DE102022003098A1

DE102022003098A1 - Wärmedämmender Unterbau aus Schaumglasschotter in Gebäuden

Info

Publication number: DE102022003098A1
Application number: DE102022003098.5A
Authority: DE
Inventors: Albrecht R. Barthel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2024-03-21

Abstract

2.1. Das Schotterbett unter Sohlplatte oder Estrich wird bisher unmittelbar mit dem Verdichtungsgerät befahren. Daraus folgen geringe Planumsebenheit (+/- 3 cm je 400 cm) und damit Mehraufwand für den Höhenausgleich. Bei einem späteren Rückbau ist die massive Sohlplatte bzw. Estrichschicht zu zerstören, wobei Bauschutt und verunreinigtes Schaumglas anfallen. Das neue Verfahren spart aufgrund verbesserter Planumsebenheit Material und vermeidet Downcycling.2.2. Der Schaumglasschotter (1) wird optimal (+/- 1 cm je 400cm) planiert, indem darauf zuvor ausgelegte Platten oder Tafeln mit dem Verdichtungsgerät befahren werden. Dann wird ein schubfestes Glasgittergewebe (2) vollflächig auf das Planum gelegt. Sodann wird - bei nun freier Begehbarkeit - ein mineralischer Verguss (3) durch das Gewebe hindurch dergestalt in die obere Grenzschicht des Schotterbetts eingearbeitet, dass sich dort eine schlanke armierte Verbundschicht bildet, welche Lagestabilität des Schotters und gute Lastverteilung gewährleistet. Beim Rückbau wird diese Schicht in handliche Stücke geschnitten, aufgenommen und in ihre Bestandteile separiert.2.3. Das Verfahren spart Material bei der Ausführung eines Unterbaus aus Schaumglasschotter in Gebäuden und erlaubt sortenreines Recycling.

Description

1. Bodenplatten sind als Teil der beheizten oder klimatisierten Bauhülle von Gebäuden gegen den tragenden Untergrund thermisch zu isolieren. Als nachhaltiger lastabtragender Dämmstoff kommt Schaumglasschotter - ein gebrochenes mineralisches Korngemisch mit Korngrößen von ca. 10 bis ca. 63 mm - zur Anwendung, das gemäß bauaufsichtlichen Zulassungen - so z. B. vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) Z-23.34-1390 vom 19.11.2020 - zur Aufnahme von Flächenlasten aus Estrichen und Fußböden mit einer Überhöhung von 1,3:1 auf dem Rohboden eingebaut wird. Bei zusammenhängenden Flächen bis ca. 200 m² und innerhalb bestehender Wohngebäude erfolgt die Verdichtung des lose geschütteten Schottermaterials zur erforderlichen Tragfähigkeit und Sollstärke regelmäßig mit einer motorisch betriebenen Rüttelplatte mit hohem Vortrieb, die unmittelbar auf dem Schotterbett geführt wird.
2. Die bei diesem Verfahren auf die jeweils befahrene Teilfläche des Schotterbett einwirkende Vertikalkraft ist abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Gerät gerade fährt - und diese variiert stark mit Richtungswechsel und Kurvenfahrten, und damit das flächenbezogene Maß der Verdichtung. Ungleiche Größenverteilung im Korngemisch und unterschiedliche Beschaffenheit des Untergrunds wirken sich ebenfalls nachteilig auf das Gleichmaß der Verdichtung und die somit erzielbare Ebenheit des Planums aus.
3. Daher besteht der Nachteil, dass die solchermaßen erzielbare Planumsebenheit nach übereinstimmenden Herstellerangaben etwa +/- 30 mm je 400 cm horizontaler Distanz beträgt (siehe etwa: https://www.geocell-schaumglas.eu/de/produkte/schaumglasschotterglasschaum/ schaumglasschotter einbau/richtlinien/, abgerufen am 22.08.2022), was zur notwendigen Folge hat, dass für den nachfolgenden Höhenausgleich ein erheblicher - konstruktiv völlig unnötiger - Materialverbrauch ausgelöst wird, der allein aus Gründen des sparsamen Umgangs mit natürlichen Ressourcen, aber auch aus allgemein wirtschaftlichen Gründen künftig zu vermeiden ist.
4. Die Lösung für dieses Problem besteht darin, die erzielbare Ebenheit des Schotterplanums durch ein verbessertes Verdichtungsverfahren deutlich zu verbessern, nämlich idealer Weise auf maximal +/- 5 mm / je 400 cm horizontaler Distanz - und regelmäßig auf maximal +/- 10 mm je 400 cm horizontaler Distanz.
5. Erfindungsgemäß werden hierfür auf das händisch mit der Harke geebnete Schotterbett Platten zur gleichmäßigen Verteilung der Vertikalkraft ausgelegt, und zwar möglichst fugenlos in einer oder mehreren Reihen als einheitliche horizontal ausgerichtete Fläche. Diese Fläche wird dann mit der geeigneten Rüttelplatte möglichst gleichmäßig und vollständig befahren, so dass sich die Platten mit Fortschreiten der Verdichtung weitgehend horizontal und planparallel absenken. Ebenheitstoleranz und horizontale Lage der Platten werden sowohl visuell als auch mittels Nivelliergerät und Wasserwaage wiederholt kontrolliert und durch bereichsweise verstärkte Befahrung mit der Rüttelplatte korrigiert. Zusätzlich wird dort, wo eine höhere punktuell einwirkende Vertikalkraft zur Korrektur notwendig ist, ein leichter Vibrationsstamper eingesetzt.
6. Sobald eine von den Platten bedeckte Teilfläche auf ihre Sollstärke verdichtet und planiert ist - werden die Platten in vorbeschriebener Weise auf die benachbarte noch unverdichtete Fläche umgesetzt, wobei die Plattenränder ca. 10 bis 15 cm über die bereits verdichtete Fläche überstehen bleiben, um einen absatzlosen Anschluss zu erzielen.
7. Die Platten können aus einem Holzwerkstoff, aus Kunststoffen, Metall oder mehreren Schichten bzw. Gemischen vorgenannter Werkstoffe bestehen. Sie sollen in begrenztem Maße flexibel sein, müssen im Einsatz jedoch ohne dauerhafte Verformungen bleiben. Für Transport und Einsatz durch eine einzelne Arbeitskraft sollte die Plattengröße auf ca. 250 x 70 cm, das Gewicht der einzelnen Platte auf 30 kg begrenzt sein.
8. Ausführungsbeispiel: Bestandsgebäude, Grundfläche des Schotterbetts ca. 80 m². Schaumglasschotter der Körnung 10-60 mm mit einem Raumgewicht von ca. 160 kg/ m³ wurde auf dem Unterboden unverdichtet eingebaut und mit der Harke auf eine durchschnittliche Höhe von 32,5 cm geebnet. Dann wurde der mit den vorbeschriebenen Kraftverteilungsplatten - hier handelsübliche OSB3-Verlegeplatten (Oriented Strand Boards) in einer Stärke von 18 mm mit einer Fläche von je 250 x 67,5 cm, die zu je 4 bis 5 Platten eine zu verdichtende Teilfläche bildeten - bedeckte Schaumglasschotter mit einer elektrischen Rüttelplatte Euroshatal PC1443 E (Betriebsgewicht 93 kg / Frequenz 93 Hz / Zentrifugalkraft 14 kN) mit aufgesetztem Wassertank (20 kg) auf die Sollstärke von 25 cm verdichtet. Als leichter Vibrationsstampfer zur punktuellen Korrektur wurde ein elektrischer Abbruchhammer mit 1600 Watt Leistungsaufnahme und einer Schlagkraft von ca. 15 kN mit SDS-Hex Aufnahme und einer Stampferplatte (Werhe) 262 mm x 206 mm verwendet. Bei der Verdichtung im Verhältnis 1,3:1 wurde eine Ebenheitstoleranz von +/-10 mm je 400 cm horizontaler Distanz erzielt.
9. In herkömmlichen bauaufsichtlich zugelassenen Verfahren wird nun oberhalb des Schotterplanums entweder a) ein getrennter lastabtragender Estrich, vorzugsweise als Zementestrich - hergestellt, der nach übereinstimmenden Herstellerangaben eine Mindeststärke von 3 cm aufweisen soll, oder - alternativ - b) ein Zementestrich als Verbundestrich, der im Vorgang der Verdichtung mit in die obere Schottertragschicht eingearbeitet wird. Beispielhaft sind diese Verfahren in der Patentschrift DE 10146062A1 beschrieben.
10. Bei der Lebenszyklus-Analyse (LCA) der so hergestellten Bodenplatten muss bei einem künftig notwendigen Rückbau bei dem Verfahren a) die massive Estrichschicht mechanisch vollständig zerstört werden - mit der Folge des nachteiligen Downcycling einer erheblichen Menge an Estrichmaterial. Eine zufriedenstellende Materialtrennung zur sortenreinen Wiederverwendung der Bauteilkomponenten ist zumindest fraglich. Bei dem Verfahren b) ist nachteilig, dass Schaumglasschotter und Estrichbeton sich sortenrein praktisch nur mit unangemessen hohem Aufwand trennen lassen.
11. Als erfindungsgemäße Lösung dieser Probleme wird auf dem nach oben beschriebenem Verfahren mit günstiger Ebenheitstoleranz planierten Schotterbett ein Armierungsgewebe aus Glasfasern in mindestens einer Lage eben und vollflächig ausgelegt. Bei einem künftigen Rückbau bleiben der nun sehr schlanke Estrich bzw. die Vergussmasse - die hier erfindungsgemäß in dem abschließenden Arbeitsgang aufgetragen wird - nach dem Aushärten weitestgehend mit dem engmaschigen Armierungsgewebe verbunden und können später in Teilflächen geschnitten und dann nahezu verlustfrei vom Schotterbett aufgenommen und in gesäubertes Glasfasergewebe und wiederverwendbares Mineralgemisch separiert werden. Der Schaumglasschotter kann hierbei praktisch sortenrein wiederverwendet werden.
12. Das Armierungsgewebe muss alkalibeständig und schubfest sein, und die Maschen müssen aus mindestens zwei Scharen sich vorzugsweise rechtwinklig kreuzender miteinander fest verbundener Glasfaserstränge bestehen, wobei die Maschenweite mindestens 3x3 mm, die Reißfestigkeit vorteilhaft 5 kN/ 50 mm oder mehr betragen soll.
13. Die Ränder der einzelnen Gewebebahnen sind bei dem Verlegen vorteilhaft mindestens punktuell miteinander zu verkleben oder anderweitig mechanisch schub- und zugfest miteinander zu verbinden. In Randbereichen und bei Durchdringungen kann das Gewebe mehrlagig ausgelegt werden. Es ist darauf zu achten, dass das Gewebe möglichst überall plan aufliegt.
14. Ausführungsbeispiel: Ein auf +/-10 mm je 400 cm planiertes Schotterbett wurde mit einer Lage handelsüblichen alkalibeständigen und schubfesten Armierungsgewebes für Wärmedämmverbundsysteme (Glasfaser-Kreuzgewebe, Maschenweite ca. 4x4 mm, Rollenbreite 100 cm, Rollenlänge 50 m, Flächengewicht ca. 165 g/m², Reißfestigkeit 5 kN/ 5 cm) und einer Randüberdeckung der Bahnen untereinander von 10 cm vollflächig belegt. Die Bahnen wurden untereinander punktuell mit Klebestreifen fixiert. Unvorhergesehener Weise war das Schotterbett nun völlig problemlos und normal begehbar - und bei adäquater Lastverteilung konnten sogar Leitern und Gerüste auf die Fläche gestellt werden.
15. Auf dieses vorbereitete textil armierte Schotterplanum wird abschließend eine fließfähige - idealer Weise selbstnivellierend eingestellte - mineralische Vergussmasse in Teilflächen ausgebracht. Diese Masse wird nun mit dem Entlüftungsroller und dem Estrichrakel sorgfältig durch das Armierungsgewebe hindurch in die obere durch den Verdichtungsvorgang in der Regel stärker fraktionierte Grenzschicht des Schotterbetts eingearbeitet. Abhängig von der Korngrößenverteilung im Korngemisch entsteht dabei eine Verbundschicht, in welcher im Schotterbett verbliebene Zwischenräume bis zu einer Tiefe von etwa 1,5 bis 4 cm unterhalb des Gewebehorizonts vollständig verfüllt werden.
16. Das Armierungsgewebe selbst ist mindestens vollständig von der Vergussmasse so zu umhüllen, dass die Gewebestruktur sich an der Oberfläche nicht mehr abzeichnet, also etwa 2-3 mm, idealer Weise jedoch um bis zu 7 mm zu überdecken.
17. Bei den für lastabtragende Dämmung in Gebäuden zugelassenen Schaumglasschottern beträgt der Bemessungswert für die Druckspannung etwa zwischen 0,2 und 0,4 N/ mm² (Quelle: Zulassung DIBt Z-23.34-1390 vom 19.11.2020). Die Druckbelastbarkeit der ausgehärteten Vergussmasse entspricht vorteilhaft etwa derjenigen des Einzelkorns bei dem jeweils eingesetzten Schaumglasschotter, jedoch mindestens 0,4 N/ mm², damit etwa entsprechend der Mindestdruckfestigkeit der Mörtelgruppe I nach DIN V 20000-412.
18. Die notwendige Stärke der Verbundschicht und folglich das Volumen der Vergussmasse setzen sich angenähert zusammen aus a) dem Ausgleich der Ebenheitstoleranz des Schotterbetts, b) der Stärke der Verbundschicht aus den miteinander verzahnten Komponenten Dämmstoff und Vergussmasse, und c) der verfahrensmäßig vorgeschriebenen Mindestüberdeckung des Armierungsgewebes von 2-3 mm.
19. Anwendungsbeispiel: Als Ausgangsmaterial der mineralischen Vergussmasse diente ein handelsüblicher Putzmörtel mit Größtkorn 1,2 mm nach DIN EN 998-1 ohne besondere Eigenschaften - mit einer Trockenrohdichte von >1300 kg/m³ und der Druckfestigkeitsklasse CS I nach DIN EN 998-1. Der gewählte Mörtel dient üblicher Weise als Grundputz für innen und außen, besitzt eine rötliche Färbung, und besteht aus Kalkhydrat, hydraulischem Bindemittel, Metakaolin, Ziegelmehl, klassierter Quarz- oder Kalksteinkörnung, wasserrückhaltenden Zusätzen, Luftporenbildner und Verarbeitungsmittel (Technisches Merkblatt des Herstellers, Ausgabe 11/2017).
Je 30 kg trockene Fertigmischung wurde zur Verbesserung der Festigkeit und Feuchtebeständigkeit zwischen 1,5 und 2,0 kg natürlicher hydraulischer Kalk (NHL 5) nach EN 459-1 trocken untergemischt, und die vom Hersteller vorgeschriebene Wasserzugabe für das mit dem Handrührgerät erzeugte Mineralgemisch von 6,6 Itr. / 30 kg Gebinde auf 10 bis 10,5 ltr. / 32 kg erhöht. Im Mischvorgang entstand eine fließfähige Vergussmasse, die sich mithilfe des Estrichrakels gut verteilen und auf gewünschte Weise durch das Armierungsgewebe in den Schaumglasschotter einarbeiten ließ. Mittels der Stellfüße des Estrichrakels wurde eine einheitliche Überdeckung des Armierungsgewebes von 2-3 mm erreicht. Bei einer Fläche von 80 m² wurden etwa 15 - 20 kg Trockenmischung / m² verbraucht.
20. Gegenüber den bislang bekannten Verfahren mit getrenntem oder Verbundestrich kann das Volumen der Vergussmasse bzw. des Fließestrichs bei Einhalten aller Verfahrensschritte um mindestens die Hälfte bis zu etwa zwei Dritteln verringert werden.
21. Nach dem Erstarren und Aushärten der Vergussmasse nimmt die erfindungsgemäß hergestellte Dämmstoffschicht Flächenlasten aus weiterem Fußbodenaufbau, z. B. einer Gründungsplatte, auf. Oberhalb von gegen Erdfeuchte und nicht drückendes Wasser undurchlässigen Abdichtungsbahnen kann die weitere thermische Isolierung in der Regel aus nicht feuchtigkeitsbeständigen Dämmstoffen erfolgen. Auch Linienlasten z. B. aus zusammengesetzten Unterkonstruktionen für Fußböden und leichten Trennwänden, sowie - entsprechender weiterer Fußbodenaufbau und Lastverteilung vorausgesetzt - in gewissem Maße auch Punktlasten kann die solcherart hergestellte Dämmstoffschicht aufnehmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10146062 A1 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 998-1 [0019]

Claims

Wärmedämmender Unterbau aus Schaumglasschotter in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, dass sich in einem materialsparenden Verfahren der Grundbaustoff Schaumglasschotter mit einer textilen Armierung und einem Vergussmörtel zu einem tragfähigen Unterbau von hochgradiger Planumsebenheit verbindet und im Falle künftigen Rückbaus eine sortenreine Trennung der Bauteilkomponenten unschwer möglich ist.
Wärmedämmender Unterbau aus Schaumglasschotter in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Verfahrensschritt durch ein modifiziertes Verdichtungsverfahren, bei welchem die Vertikalkraft des Verdichtungsgeräts mittels Kraftverteilungsplatten gleichmäßiger auf das Schotterbett einwirkt, dessen erzielbare Planumsebenheit auf +/-10 mm je 400 cm horizontale Distanz verbessert wird.
Wärmedämmender Unterbau aus Schaumglasschotter in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem zweiten Verfahrensschritt auf das wie vor planierte Schotterbett ganzflächig ausgelegtes Glasfasergewebe sofort die für den weiteren Baufortschritt vorteilhafte Begehbarkeit herstellt - und künftig sortenreinen Rückbau der Bauteilkomponenten durch Anhaftung des Vergussmörtels gewährleistet.
Wärmedämmender Unterbau aus Schaumglasschotter in Gebäuden, dadurch gekennzeichnet, dass durch abschließenden Verguss mit dem mineralischen Mörtel, welcher das armierende Glasfasergewebe vollständig überdeckt und die Zwischenräume in der oberen Grenzschicht des Schotterplanums vollständig ausfüllt, ein Verbund der Bauteilkomponenten als lagestabile und hochgradig ebene druckbelastbare Bauteiloberfläche hergestellt wird.