waarbij het bouwelement voor ten minste 10% van het totale volume het genoemde vulmiddel (3) omvat, met het kenmerk, dat het vulmiddel (3) een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3 heeft.

2. Bouwelement volgens conclusie 1, waarbij het bouwelement (1) voor ten minste 30% van het totale volume het genoemde vulmiddel (3) omvat.

3. Bouwelement volgens conclusie 2, waarbij het bouwelement (1) voor ten minste 40% en ten hoogste 60% van het totale volume het genoemde vulmiddel (3) omvat.

4. Bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het bouwelement (1) als vulmiddel (3) vulkanisch stollingsgesteente met een soortelijke massa van ten minste 300Okg/m3 omvat, in het bijzonder basalt met een soortelijke massa van ten minste 3000kg/m3.

5. Bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het bouwelement (1) het vulmiddel (3) in korrelvorm met een korrelgrootte tot maximaal 5 millimeter omvat.

6. Bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het bouwelement (1) het vulmiddel (3) in korrelvorm met een korrelgrootte van minimaal" 1' millimeter omvat.

7. Bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij ten minste één vlak van het bouwelement (1) een bewerkte doorsnede (2) is, waarin het vulmiddel (3) in doorsnede zichtbaar is.

8. Bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het vulmiddel silicium omvat.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een bouwelement volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende de stappen: -het mengen van zand met het vulmiddel (3) tezamen met kalk en water tot een mengsel; rhet laten reageren van het mengsel met ongebluste kalk tot een mengsel met gebluste kalk in een reactor; -het vullen van een vorm met het mengsel met gebluste kalk uit de reactor; -het persen van het mengsel in de vorm; en -het uitharden van het geperste mengsel in een autoclaaf, waarbij tijdens het mengen van het zand met het vulmiddel (3) tezamen met de kalk en het water, voor elke drie volumedelen zand ten minste één volumedeel vulmiddel (3) wordt toegevoegd aan het mengsel.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij voor elke twee volumedelen zand ten minste één volumedeel vulmiddel (3) wordt toegevoegd aan het mengsel.

11. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij voor elk volumedeel zand ten minste één volumedeel vulmiddel (3) wordt toegevoegd aan het mengsel.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 9-11, waarbij tijdens de stap van het mengen van het zand met het vulmiddel (3) tezamen met de kalk en het water tot het mengsel het vochtgehalte van het zand en het mengsel op ten minste 6% gehouden wordt.

13. Werkwijze volgens één van de conclusies 9-12, waarbij tijdens de stap van het persen van het mengsel in de vorm met een druk van ten minste 12Mpa geperst wordt.

14. Werkwijze volgens één van de conclusies 9-13, waarbij tijdens de stap van het uitharden van het geperste mengsel in de autoclaaf, het geperste mengsel gedurende ten minste 100 bar uren in de autoclaaf gehouden wordt.