Die Erfindung betrifft ein wärmedämmendes, tragendes Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bauelemente dieser Art sind z.B. in EP-A 219 792 beschrieben und werden insbesondere im Bereich des Mauerfusses eingesetzt, wo sie einen vertikalen Wärmefluss über die Mauerwerkswand in den kalten Untergrund (via Geschossdecke bzw. Kellerwand) unterbinden. Je nach Konstruktion vom Kellerwand, Kellerdecke und aufgehendem Mauerwerk können sie auch unter der Kellerdecke angeordnet sein.
Herkömmliche derartige Bauelemente bestehen aus einem Wärmedämmstoff, z.B. EPS (expandiertes Polystyrol), und einem tragenden Skelett, z.B. Feinbeton. Um die Wärmeleitfähigkeit gering zu halten, wird der Anteil des Skeletts an der Querschnittfläche möglichst tief gewählt. Deshalb wird das Skelett aus einem hochfesten mineralischen Werkstoff mit einer Druckfestigkeit von mindestens 60 N/mm<2> gefertigt, was die Auswahl der Materialien einschränkt. Die Krafteinleitung in das Bauelement erfordert unter Umständen eine spezielle Ausbildung des Skelettes im Querschnitt, da die feinen Skelettstrukturen die Kräfte von den Mauern ohne spezielle Übergänge nicht aufnehmen können.
Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Bauelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches mindestens einen Teil dieser Probleme vermeidet.
Diese Aufgabe wird vom Bauelement gemäss Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäss wird als tragendes Skelett ein geschlossen poriger, im Wesentlichen mineralischer Werkstoff verwendet. Dieser ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend bzw. bestehend aus Leicht- und Po renbeton bzw. kann gegebenenfalls organische Zusätze wie etwa polymerische Bindemittel enthalten.
Wider Erwarten zeigt es sich, dass sich mithilfe eines Werkstoffs mit einer eher geringen Festigkeit durchaus ein tragendes Skelett fertigen lässt. Bisher wurden nämlich mit derartigen Materialien lediglich homogene Bauteile, z.B. Mauersteine, hergestellt. Bei entsprechend hohem Flächenanteil des Skeletts weist dieses eine Tragfähigkeit auf, welche für die vorgesehene Anwendung ausreichend ist.
Da die Wärmeleitfähigkeit poröser mineralischer Werkstoffe geringer ist als jene konventionell verwendeter Materialien, werden die Wärmedämm-Eigenschaften des Bauelements auch durch einen relativ grossen Skelettanteil von z.B. 33%-66% nicht wesentlich beeinträchtigt. Durch die grösseren Skelettabmessungen wird die Konstruktion des Bauelements vereinfacht.
Bevorzugte poröse (d.h. geschlossen porige) mineralische Werkstoffe weisen eine Wärmeleitfähigkeit von höchstens 0,6 W/mK, eine Dichte zwischen 0,5 und 1,6 kg/dm<3>, insbesondere zwischen etwa 1,2 bis 1,5 kg/dm<3>, und/oder eine Druckfestigkeit fcw zwischen 5 und 30 N/mm<2> auf.
Zur Herstellung des Bauelements wird der poröse mineralische Werkstoff in den bereits vorgeformten und ausgehärteten Wärmedämmstoff eingegossen und dort ausgehärtet. Dies führt zu einer wesentlichen Vereinfachung der Produktion, insbesondere, wenn der Wärmedämmstoff einen einzigen, zusammenhängenden Körper bildet.
Die Wärmedämmeigenschaften des erfindungsgemässen Bauelements werden über den Flächenanteil des Skeletts und über die materialtechnologisch einstellbare Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Werkstoffs erreicht.
Weitere bevorzugte Ausführungen, Vorteile und Anwendungen des erfindungsgemässen Bauelements ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung unter Bezug auf die Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführung des erfindungsgemässen Bauelements;
Fig. 2 das Skelett des Bauelements von Fig. 1;
Fig. 3 den Wärmedämmkörper des Bauelements von Fig. 1;
Fig. 4 eine Ansicht des Bauelements von Fig. 1 von oben;
Fig. 5 eine Ansicht des Bauelements von Fig. 1 von unten;
Fig. 6 einen Vertikalschnitt entlang Linie A-A von Fig. 4;
Fig. 7 einen Vertikalschnitt entlang Linie B-B von Fig. 4;
Fig. 8 und 9 eine Oberansicht einer zweiten und dritten Ausführung des Bauelements.
Die bevorzugte Ausführung des Bauelements, die in Fig. 1 bis 7 gezeigt wird, ist im Wesentlichen quaderförmig. Es besitzt eine obere und untere Tragseite 1 bzw. 2 und senkrecht dazu vier Seitenflächen 3. Es besteht aus einem tragenden Skelett 4 und Dämmaterial 5, wobei das Dämmaterial 5 das Skelett 4 zum Quader ergänzt.
Beim Dämmaterial 5 handelt es sich um einen Wärmedämmstoff, z.B. um EPS, das zu einem einstückigen Dämmkörper geformt wurde. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, weist der Dämmkörper vertikale Aussparungen auf, welche durch horizontale Aussparungen miteinander verbunden sind. Vertikale und horizontale Aussparungen definieren die Geometrie der Säulenelemente 6 und Stege 7 der Tragstruktur.
Das Skelett 4 besteht aus einem geschlossen porigen mineralischen Werkstoff, z.B. aus einem Porenbeton. Die Porenstruktur wird vorzugsweise durch die Verwendung von Luftporenbildner oder Polystyrolkugeln erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, die Porenstruktur auf eine andere Weise zu erzeugen, wie z.B. durch die Verwen dung von Leichtzuschlagen wie z.B. Glas, porösierter Ton, Holz etc. Der poröse mineralische Werkstoff weist eine Rohdichte zwischen 0,5 und 1,6 kg/dm<3>, vorzugsweise ca. 1,2 bis 1,5 kg/dm<3>, auf. Seine Wärmeleitfähigkeit ist höchstens 0,6 W/mK und die Druckfestigkeit fcw zwischen 5 und 30 N/mm<2>.
Das Skelett 4 nimmt vorzugsweise zwischen 33% und 66% der Querschnittfläche des Bauelements ein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bildet es Säulen zwischen den tragenden Unter- und Oberseiten 2 bzw. 1 des Bauelements. Diese Säulen sind über Stege 7 verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Skelett durch, über die ganze Bauelementhöhe, durchgehende Stege gebildet, die sich im Grundriss kreuzen.
Das Skelett 4 wird seitlich, d.h. gegen die Seitenflächen 3, vom Wärmedämmstoff 5 abgedeckt.
Der Dämmkörper für das Bauelement wird vorgefertigt und dient als integrierte Schalung. Dadurch kann der Werkstoff der Tragstruktur in einem Giessverfahren in die Hohlräume des Wärmedämmkörpers eingebracht und ausgehärtet werden. Um den Dämmkörper als integrierte Schalung verwenden zu können, kann auf der Unterseite des Dämmkörpers eine Folie 8 aufgebracht werden. Diese Folie kann dem Dämmkörper zugleich allenfalls die erforderliche Stabilität verleihen.
Die geometrische Form des Skeletts 4 ist so gewählt, dass es sich sowohl für zentrisch wie für exzentrisch angreifende Vertikalkräfte aus der darüberliegenden Mauerwerkswand bzw. Geschossdecke eignet.
Durch entsprechende Ausbildung der Stege 7 können auch allfällige Horizontallasten aufgenommen werden. Das Skelett 4 kann bei entsprechend hohem Flächenanteil aus einzelnen Strukturelementen 6 bestehen, welche durch ihre geometrische Form auch Horizontalkräfte aufnehmen können, sodass diesbezüglich keine Stege erforderlich sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stege im Grundriss längs und quer angeordnet. Diese Stege können einseitig im unteren oder oberen Elementbereich angeordnet sein oder auch beidseitig. Einzelne Stege können auch über die gesamte Elementhöhe ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform lässt sich die gleiche Wirkung auch durch eine Diagonalorientierung der Stege erreichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Säulen in der Randzone des Bauteils angeordnet und so ausgebildet, dass dessen Kernweite möglichst gross zu wählen ist.
Die Dimensionen des Bauelements können in weiten Bereichen gewählt werden. Insbesondere kann die Breite jener des jeweiligen Mauerwerks angepasst werden. In Fig. 8 und 9 werden Teile verschiedener Ausführungen des Bauelements mit unterschiedlichen Breiten dargestellt.
The invention relates to a heat-insulating, load-bearing component and a method for its production.
Components of this type are e.g. in EP-A 219 792 and are used in particular in the area of the base of the wall, where they prevent vertical heat flow over the wall of the masonry into the cold underground (via the floor or basement wall). Depending on the construction of the basement wall, basement ceiling and rising masonry, they can also be arranged under the basement ceiling.
Conventional components of this type consist of a thermal insulation material, e.g. EPS (expanded polystyrene), and a supporting skeleton, e.g. Fine concrete. In order to keep the thermal conductivity low, the proportion of the skeleton in the cross-sectional area is chosen as low as possible. Therefore, the skeleton is made of a high-strength mineral material with a compressive strength of at least 60 N / mm <2>, which limits the choice of materials. The introduction of force into the component may require a special cross-section of the skeleton, since the fine skeletal structures cannot absorb the forces from the walls without special transitions.
It is therefore the task of providing a component of the type mentioned at the outset which avoids at least some of these problems.
This object is achieved by the component according to claim 1.
According to the invention, a closed-pore, essentially mineral material is used as the supporting skeleton. This is preferably selected from the group comprising or consisting of lightweight and porous concrete or can optionally contain organic additives such as polymeric binders.
Contrary to expectations, it turns out that a load-bearing skeleton can be manufactured using a material with a rather low strength. So far, only homogeneous components, e.g. Bricks, made. If the area of the skeleton is correspondingly high, it has a load-bearing capacity which is sufficient for the intended application.
Since the thermal conductivity of porous mineral materials is lower than that of conventionally used materials, the thermal insulation properties of the component are also enhanced by a relatively large proportion of skeletons, e.g. 33% -66% not significantly affected. The construction of the component is simplified by the larger skeleton dimensions.
Preferred porous (ie closed-pore) mineral materials have a thermal conductivity of at most 0.6 W / mK, a density between 0.5 and 1.6 kg / dm 3, in particular between about 1.2 to 1.5 kg / dm <3>, and / or a compressive strength fcw between 5 and 30 N / mm <2>.
To manufacture the component, the porous mineral material is poured into the pre-shaped and hardened thermal insulation material and cured there. This leads to a significant simplification of production, in particular if the thermal insulation material forms a single, coherent body.
The thermal insulation properties of the component according to the invention are achieved via the proportion of the area of the skeleton and via the thermal conductivity of the material used, which can be adjusted in terms of material technology.
Further preferred designs, advantages and applications of the component according to the invention result from the following description with reference to the figures. Show:
1 shows a view of an embodiment of the component according to the invention;
FIG. 2 shows the skeleton of the component from FIG. 1;
3 shows the thermal insulation body of the component from FIG. 1;
Fig. 4 is a top view of the component of Fig. 1;
Fig. 5 is a bottom view of the component of Fig. 1;
Fig. 6 is a vertical section along line A-A of Fig. 4;
Fig. 7 is a vertical section along line B-B of Fig. 4;
8 and 9 are a top view of a second and third embodiment of the component.
The preferred embodiment of the component, which is shown in FIGS. 1 to 7, is essentially cuboid. It has an upper and lower support side 1 or 2 and perpendicular to it four side surfaces 3. It consists of a supporting skeleton 4 and insulating material 5, the insulating material 5 supplementing the skeleton 4 to form a cuboid.
The insulation material 5 is a thermal insulation material, e.g. around EPS, which was formed into a one-piece insulating body. As can be seen in particular from FIG. 3, the insulating body has vertical cutouts which are connected to one another by horizontal cutouts. Vertical and horizontal recesses define the geometry of the column elements 6 and webs 7 of the support structure.
The skeleton 4 consists of a closed-pore mineral material, e.g. from a cellular concrete. The pore structure is preferably produced by using air entraining agents or polystyrene balls. However, it is also possible to create the pore structure in a different way, e.g. by using light surcharges such as Glass, porous clay, wood etc. The porous mineral material has a bulk density between 0.5 and 1.6 kg / dm <3>, preferably approx. 1.2 to 1.5 kg / dm <3>. Its thermal conductivity is at most 0.6 W / mK and the compressive strength fcw between 5 and 30 N / mm <2>.
The skeleton 4 preferably occupies between 33% and 66% of the cross-sectional area of the component. In a particularly preferred embodiment, it forms columns between the supporting lower and upper sides 2 and 1 of the component. These columns are connected via webs 7.
In a further preferred embodiment, the skeleton is formed by webs which are continuous over the entire component height and intersect in the floor plan.
The skeleton 4 is laterally, i.e. against the side surfaces 3, covered by the thermal insulation material 5.
The insulating body for the component is prefabricated and serves as integrated formwork. As a result, the material of the supporting structure can be introduced into the cavities of the thermal insulation body in a casting process and cured. In order to be able to use the insulating body as integrated formwork, a film 8 can be applied to the underside of the insulating body. This film can at best give the insulating body the necessary stability.
The geometrical shape of the skeleton 4 is selected such that it is suitable for both centric and eccentrically acting vertical forces from the masonry wall or floor slab above it.
By appropriate design of the webs 7, any horizontal loads can also be absorbed. With a correspondingly high proportion of area, the skeleton 4 can consist of individual structural elements 6, which due to their geometric shape can also absorb horizontal forces, so that no webs are required in this regard.
In a preferred embodiment, the webs are arranged longitudinally and transversely in the plan. These webs can be arranged on one side in the lower or upper element area or on both sides. Individual webs can also be formed over the entire element height.
In a further preferred embodiment, the same effect can also be achieved by diagonally orienting the webs.
In a particularly preferred embodiment, the columns are arranged in the edge zone of the component and are designed such that the core width is to be chosen as large as possible.
The dimensions of the component can be chosen in a wide range. In particular, the width of the respective masonry can be adjusted. 8 and 9 show parts of different designs of the component with different widths.