DE10218634A1

DE10218634A1 - Wasserdurchlässiger Stein

Info

Publication number: DE10218634A1
Application number: DE10218634A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Blocken
Original assignee: Reputec Nv Sint Truiden
Current assignee: Reputec Nv Sint Truiden
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2022-04-26
Also published as: DE10218634B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststeins und einen Kunststein, hergestellt nach dem Verfahren. In eine Form wird eine frische erste Lage eingebracht und verteilt, die aus Körnern, die aus gebrochenden Natursteinen gewonnen sind und eine Korngröße von 1 bis 6, vorzugsweise 1,5 bis 10 mm, aufweisen, und 150 bis 400 kg, vorzugsweise 80 bis 300 kg, Zement pro Kubikmeter Körnern besteht. Die erste Lage wird kurzzeitig mittels einer Presse verdichtet. Auf die noch frische erste Lage wird eine frische zweite Lage aufgebracht und verteilt. Die zweite Lage besteht aus Körnern, die ebenfalls aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und deren Korngröße die Korngröße der Körner der ersten Lage übersteigt, vorzugsweise liegt die Korngröße im Bereich 4 bis 9 mm, und 150 bis 400 kg, vorzugsweise 80 bis 300 kg, Zement pro Kubikmeter Körnern. Die zweite Lage wird ebenfalls mittels einer Presse kurzzeitig verdichtet, wobei die direkt auf die zweite Lage wirkende Kraft der Presse die im ersten Verdichtungsschritt auf die erste Schicht wirkende Kraft übersteigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung eines Kunststeines, der vorzugsweise für einen Bodenbelag, hier zum Beispiel für Aussenbereiche, Stallungen und Nassbereiche geeignet ist, und auf einen nach dem Verfahren hergestellten Kunststein.
Bekannt sind relativ großporige, wasserdurchlässige Kunststeine aus gebrochenen Natursteinen in Form von Platten, Pflastersteinen, Verbundsteinen und dergleichen. Bei diesen sind Bruchstücke gebrochener Natursteine mit Zement miteinander verbunden. Auf der relativ groben, also nicht glatten Oberfläche anfallendes Wasser kann durch miteinander verbundene Poren durch den Kunststein hindurch fließen. Nachteilig ist, dass die Permeabilität derartiger Kunststeine durch in die Poren eindringende Kleinteile oder Staub und Schmutz auf Dauer stark nachlässt. Schließlich kann die Wasserdurchlässigkeit durch Verstopfung sogar vollends verhindert werden. Zudem kann das Porenvolumen nicht immer so eingestellt werden, dass ein gleichmäßiger Abfluss von Wasser durch den Querschnitt des Kunststeins erreicht wird. Außerdem ist das Laufen mit nackten Füssen auf einem solchen groben Untergrund unangenehm.
Aus der DE 39 09 169 A1 ist ein wasserdurchlässiges, naturfarbenes Pflasterelement in Form von Platten, Pflastersteinen, Verbundsteinen und dergleichen bekannt, das zur Pflasterung von Gehwegen, Spazierwegen usw. verwendet werden kann. Es weist eine Schicht auf, die eine Mischung aus zerkleinerten Natursteinpartikeln und einem Harturethan- Kunstharzbindemittel aufweist.
Aus der DE 196 05 990 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bodenbelags, insbesondere Wegebelags, sowie ein Bodenbelag bekannt, der schichtförmig aufgebaut ist. Die obere Schicht wird hergestellt aus einem körnigen Gut, das aus einem gebrochenen Naturstein gewonnen ist und das durch Polyurethan gebunden ist. Diese Schicht hat nach dem Aushärten durchgehende Poren.
Bei diesen vorbekannten Bodenbelägen wird eine hohe Durchlässigkeit für Wasser in der oberen Schicht erreicht. Dies rührt daher, dass die obere Schicht einen grossen Anteil an Poren hat, die durchgehend sind. Dadurch wird auch eine starke Zufuhr an Wasser problemlos verkraftet, die Oberfläche der oberen Schicht bleibt nach Wasserzufuhr zwar feucht, es sammelt sich aber niemals Wasser auf der Oberfläche. Dadurch wird vermieden, dass Menschen ausrutschen können. Die Oberfläche hat zudem eine körnige Struktur, sie ist also nicht glatt. Nachteilig ist auch bei diesen vorbekannten Kunststeinen, dass die Ableitung von Wasser über längere Zeit nicht gewährleistet werden kann. Insbesondere bei Verlegung der Kunststeine im Freien ist nicht zu vermeiden, dass Schmutz aller Art, beispielsweise Staub, Sand usw. auf den Kunststein einwirkt und die Poren der Kunststeine verstopft. Zudem kann auch durch die Verwendung von Bindemitteln auf Basis von Hart- bzw. Polyurethan das Porenvolumen nicht so eingestellt werden, dass ein gleichmäßiger Abfluss von Wasser durch den Querschnitt des Kunststeins erreicht wird. Ein weiterer Nachteil der Verwendung von Hart- bzw. Polyurethan ist durch die verhältnismäßig hohen Materialkosten des Bindemittels gegeben. Schließlich hat sich auch erwiesen, dass eine Verwendung derartiger Kunststeine in Stallungen, beispielsweise als Boden in Pferdeställen nicht vorteilhaft ist, da der Urin der Tiere das Bindemittel stark angreift und sogar zur Zerstörung der Kunststeine führen kann.
Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die bekannten Kunststeine und das Verfahren zu ihrer Herstellung dahingehend weiter zu entwickeln, dass ein Wasserdurchfluss durch die Kunststeine verbessert wird, wobei eine Ablagerung von Schmutz im Kunststein den Durchfluss möglichst wenig beeinflussen soll und zudem Ablagerung von Schmutz kontrollierter erfolgt und deshalb abgelagerter Schmutz einfacher beseitigt werden kann. Dabei soll der Kunststein beständig gegen Umwelteinflüsse und kostengünstig herstellbar sein und die Oberfläche des Kunststeines soll nicht grobkörnig ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststeins mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, das folgende Schritte aufweist:

a) es wird eine Form vorbereitet,
b) in die Form wird zunächst eine erdfeuchte erste Lage einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form verteilt und ausgeglichen, wobei die erste Lage besteht aus
- a) Körnern, die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und eine Korngröße von 1,5 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm, aufweisen, und
- b) 80 bis 300 kg Zement pro Kubikmeter Körnern,
c) es wird die erste Lage mit einer Presse durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form kurzzeitig verdichtet,
d) auf die noch frische erste Lage wird eine frische erdfeuchte zweite Lage einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form verteilt und ausgeglichen, wobei die zweite Lage besteht aus
- a) Körnern, die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und deren Korngröße die Korngröße der Körner der ersten Lage übersteigt, und
- b) 80 bis 300 kg Zement pro Kubikmeter Körnern,
e) es werden die zweite Lage und indirekt auch erneut die erste Lage mit der Presse durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form verdichtet, wobei die direkt auf die zweite Lage wirkende Kraft der Presse die im vorangegangenen Verfahrensschritt auf die erste Schicht wirkende Kraft übersteigt.

Weiterhin wird die Aufgabe durch einen Kunststein gelöst, der nach einem der obigen Verfahren hergestellt ist und der

a) plattenförmig ist,
b) aus Körnern, die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und mittels Zement gebunden sind, besteht, wobei etwa 100 bis 150 kg, insbesondere 80 bis 300 kg Zement pro Kubikmeter Körner enthalten sind,
c) aus einer ersten Lage und einer zweiten Lage gebildet ist, wobei die Körner der ersten Lage eine Korngröße von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 1,5 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm aufweisen und die Korngröße der Körner der zweiten Lage die Korngröße der Körner der ersten Lage übersteigt, insbesondere im Bereich 4 bis 9 mm liegt, und der
d) miteinander verbundene Poren derart aufweist, dass ein Abfluss von Wasser durch den Querschnitt des Kunststeins möglich ist.

Die erste Lage ist die im Querschnitt obere Lage des eingebauten Steins und die zweite Lage die im Querschnitt untere Lage.
Die oberflächliche Schicht, also die erste Lage, hat auf Grund ihrer Herstellung aus feineren Körnern kleinere Poren als der darunter befindliche Anteil des Kunststeins und ist möglichst dünn, vorzugsweise etwa 1 cm stark. Dadurch wird erreicht, dass sich Schmutz, der die Poren der oberflächlichen Schicht nicht passieren kann, an der Oberfläche sammelt. Dieser Schmutz kann sehr einfach entfernt werden, beispielsweise durch Abspritzen. Feinerer Schmutz, der die Poren der oberflächlichen Schicht passiert, wird auf keinen Fall in der darunter befindlichen Schicht festgehalten, weil dort die Poren deutlich grösser sind, also eine freiere Passage möglich ist. Die Gefahr, dass der Kunststein, insbesondere der unter der oberflächlichen Schicht befindliche Anteil des Kunststeins, durch Schmutz zugesetzt wird, ist dadurch insgesamt gering. Die Dicke der ersten Lage muß derart gewählt werden, dass sich beim Verdichten der zweiten Schicht keine gröberen Körner durch die erste Lage hindurch an die später oben liegende Oberfläche drücken können.
Zusätzlich wird das Durchflussverhalten verbessert. Einmal in die oberflächliche Schicht eingedrungenes Wasser wird auf jeden Fall rasch abgeleitet, da die Poren und auch das Porenvolumen der darunter befindlichen Anteile des Kunststeins ein rasches Ableiten ermöglichen. Die untere, zweite Lage ist beispielsweise etwa 3 cm stark. Dadurch bleibt der Kunststein in seinem unteren Bereich weitgehend trocken. Ein Wasserstau wird vermieden. Es wird auch die Ableitung in eine darunter befindliche Schicht, beispielsweise eine speziell zubereitete Unterlage oder aber auch normaler Boden, vereinfacht. Insoweit hat der unter der Oberflächenschicht befindliche Anteil des Kunststeins eine hohes Speichervolumen, das sich bei einem Stau günstig bemerkbar macht und ein Ableiten von Wasser in unter dem Kunststein befindliche Schichten verbessert.
Im Gegensatz zum Stand der Technik muss beim Kunststein nach der Erfindung oben und unten klar unterschieden werden. Der Kunststein nach der Erfindung muss immer so eingebaut werden, dass die oberflächliche Schicht auch tatsächlich oben ist. Hier hilft es, wenn der Kunststein eine entsprechende Markierung hat. Günstig ist auch, wen die oberflächliche Schicht eine andere Färbung hat als der darunter befindliche Anteil. Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche klar vom Unterteil des Kunststeins unterscheiden.
Für die Bindung des körnigen Gutes aus gebrochenen Natursteinen hat sich handelsüblicher Zement, beispielsweise Portland-Zement als günstig erwiesen. Zement ist äußerst kostengünstig und gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Licht beständig. Außerdem ist es möglich, den erfindungsgemäßen Kunststein in Stallungen oder Urinalen einzusetzen, da Zement gegenüber Urin resistent ist.
Wesentlich ist, dass die gebrochenen Körner gewaschen bzw. von Kleinteilen und/oder Sand gereinigt in die Mischungen eingebracht werden, da somit weniger Bindemittel benötigt wird und zudem nicht unnötig verstopft werden. Feinbestandteile mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm sollten in der Mischung nicht enthalten sein.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird frisch in frisch gearbeitet. Nachdem die erste Lage in der Form verdichtet wurde, wird die dann folgende frische zweite Lage auf die noch frische erste Lage eingebracht und ebenfalls unmittelbar verdichtet. Dies ist günstig, da dadurch die Herstellungszeit kurz gehalten wird und andererseits die Verklebung der beiden Schichten inniger ist.
Die Reihenfolge des Einbringens der Schichten ist grundsätzlich beliebig. Der Kunststein ist aus mindestens zwei Schichten unterschiedlicher Körnung zusammengesetzt, er kann auch aus drei oder mehr Schichten bestehen. Dabei ist stets die Körnung so gewählt, dass sie von oben nach unten ansteigt. Es werden also die Poren von oben nach unten zunehmend grösser, niemals kleiner.
Beginnt man nun mit der unteren bzw. untersten Lage, so kann es beim Aufbringen der nächsten Lage geschehen, dass deren Steine in die Poren der untersten Lage eindringen. Arbeitet man umgekehrt, beginnt also unten in der Form mit der oberflächlichen Lage, so ist diese Gefahr, dass die nächste eingebrachte Lage die Poren füllt oder verstopft, nicht gegeben.
Die Verdichtung der beiden Lagen erfolgt möglichst schnell, die Presse beaufschlagt die Schichten maximal über eine Zeitdauer von drei Sekunden, beispielsweise für etwa 2 Sekunden. Zum einen ist dies für eine schnelle Produktion förderlich, zum anderen wird aber auch ein zu starkes Ineinanderschieben des körnigen Gutes und damit eine zu starke Verringerung des Porenvolumens verhindert.
Jede Art der Presse ist denkbar, insbesondere haben sich hydraulische und pneumatische Pressen als vorteilhaft erwiesen. Bei Kunststeinen mit quadratischer Grundfläche weist die Pressfläche vorteilhafterweise Seitenkanten von 30 cm Länge auf.
Der auf die Schichten wirkende Druck und die zu verwendende Menge an Zement sind voneinander abhängig. Beispielsweise hat sich gezeigt, dass bei einem Druck von 4,4 kg/m² (4 t-Presse) etwa 250 kg/m³ Zement verwendet werden sollten um ein optimales Ergebnis zu erreichen. Bei einem Druck von 22 kg/m² (20 t-Presse) sollten etwa 100 kg/m³ Zement verwendet werden. Gute Ergebnisse wurden dann erzielt, wenn der Pressendruck zur Verdichtung der ersten, feinkörnigeren Lage etwa 50% des Pressendrucks zur Verdichtung der zweiten, grobkörnigeren Lage beträgt.
Besonders entscheidend ist, dass das körnige Gut aus gebrochenen Natursteinen eine Mindestkörnung aufweist. Körner unter 1,5 mm sollten nicht verwendet werden. Dadurch ist sichergestellt, dass die Poren zwischen den Körnern nicht durch staubförmige Partikel des körnigen Gutes beeinträchtigt oder gar verstopft werden können.
Es ist daher zu bevorzugen, dass die Mindestkörnung ausreichend hoch liegt. Erfindungsgemäß weist das körnige Gut der ersten Lage eine Korngröße von 1,5 bis 10 mm und das körnige Gut der zweiten Lage eine Korngröße von größer 10 mm auf. Bei diesen Korngrößen ist sichergestellt, dass sich ein ausreichendes Porenvolumen mit ausreichend grossen Poren einstellt. Dabei ist das Maß der Mindestkörnung im Kornband der oberflächlichen Schicht geringer als im Kornband der darunter befindlichen Schichten.
Für die oberflächliche Schicht eignen sich insbesondere plättchenförmige Körner. Beim Einbringen in die Form legen sie sich bevorzugt flach, finden sich also parallel zur Oberfläche des Kunststeins ein. Die Porengeometrie, die sich dadurch einstellt, ist für das Ableiten von Schmutzpartikeln günstig.
Durch die Verwendung gebrochener Natursteine hat der Kunststein eine Farbe, die im Bereich der Farben der Natursteine liegt. Vorzugsweise können die Natursteinpartikel aber auch angefärbt werden, so das beliebige Farbgestaltungen erreichbar sind.
Die Kunststeine eignen sich für beliebige Verwendung. Sie eignen sich für Gehwege, weniger belastete Fahrwege aber auch für Gehflächen in Schwimmbädern, auf Terrassen und Balkonen. Sie können als Blumentöpfen geformt sein, sie können in Urinalen eingesetzt werden, um Zigarettenkippen und der gleichen fernzuhalten. Sie können weiterhin als Böden in Tierställen eingesetzt werden, z. B. in Pferdeboxen. Hierbei ist es vorteilhaft, die Platten auf einem tragendem Gitterwerk anzuordnen, das hohes Ableitvermögen und Durchlässigkeit für Wasser hat. Derartige Tierställe lassen sich bequem reinigen, die Tiere stehen im Trockenen und Urin läuft ab.
Sie eignen sich überall da, wo man einerseits eine schnelle Ableitung von Wasser wünscht, andererseits aber vermeiden möchte, dass auch Schmutz und dergleichen mit abgeleitet wird. Sie wirken insoweit wie eine Filter, das Schmutz und Wasser voneinander trennt.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der Kunststein eine innenliegende Armierung aufweisen.
Für die Herstellung der Kunststeine hat sich eine Vorrichtung mit Presse, wie sie z. B. von der Firma Zenith unter der Bezeichnung HB 860 angeboten wird, bewährt. Bei dieser Vorrichtung wird zwischen der Form und einem in die Form eingebrachten Stempel ein Druck von beispielsweise 100 bar aufgebaut, mit die mindestens eine Lage oder beide Lagen unter Druck gesetzt werden. Dabei erfolgt auch ein Ausgleich. Während einer sehr kurzen Zeit, beispielsweise eine Sekunde, es können auch mehrere Sekunden sein, wird nun eine Vibrationskraft mit kurzhubiger Vibration, beispielsweise 1 mm oder weniger Hub, aufgebracht. Von unten wird die Form mit einer Kraft von einigen Tonnen, beispielsweise 10 bis 25 Tonnen typischerweise 14, 16 oder 18 Tonnen gerüttelt. Von oben auf den Druckstempel erfolgt ein entsprechendes Vibrieren bzw. Rütteln, jedoch mit einer Kraft von beispielsweise 2 bis 10 Tonnen, die Kraft kann im Bereich 1 bis 15 Tonnen liegen, sie liegt beispielsweise bei 5, 6 oder 8 Tonnen. Dies alles bezieht sich auf einen Kunststein mit der Abmessung 50 mal 50 cm und einer Dicke von einigen cm.
Entscheidend ist die hohe Wasserdurchlässigkeit des Kunststeins. Die Wasserdurchlässigkeit beträgt typischerweise 80 Liter pro Minute und Quadratmeter, sie kann auch höher liegen, z. B. 105. Selbst bei Verschmutzungen, die über die Zeit, beispielsweise Jahre, in den Kunststein eingetragen werden, wird zwar die Wasserdurchlässigkeit verringert, bleibt aber immer noch, auch nach Jahren, oberhalb von insbesondere 30 Liter pro Minute und Quadratmeter, zumeist oberhalb von 50 Liter pro Minute und Quadratmeter. Zudem lässt sich der Stein reinigen, z. B. mit Wasser unter Hochdruck. Aufgrund der sehr hohen Wasserdurchlässigkeit können die Reinigungsintervalle groß gewählt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Unteransprüchen, die nicht einschränkend zu verstehen sollen. In dieser Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine teilweise schnittbildliche Darstellung eines Kunststeins nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Kunststeins,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer unteren Hauptfläche der zweiten Lage mit Ablaufrinnen.
Erfindungsgemäße Kunststeine 1 bestehen aus Körnern 2, die aus Natursteinen gewonnen werden. Diese aus mineralischem Material gewonnenen Körner 2 sind durch Zement 4 miteinander verbunden.
Eine erste Lage 6, die im eingebauten Zustand des Kunststeines 1 als zugängliche Oberfläche dient weist eine Körnung auf, die im Bereich von 1,5 bis 10 mm Korndurchmesser liegt. Typische Körner sind gemahlenes Granit, Basalt, Porphyr, Marmor usw. Der Anteil an Zement 4 kann zwischen 80 und 300 kg/m³ körnigem Gut betragen. Zement 4 eignet sich, weil er relativ witterungsunempfindlich, insbesondere temperaturbeständig und wasserbeständig und dabei äußerst kostengünstig und leicht zu verarbeiten ist.
Der Kunststein 1 ist zumindest zweischichtig aufgebaut. An die erste Lage 6schließt sich eine zweite Lage 8 an. Die Korngröße der Körner der zweiten Lage 8 liegt immer in einem Bereich oberhalb der Korngröße der ersten Lage 6. Idealerweise beträgt die Korngröße der zweiten Lage 8 mindestens das zweifache der Korngröße der ersten Lage 8. Die Korngröße der ersten Lage 6 kann beispielsweise im Bereich von 1,5 bis 5 mm und die Korngröße der zweiten Lage entsprechend im Bereich von 4 bis 11 mm liegen.
Zwischen den Körnern 2 und dem Zement 4 befinden sich Poren 10, die derart miteinander verbunden sind, dass der Kunststein 1 über seinen Querschnitt flüssigkeitsdurchlässig ist. Insgesamt sollte das Porenvolumen des Kunststeins 1 oberhalb 10 Vol.-%, vorteilhafterweise bei 15 Vol.-% liegen.
Die Körner 2 weisen meist ihre Naturfarbe auf. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Kunststeine 1 bzw. die einzelnen Lagen 6, 8 zu färben. Dies bietet sich zum Beispiel deshalb an, da vorgesehen ist, die erste Lage als obere Lage zu verwenden und eine Farbgebung somit die Verlegung der Kunststeine 1 erleichtert. Für das Anfärben werden vorzugsweise UVbeständige Farben verwendet. Als günstig haben sich natürliche Farben wie Fe₂O₃ erwiesen.
Die Kunststeine 1 haben die Form einer Platte. In der gezeigten Ausführung von Fig. 1 haben sie eine quadratische, ebene Oberfläche, die auch als obere Hauptfläche 12 bezeichnet wird. Sie haben umlaufende Schmalflächen und eine untere Hauptfläche 16, die die Unterfläche bildet.
Durch die Zweischichtigkeit wird erreicht, dass die zwischen den Körnern 2 vorhandenen Poren 10 nicht verstopft werden. Es soll erreicht werden, dass Schmutz entweder auf der oberen Hauptfläche 12 liegen bleibt oder aber den gesamten Kunststein 1 durchtritt.
Gemäß Fig. 2 erfolgt die Herstellung der Kunststeine 1 in einer Form 18.
Seitenwände der Form 18 sind leicht nach innen geneigt. Der Aussenwinkel zwischen einer unteren Hauptfläche und einer Oberfläche der Seitenwand, liegt bei etwas mehr als 90 Grad, beispielsweise 92 Grad. Dadurch ist einerseits das Entformen der Form 18 selbst aus einem Formhohlraum, in dem die Form 18 hergestellt wird, vereinfacht. Andererseits ist sichergestellt, dass die Kunststeine 1 zusammen mit ihrer Form 18 fugenlos aneinander gesetzt werden können, auch dann, wenn der Untergrund für die Verlegung leicht konvex gekrümmt ist. Zwei nebeneinander befindliche Kunststeine können durchaus einen Winkel von bis zu vier Grad einschliessen.
Die Form weist Kantenlängen von beispielsweise 30 cm auf, die Tiefe beträgt z. B. etwa 3 cm. Sie ist entweder eine verlorene Form 18 und bleibt dann mit dem Kunststein 1 verbunden, oder sie ist, wie hier dargestellt, eine Form, aus der der Kunststein 1 entnommen wird, sobald er ausreichend abgebunden hat.
In die Form 18 wird zunächst beispielsweise aus einem Mischer eine fertig gemischte, also Zement 4 und Körnern 2 bestehende frische erste Lage 6 eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form 18 verteilt. Wesentlich ist, dass das Verteilen bzw. das Ausgleichen nicht durch Rütteln erfolgt, da die freien Poren 10 zwischen der Körnern 2 erhalten bleiben sollen.
Anschließend wird die erste Lage 6 innerhalb der Form 18 mit Hilfe einer Presse 20 verdichtet. Der Verdichtungsvorgang sollte drei Sekunden nicht überschreiten, da eine längere Zeitdauer die Permeabilität des Kunststeins 1 negativ beeinflussen könnte.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird auf die noch frische erste Lage 6 eine ebenfalls frische, fertig gemischte zweite Lage 8 eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form verteilt. Es folgt ein erneuter Verdichtungsvorgang, der ebenfalls drei Sekunden nicht überschreiten sollte. Die direkt auf die zweite Lage 8 und indirekt auf die erste Lage 6 wirkende Kraft der Presse 20 übersteigt die im vorangegangenen Verdichtungsvorgang der ersten Lage 6 wirkende Kraft um etwa das Zweifache. Dies ist aufgrund der größeren Körner 2 der zweiten Lage 8 und aufgrund des erwünschten Mitverdichten der ersten Lage 6 vorteilhaft bzw. notwendig.
Anschließend härtet der Kunststein 1 aus und wird gegebenenfalls von der Form 18 getrennt.
Das Gewicht einer Platte eines Kunststeins 1 mit Abmessungen 50 × 50 cm und einer Dicke von 28 mm beträgt etwa 10 kg. Schon aufgrund des relativ grossen Gewichtes liegen die Kunststeine sicher auf einer Unterlage auf.
Die fertigen Formsteine können geschnitten werden, beispielsweise mit einer Diamantsäge. Sie lassen sich wie normale Steinplatten behandeln und verlegen.
Die Oberfläche der Kunststeine 1 bleibt stets griffig und wird nicht rutschig. Wasser steht niemals auf der oberen Hauptfläche 12. Die bis zur oberen Hauptfläche 12 poröse Struktur sichert einen rutschfreien Halt für Schuhe und Füße.
Die Kunststeine 1 eignen sich für Terrassen, Balkone, begehbare Dächer, Gartenwege. Es ist möglich, einen Ring um einen Baum mit Hilfe der Kunststeine zu legen. Er kann unmittelbar auf dem planierten Boden, also Erde, gelegt werden. Durch die Kunststeine hindurch ist eine ausreichende Wasserversorgung des Baumes sichergestellt.
Die Form 18, die im wesentlichen einen Rahmen darstellt, kann innig mit dem Kunststein 1 verbunden bleiben. Sie verleiht dem Kunststein 1 dann eine Reihe von Vorzügen: die Ecken werden robuster, ein Abkrümeln oder Abstossen an den Ecken während des Transportes, beim Handhaben usw. wird vermieden. Die Kunststeine 1 haben konstante Abmessungen hinsichtlich ihrer Länge, Breite und Höhe. Aufgrund der Form ist es möglich, die Kunststeine formschlüssig miteinander zu verbinden. Dieser Formschluss sichert den Zusammenhalt einer grösseren Fläche an verlegten Kunststeinen. Ein Austausch eines fehlerhaften oder defekten Steines ist einfach möglich. Aufgrund der passgenauen Fertigung gibt es keine Passprobleme beim nachträglichen Einsetzen eines Kunststeines 1. Die Rahmen steifen die Kunststeine 1 mechanisch aus. Die Herstellung des Kunststeins 1 wird deutlich vereinfacht. Es werden keine wiederverwendbaren Formen benötigt, die gereinigt werden müssten. Lediglich eine Unterlage ist notwendig, die aber einfach gereinigt werden kann.
Es ist aber durchaus auch möglich, den Rahmen später zu entfernen. Hierzu muss man nur darauf achten, dass er sich nicht mit dem Kunststein verbindet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Kunststeins 1. Dabei weist die untere Hauptfläche 16 der zweiten Lage 8, also die im eingebauten Zustand des Kunststeines 1 auf einer Unterlage aufliegende Seite, Ablaufrinnen 22 zur Ableitung des durch den Kunststein 1 sickernden Wassers auf. Diese können beispielsweise beim Pressvorgang in die zweite Lage 8 eingedrückt werden. Die Ablaufrinnen 22 können, wie in Fig. 3 dargestellt, gitterförmig angeordnet sein, es sind aber auch andere Ausrichtungen denkbar. Gute Ergebnisse wurden mit Ablaufrinnen erzielt, die etwa 15-30 mm breit und 10 mm tief ausgeführt sind.
Alternativ zum oben beschriebenen Verfahrensablauf kann auch zunächst die zweite Lage 8 in die Form 18 eingebracht werden und mit Hilfe der Presse 20 verdichtet werden. Danach wird auf die noch frische zweite Lage 8 die ebenfalls frische fertiggemischte erste Lage 6 aufgebracht, es erfolgt ein erneuter, zweiter Verdichtungsvorgang.
Es ist nicht notwendig, das beim zweiten Verdichtungsvorgang eine Kraft aufgebracht wird, die größer ist, als die Kraft beim ersten Verdichtungsvorgang. Vielmehr hat es sich gezeigt, dass bei beiden Verdichtungsvorgängen die selbe Kraft aufgebracht werden kann.
Entscheidend ist ein Vibrieren, also Rütteln, Verdichten. Hierzu greift eine Vibrationskraft an der Form und/oder am Stempel der Presse 20 an.
Das spezifische Gewicht des fertigen Kunststeins liegt im Bereich 2000 bis 2100 kg pro qm², typischerweise bei 2050 kg pro qm², das Porenvolumen liegt dann ca. bei 13%.
Entscheidend ist, dass kein Korn unterhalb der angegebenen Körnungsbänder vorhanden ist, weil durch Feinkorn ein Verringern der Poren und damit ein Verringern der Wasserdurchlässigkeit eintritt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst sämtliche gleichwirkenden Ausführungen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststeins (1), das folgende Schritte aufweist:

a) es wird eine Form (18) vorbereitet,

b) in die Form (18) wird zunächst eine erdfeuchte frische erste Lage (6) Lage einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form (18) verteilt und ausgeglichen, wobei die erste Lage (6) besteht aus

a) Körnern (2), die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und eine Korngröße von 1 bis 6 mm vorzugsweise 1,5 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm aufweisen, und

b) 150 bis 400 kg, vorzugsweise 80 bis 300 kg, Zement (4) pro Kubikmeter Körnern,

c) es wird die erste Lage (6) mit einer Presse (20) durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form (18) kurzzeitig verdichtet,

d) auf die noch frische erste Lage (6) wird eine frische erdfeuchte zweite Lage (8) einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form (18) verteilt und ausgeglichen, wobei die zweite Lage (8) besteht aus

a) Körnern (2), die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und deren Korngröße die Korngröße der Körner der ersten Lage (6) übersteigt, vorzugsweise liegt die Korngröße im Bereich 4 bis 9 mm, und

b) 150 bis 400 kg, vorzugsweise 80 bis 300 kg Zement (4) pro Kubikmeter Körnern (2),

e) es werden die zweite Lage (8) und indirekt auch erneut die erste Lage (6) mit der Presse (20) durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form (18) verdichtet, oder

f) es wird eine Form (18) vorbereitet,

g) in die Form (18) wird zunächst eine erdfeuchte frische zweite Lage (8) einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form (18) verteilt und ausgeglichen, wobei die zweite Lage (8) besteht aus

h) es wird die zweite Lage (8) mit einer Presse (20) durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form (18) kurzzeitig verdichtet,

i) auf die noch frische zweite Lage (8) wird eine frische erdfeuchte erste Lage (6) einer aushärtbaren Mischung eingebracht und durch Ausstreichen innerhalb der Form (18) verteilt und ausgeglichen, wobei die erste Lage (6) besteht aus

a) Körnern (2), die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und eine Korngröße von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 1, 5 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm aufweisen und

b) 150 bis 400 kg, vorzugsweise 80 bis 300 kg, Zement (4) pro Kubikmeter Körnern (2), und

j) es werden die erste Lage (6) und indirekt auch erneut die zweite Lage (8) mit der Presse (20) durch Aufbringen einer definierten Kraft innerhalb der Form (18) verdichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer Verdichtungsvorgänge maximal drei Sekunden beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der Körner (2) der zweiten Lage (8) die Korngröße der Körner (2) der ersten Lage (6) um mindestens das Zweifache übersteigt, aber weniger als 10 mm beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Presse (20) auf die zu verdichtende Lage (6, 8) aufzubringende Kraft etwa zwei bis 30 kg/m² beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die zu verdichtende Lage (6, 8) aufzubringende Kraft 4,4 kg/m² beträgt, wenn etwa 250 kg/m³ Zement (4) in der zu verdichtenden Lage (6, 8) enthalten ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die zu verdichtende Lage (6, 8) aufzubringende Kraft 22 kg/m² beträgt, wenn etwa 100 kg/m³ Zement (4) in der zu verdichtenden Lage (6, 8) enthalten ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Lagen (6, 8), insbesondere die erste Lage (6) eingefärbt ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die direkt auf die zweite Lage (8) wirkende Kraft der Presse (18) im Verfahrensschritt e) die im vorangegangenen Verfahrensschritt c) auf die erste Schicht (6) wirkende Kraft übersteigt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form, insbesondere der Boden der Form und/oder der Stempel, mit dem die zur Verdichtung dienende Kraft aufgebracht wird, für kurze Zeit vibrieren.

10. Kunststein, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, der

a) plattenförmig ist,

b) aus Körnern (2), die aus gebrochenen Natursteinen gewonnen sind und mittels Zement (4) gebunden sind, besteht, wobei etwa 150 bis 400 kg, insbesondere 80 bis 300 kg Zement (4) pro Kubikmeter enthalten sind,

c) aus einer ersten Lage (6) und einer zweiten Lage (8) gebildet ist, wobei die Körner (2) der ersten Lage eine Korngröße von 1 bis 6 mm, vorzugsweise 1, 5 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 5 mm aufweisen und die Korngröße der Körner (2) der zweiten Lage (8) die Korngröße der Körner (2) der ersten Lage (6) übersteigt, insbesondere im Bereich 4 bis 9 mm liegt, und der

d) miteinander verbundene Poren (10) derart aufweist, dass ein Abfluss von Wasser durch den Querschnitt des Kunststeins (1) möglich ist.

11. Kunststein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sein Porenvolumen bei maximal 30%, typischerweise bei 15% liegt.

12. Kunststein nach Anspruch 10 oder Anspruch 1 l, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Hauptfläche (16) der zweiten Lage (8), also die im eingebauten Zustand des Kunststeines (1) auf einer Unterlage aufliegende Seite, Ablaufrinnen (22) zur Ableitung des durch den Kunststein (1) sickernden Wassers aufweist.

13. Kunststein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Wasserdurchlässigkeit aufweist, die mindestens dreißig Liter pro Minute und Quadratmeter und vorzugsweise vierzig Liter pro Minute und Quadratmeter, insbesondere fünfzig Liter pro Minute und Quadratmeter beträgt.

14. Kunststein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der ersten Lage (6) deutlich geringer ist, als die Dicke der zweiten Lage (8), insbesondere dass die Dicke der ersten Lage (6) so dünn wie möglich gewählt ist.