DE102004017325A1 - Component, in particular plate-like component and method for producing a component, in particular a plate-like component - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft zunächst
ein Bauelement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches
Bauelement ist in der
Zur
Herstellung des bekannten Bauelements bedient man sich eines Faser-
bzw. Spangemisches. Dieses wird nach dem Zerspanen in mindestens
zwei Fraktionen, nämlich
in Feingut mit einer Spangröße von 2-8
mm und Normalgut mit einer Spangröße von 8-20 mm – davon
mindestens 80% größer als
12 mm – aufgeteilt
und jede der Fraktionen für
sich mit Bindemittelzement gemischt. Dabei wird der Feingutfraktion
wesentlich mehr Zement zugesetzt als der Normalgutfraktion. Die
beiden mit dem Bindemittelzement versetzten Fraktionen werden durch
Windsichten auf eine Unterlage aufgestreut, wobei beim Streuen mindestens
drei allmählich
ineinander übergehende,
in Bezug auf Faser- bzw. Späne-Zement-Verhältnis unterschiedliche
Schichten erzeugt werden. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der
Aufbau
und Herstellung des plattenartigen Bauelements entsprechend der
Von
der
Von
der
Schließlich sind ganz allgemein plattenartige Bauelemente aus monostrukturiertem Porenbeton bekannt. Eine solche Porenbetonplatte erfüllt sowohl eine Wärmedämmfunktion als auch eine Tragfunktion. Allerdings werden sowohl die Wärmedämmfunktion einerseits als auch die Tragfunktion andererseits jeweils nicht als optimal empfunden.Finally are In general, plate-like components made of monostructured Aerated concrete known. Such an aerated concrete plate meets both a thermal insulation function as well as a support function. However, both the thermal insulation function on the one hand, as well as the support function, on the other hand not considered optimal.
Ausgehend
von dem eingangs beschriebenen Bauelement entsprechend der
Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe gemeinsam mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 mit dessen kennzeichnenden Merkmalen dadurch gelöst, dass jede Schicht im wesentlichen über die gesamte Schichtdicke hinweg aus einer Mischung von Zelluloseelementen oder zellulosehaltigen Elementen aller Fraktionen derselben Sieblinie besteht, dass der Zement gleichmäßig über die Schichtdicke verteilt ist, dass die einander zugekehrten benachbarten Schichten mit ihren Grenzflächen fest miteinander verbunden sind und dass einander benachbarte Schichten in Abhängigkeit vom Zementanteil und/oder in Abhängigkeit vom Verdichtungsgrad unterschiedliche Rohdichten aufweisen.Corresponding the invention, this object is achieved together with the features of The preamble of claim 1 with its characterizing features solved by that each layer substantially over the entire layer thickness from a mixture of cellulosic or cellulosic Elements of all fractions of the same Sieblinie insists that the Cement evenly over the Layer thickness is distributed that the facing adjacent Layers with their interfaces are firmly connected to each other and that adjacent layers dependent on of cement content and / or depending on Degree of compaction have different densities.
Im
Unterschied zum Bauelement gemäß der
Im
Unterschied zum Bauelement gemäß der
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, dass die einander zugekehrten benachbarten Schichten mit ihren Grenzflächen fest miteinander verbunden sind. Hierbei wird eine spaltfreie homogene Verbindung bevorzugt, welche beispielsweise durch Verklebung der einander zugewandten Grenzflächen benachbarter Schichten erfolgen kann. Durch diese feste Verbindung einander zugekehrter benachbarter Schichten mittels ihrer Grenzflächen entsteht ein integriertes Bauelement.One Another feature of the invention is that the facing each other adjacent layers with their interfaces firmly connected are. Here, a gap-free homogeneous compound is preferred, which, for example, by gluing the facing each other interfaces adjacent layers can take place. Through this solid connection formed adjacent layers by means of their interfaces an integrated component.
Besonders wichtig ist es dabei, dass einander benachbarte Schichten in Abhängigkeit vom Zementanteil und/oder in Abhängigkeit vom Verdichtungsgrad unterschiedliche Rohdichten aufweisen.Especially It is important that neighboring layers are dependent on each other of cement content and / or dependency have different densities from the degree of compaction.
Innerhalb der Anwendungsbreite jenes erfindungsgemäßen Merkmals besteht eine besonders vorteilhafte Kombination darin, dass beide einander benachbarten Schichten aus derselben Mischung von Zelluloseelementen und/oder zellulosehaltigen Elementen aller Fraktionen derselben Siebkennlinie bestehen, wobei die eine Schicht indessen einen relativ geringen Zementanteil und die andere Schicht einen relativ großen Zementanteil beinhaltet.Within the scope of application of that inventive feature is a special advantageous combination in that both adjacent to each other Layers of the same mixture of cellulosic elements and / or cellulosic elements of all fractions of the same Siebkennlinie However, the one layer meanwhile a relatively small Cement content and the other layer a relatively large proportion of cement includes.
Ein solches Verbundbauelement besitzt, einerseits bedingt durch die Schicht mit dem relativ geringen Zementanteil, einhergehend mit einer geringeren Rohdichte, einen sehr guten Wärmedämmwert und verfügt anderer seits wegen der Schicht mit dem verhältnismäßig großen Zementanteil, einhergehend mit einer größeren Rohdichte, über eine sehr gute Tragfunktion.One has such a composite component, on the one hand due to the Layer with the relatively low cement content, along with a lower density, a very good thermal insulation value and on the other hand because of the layer with the relatively large proportion of cement, along with a greater density, over one very good support function.
Ein ebenso vorteilhaftes, gute Wärmedämmfunktion und gute Tragfunktion in sich vereinendes erfindungsgemäßes Bauelement wird dann erzielt, wenn man für beide Schichten eine Mischung mit derselben Rezeptur und mit Zelluloseelementen oder zellulosehaltigen Elementen derselben Sieblinie verwendet und eine der beiden Schichten nicht oder nur gering verdichtet. Auf diese Weise besitzt die letztgenannte Schicht mit der geringeren Rohdichte sehr gute Wärmedämmeigenschaften, während die benachbarte andere Schicht verdichtet wird, um eine größere Rohdichte, verbunden mit einer guten Tragfunktion, zu erzielen.One equally advantageous, good thermal insulation function and good support function in unifying element according to the invention is achieved when you go for both layers a mixture with the same recipe and with cellulosic elements or cellulosic elements of the same grading curve used and one of the two layers not or only slightly compacted. On this way has the latter layer with the lower one Bulk density very good thermal insulation properties, while the adjacent other layer is compressed to a greater bulk density, associated with a good support function to achieve.
Wie bereits erwähnt, sollen beide benachbarten Schichten des erfindungsgemäßen Bauelements mit ihren Grenzflächen fest miteinander verbunden sein. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung geschieht dies in der Weise, dass sich die benachbarten Schichten im Bereich ihrer einander zugekehrten Grenzflächen durchdringen, wobei der Durchdringungsbereich eine einen stoffschlüssigen und formschlüssigen Verbund bildende Mischzone darstellt.As already mentioned, should both adjacent layers of the device according to the invention with their interfaces be firmly connected. In a special embodiment of the Invention this happens in such a way that the adjacent Penetrate layers in the area of their facing interfaces, wherein the penetration area is a cohesive and positive Represents composite forming zone.
In der Praxis geschieht dies so, dass die erste Schicht mit dem beispielsweise größeren Zementanteil zunächst in eine Form gegossen und eine gewisse Abbindezeit, ohne dass eine gänzliche Erhärtung erfolgt, abgewartet wird und sodann die den geringeren Zementanteil aufweisende zweite noch recht fließfähige Schicht aufgebracht wird. Auf diese Weise ergibt sich an den Grenzflächen der beiden Schichten durch ein Ineinandergreifen der Zelluloseelemente bzw. der zellulosehaltigen Elemente sowohl ein formschlüssiger Verbund als auch durch das Einfließen der zweiten Schicht in die Hohlräume der ersten Schicht ein stoffschlüssiger Verbund.In In practice, this is done so that the first layer with the example larger cement content initially in poured a mold and a certain setting time without one utter corroboration is done, is waiting and then the lower cement content exhibiting second still quite flowable layer is applied. In this way, results at the interfaces of the two layers an interlocking of the cellulose elements or the cellulosic Elements both a form-fitting Composite as well as by the inflow of the second layer in the cavities the first layer a cohesive Composite.
Wie bereits erwähnt, besteht ein wesentliches Erfindungsmerkmal darin, dass die Schicht mit der jeweils geringeren Rohdichte die Wärme dämmfunktion und die Schicht mit der jeweils größeren Rohdichte die Tragfunktion des Bauelements erfüllt.As already mentioned, an essential feature of the invention is that the layer with the respective lower bulk density the heat insulation function and the layer with the respective larger density fulfills the supporting function of the device.
Darüber hinaus ist die Rohdichte durch Variation der Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente zusätzlich zu bestimmen bzw. zu variieren. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass die Rohdichte zusätzlich durch die Dichte der Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente bestimmbar ist. So weisen Harthölzer, insbesondere harte Tropenhölzer, eine größere Dichte auf als Weichhölzer.Furthermore is the bulk density by variation of the cellulose elements or the cellulosic elements in addition to be determined or varied. This happens according to the invention by that the bulk density in addition by the density of the cellulosic elements or the cellulosic one Elements is determinable. Hardwoods, especially hard tropical woods, have one greater density on as softwoods.
Erfindungsgemäß kann die Rohdichte zur Veränderung besonderer bauphysikalischer Eigenschaften, z.B. zur Veränderung von Schallübertragungseigenschaften, zusätzlich dadurch variiert werden, dass man der Mischung unabhängig vom Zementanteil mineralische Beimengungen, wie z.B. eine spezifisch besonders schwere Beimengung in Form von Bariumsulfat, zugibt.According to the invention, the bulk density for changing particular physical properties, for example, to change the sound transmission properties, additionally be varied in that the mixture regardless of the cement content mineral admixtures, such as a specific particular heavy addition in the form of barium sulfate, admits.
Wie bereits erwähnt, sieht die Erfindung vor, die Rohdichte einer Schicht in Abhängigkeit vom Verdichtungsgrad zu variieren. Dies kann entsprechend weiteren Erfindungsmerkmalen dadurch geschehen, dass der Verdichtungsgrad durch mechanische Einwirkung, insbesondere durch Vibration bestimmbar ist.As already mentioned, the invention provides, the density of a layer in dependence to vary the degree of compaction. This can be done accordingly Invention features thereby happen that the degree of compaction determined by mechanical action, in particular by vibration is.
Weiterhin gestattet es die Erfindung, den Verdichtungsgrad durch Zugabe von Porenbildnern zu bestimmen. Porenbildner können aus einem Reaktionsgemisch aus Kalk, Wasser und Metallpulver bestehen. Als Metallpulver wird Aluminiumpulver oder Zinkpulver bevorzugt. Bei Anwendung solcher Porenbildner entsteht Wasserstoff, mit der Wirkung, dass die Schicht vor ihrer Verfestigung ähnlich wie ein Backteig, Poren bildend, „aufgeht".Farther allows the invention, the degree of compaction by adding To determine pore formers. Pore formers can be made from a reaction mixture made of lime, water and metal powder. As metal powder is Aluminum powder or zinc powder is preferred. When using such Pore forming agent is hydrogen, with the effect that the layer similar to their solidification like a batter, forming pores, "rises".
Um einen guten Verbund der Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente innerhalb der Schicht zu gewährleisten, sieht die Erfindung vor, dass die Zelluloseelemente oder die zellulosehaltigen Elemente eine mineralisierte Oberfläche aufweisen.Around a good composite of cellulosic elements or cellulosic To ensure elements within the layer, the invention provides suggest that the cellulosic elements or the cellulosic elements a mineralized surface exhibit.
Erfindungsgemäß kann eine solche Mineralisierung dadurch geschehen, dass die Oberfläche der Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente mittels Wasserglas mineralisiert ist. Eine andere Erfindungsvariante besteht darin, dass die Oberfläche der Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente mittels amorphem Siliziumdioxyd mineralisiert ist.According to the invention, a such mineralization happen by the surface of the Cellulose elements or cellulosic elements by means of water glass is mineralized. Another variant of the invention is that the surface the cellulose elements or the cellulosic elements by means of amorphous silica is mineralized.
Auch
sieht die Erfindung in diesem Zusammenhang vor, dass die Oberfläche der
Zelluloseelemente oder der zellulosehaltigen Elemente mittels Kalkmilch
oder Zementmilch mineralisiert ist. So können beispielsweise mit einer
dünnen
Zementbeschichtung versehene Hobelspäne gemäß der
Entsprechend einer anderen Ausführungsform sieht die Efindung vor, dass mindestens eine Schicht, insbesondere die die Tragfunktion des Bauelements erfüllende Schicht, mit Armierungselementen, wie z.B. mit langgestreckten und/oder gitter- bzw. netzartigen Armierungselementen aus Metall, Kunststoff, Glasfaser oder Kohlenstoff versehen ist.Corresponding another embodiment The Efindung provides that at least one shift, in particular the supporting function of the component fulfilling layer, with reinforcing elements, such as. with elongated and / or lattice or net-like reinforcing elements made of metal, plastic, glass fiber or carbon.
Auch sieht die Erfindung vor, dass im Rahmen einer weitestgehenden Vorfertigung von Bauelementen mindestens eine Schicht Leitungselemente zur Fortleitung von Fluiden und/oder von elektrischem Strom enthält.Also the invention provides that in the context of a far-reaching prefabrication of components, at least one layer of line elements for transmission of fluids and / or of electric current.
Äußere elektrische Einflüsse (sog. „Elektrosmog") lässt sich entsprechend der Erfindung dadurch abschirmen, dass mindestens eine Schicht Graphitelemente, insbesondere Graphitpulver, enthält.External electric influences (so-called "electrosmog") can be shield according to the invention characterized in that at least one Layer graphite elements, in particular graphite powder contains.
Schließlich sieht die Erfindung vor, mindestens einer Schicht Wärmeausgleichselemente hinzuzufügen, welche in der Lage sind, auf Grund des Phasenwechsels, z.B. während der Sonneneinstrahlung, Wärme aufzunehmen und bei Wegfall der Sonneneinstrahlung Wärme abzugeben. Derartige Elemente, die hauptsächlich aus Paraffin bestehen, sind unter der Bezeichnung „PCM" (Phase Change Material) bekanntgeworden und werden bei spielsweise von der RUBITHERM GmbH, Worthdamm 13-27, 20457 Hamburg, vertrieben.Finally sees the invention proposes to add at least one layer of heat balance elements, which are able, due to the phase change, e.g. during the Sunlight, to absorb heat and give off heat when the sun's radiation ceases. Such elements, the main ones made of paraffin, are called "PCM" (Phase Change Material) have become known and are for example by the RUBITHERM GmbH, Worth dam 13-27, 20457 Hamburg, distributed.
In der voraufgegangenen Beschreibung ist immer von zwei einander benachbarten Schichten die Rede. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes Bauelement mehr als zwei Schichten enthalten, von denen indessen immer zwei einander benachbart sind.In The preceding description is always of two adjacent ones Layers the speech. Of course can be a device according to the invention contain more than two layers, of which, however, always two are adjacent to each other.
Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren, wie es entsprechend
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18 durch die
Wie bereits erwähnt, erfordert das bekannte Verfahren eine sehr umständliche Herstellungsweise. Entsprechend den Merkmalen des Kennzeichenteils des Anspruchs 18 wird diese Herstellungsweise dadurch erheblich vereinfacht, dass zur Herstellung einer ersten Schicht die Zelluloseelemente und/oder die zellulosehaltigen Elemente mit allen Fraktionen einer bestimmten ersten Sieblinie klassiert werden, dass die Zelluloseelemente oder die zellulosehaltigen Elemente mit Zement und Wasser zu einer Mischung vermischt werden, dass die Mischung in die Form eingefüllt wird, dass die Mischung zur Erhöhung des Verdichtungsgrades gerüttelt oder einer Vibration unterworfen wird, worauf die zweite Schicht als Mischung hergestellt wird, welche der Sieblinie der ersten Schicht oder einer anderen Sieblinie entsprechende Zelluloseelemente oder zellulosehaltige Elemente sowie Zement und Wasser enthält, und dass die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird.As already mentioned, the known method requires a very cumbersome method of production. According to the features of the characterizing part of claim 18, this method of preparation is considerably simplified by classifying the cellulosic elements and / or the cellulosic elements with all fractions of a particular first grading curve to produce a first layer comprising the cellulosic elements or the cellulosic elements with cement and water are mixed into a mixture, that the mixture is filled into the mold, that the mixture is shaken or vibrated to increase the degree of compaction, whereupon the second layer is produced as a mixture, which cellulose elements corresponding to the grading curve of the first layer or another Sieblinie or cellulosic elements as well as cement and water, and that the second layer is applied to the first layer is brought.
Weitere Erfindungsmerkmale sind zusätzlichen Unteransprüchen zu entnehmen.Further Invention features are additional dependent claims refer to.
In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele entsprechend der Erfindung dargestellt, es zeigtIn The drawings are preferred embodiments accordingly the invention shown, it shows
In den Zeichnungen sind einander analoge Elemente bzw. einander analoge Bereiche stets mit denselben Bezugszeichen versehen.In The drawings are mutually analogous elements or analogous to each other Always provide areas with the same reference numerals.
Auf
einen Rütteltisch
Der
Rütteltisch
In
den oben offenen Formkasten
In
den Formkasten
Die der Schicht B zugewandte Grenzfläche der Schicht A ist mit FA und die der Schicht A zugewandte Grenzfläche der Schicht B ist mit FB bezeichnet. Indessen hat sich nach dem Eingießen der fließfähigen Mischung der Schicht B im Bereich der Grenzflächen FA und FAB eine mit einer gestrichelten Wellenlinie angedeutete Mischzone M gebildet, welche die beiden Schichten A und B formschlüssig und stoffschlüssig miteinander verbindet. Insbesondere die Zelluloseelemente, im vorliegenden Fall Hobelspäne, sorgen für eine formschlüssigen Verbund innerhalb der Mischzone M.The the layer B facing interface the layer A is with FA and the layer A facing the interface of Layer B is labeled FB. Meanwhile, after pouring the flowable mixture the layer B in the area of the interfaces FA and FAB one with a dashed wavy line indicated mixing zone M formed, which the two layers A and B form fit and cohesively with each other combines. In particular, the cellulose elements, in the present case Wood shavings, take care of a form-fitting Composite within the mixing zone M.
Die unterschiedlichen Rohdichten der Schichten A und B kommen im vorliegenden Fall nicht durch eine unterschiedliche Rezeptur, sondern nur dadurch zustande, dass die Schicht A durch Rüttelung bzw. durch Vibration mechanisch verdichtet wurde, während die Schicht B keiner mechanischen oder nur einer kurzzeitigen Verdichtung unterlag.The different densities of the layers A and B come in the present Case not by a different recipe, but only by it caused that the layer A by shaking or by vibration was mechanically compressed while the layer B no mechanical or only a short-term compression subject.
Andererseits ist es im vorliegenden Falle beispielsweise möglich, die Rohdichte z.B. der Schicht A durch Zugabe eines größeren Zementanteils zu erhöhen.on the other hand For example, in the present case it is possible to calculate the bulk density, e.g. of the Layer A by adding a larger proportion of cement to increase.
Wesentlich für die Schichten A und B ist es auch, dass beide Schichten Zelluloseelemente (im vorliegenden Fall Hobelspäne) entsprechend derselben Sieblinie mit allen Fraktionen dieser Sieblinie enthalten. Beispielsweise wurde eine Sieblinie (Siebrückstandskurve) nach folgender Aufstellung bestimmt: It is also essential for layers A and B that both layers contain cellulose elements (in the present case wood shavings) corresponding to the same grading curve with all fractions of this grading curve. For example, a grading curve (sieve residue curve) was determined as follows:
Hierbei bedeuten die römischen Ziffern folgendes:
- I =
- Siebgröße;
- II =
- Siebrückstand;
- III =
- Siebrückstands-Summe;
- IV =
- prozentualer Siebrückstand;
- V =
- Summen der prozentualen Siebrückstände.
- I =
- screen size;
- II =
- sieve residue;
- III
- Sieve residue-sum;
- IV =
- percentage of sieve residue;
- V =
- Totals of percentage sieve residues.
Die
vorstehend angegebenen Tabellenwerte stellen ein Mittel aus ca.
600 Siebungen aus Hobelspänen
dar, welche anschließend
mit einer dünnen
Zementschicht gemäß der
Nach
hinreichender Aushärtung
kann das fertige Verbundplattenbauelement P aus dem Formkasten
Der
Gebrauch eines Rütteltisches
Das
in
Auch
im Falle dieses Außenwandbauelements
E kann, wie beim Ausführungsbeispiel
gemäß
Dabei kann die Rohdichte der Schicht C der Rohdichte der nachfolgend aufgegossenen Tragschicht A entsprechen. Beide Schichten C und A erhalten demnach denselben Verdichtungsgrad, während die Wärmedämmschicht B keiner oder nur einer geringfügigen Verdichtung unterworfen wird und deshalb im Vergleich zu den Schichten C und A über die geringere Rohdichte und demnach über die größere Wärmedämmfähigkeit verfügt.there can the bulk density of the layer C of the apparent density of the subsequently poured Support layer A correspond. Both layers C and A receive accordingly the same degree of compaction while the thermal barrier coating B none or only a minor one Compaction is subjected and therefore compared to the layers C and A over the lower bulk density and therefore has the greater thermal insulation capacity.
Falls es für den individuellen Anwendungsfall zweckmäßig ist, kann die Wärmedämmschicht B mit bereits weiter oben beschriebenen Wärmeausgleichselementen „PCM" (Phase Change Material) versehen sein.If it for the individual application is appropriate, the thermal barrier coating B with heat compensation elements "PCM" (Phase Change Material) already described above be provided.
Analog
zu dem Verbundplattenbauelement gemäß
In
Das
gemäß
In
den
So
ist in
Mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff HLB werden verglichen der Werkstoff Leichtbeton LB (Beton mit Lufteinschlüssen bildenden Elementen, wie Styropor und Blähton), Leichthochlochziegel LHZ (Gittertonziegel), Porenbeton PB (Beton mit Porenbildnern in Form von Aluminium und/oder Zinkpulver) und Poroton PT (Gitterhohlziegel aus Blähton).With the material of the invention HLB are compared to the material lightweight concrete LB (concrete with air inclusions forming Elements, such as polystyrene and expanded clay), Lightweight bricks LHZ (lattice clay brick), cellular concrete PB (concrete with pore-forming agents in the form of aluminum and / or zinc powder) and Poroton PT (expanded clay roof tile).
Aus
Aus
Schließlich zeichnet sich der erfindungsgemäße Werkstoff HLB durch eine im Vergleich zu den anderen vorbezeichneten Materialien wesentlich größere Biege- und Zugfestigkeit aus.Finally draws the material of the invention HLB by a compared to the other aforementioned materials much larger bending and tensile strength.
Claims (22)
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