DE112010005386T5

DE112010005386T5 - Konstruktionssystem und Verfahren mit integrierten Brett- und Rahmenelementen

Info

Publication number: DE112010005386T5
Application number: DE112010005386T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Bracegirdle Lenore M Newtown Us
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-12-27
Also published as: AU2010347711A1; ZA201207651B; CA2791553C; GB201218108D0; GB2492285B; GB2492285A; CA2791553A1; US8297026B1; WO2011112208A1; AU2010347711B2

Abstract

Ein System und Verfahren zur Herstellung von synthetischen Konstruktionselementen, die Holz ersetzen. Eine synthetische Zusammensetzung wird unter Beinhaltung von zementartigem Material 22, Fasern 34 und partikulären Materialen niedriger Dichte 32 bereitgestellt. Mindestens ein Polymer 36 kann zur Verbesserung der Leistung hinzugefügt werden. Die Stärke der synthetischen Zusammensetzung wird durch Variieren der Menge der partikulären Materialen niedriger Dichte 32 in der Mischung kontrolliert. Verstärkungselemente werden bereitgestellt. Die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 sind vorzugsweise vor- oder nachgespannt. Die synthetische Mischung wird um die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 herum geformt um ein Konstruktionselement in einer bestimmten Form herzustellen.

Description

Technischer Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf synthetische Baumaterialien, die an Stelle von herkömmlichen Holzprodukten hergenommen werden können. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf den Gebrauch von zementartigen Zusammensetzungen, die in Kunststoffholz eingeformt werden und in Anwendungen eines Rahmen- und Brettsystems vereinfacht, kostengünstig und mit integrierter Deckstruktur gebraucht werden.
Hintergrund
Holz wird seit Beginn der menschlichen Geschichte als Baumaterial benutzt. Holz ist ein nahezu perfektes Baumaterial. Es ist leicht, stabil und flexibel. Holz kann in alle möglichen Arten mit einfachen Werkzeugen gehackt, geformt und geschliffen werden. Ferner gab es Holz früher massenhaft und günstig. Jedoch wird Holz durch Abholzung der Wälder immer teurer. Zusätzlich sinkt die Qualität von Holz, da die jüngeren Bäume aufgeforstet werden, um der Weltnachfrage nach Holz gerecht zu werden.
Obwohl Holz ein hoch universales Baumaterial ist, hat es einige Nachteile. Holz, ein organischer Wirt, ist sehr anfällig zu verfaulen, auf Insektenschäden und der Abwertung von den beiden Elementen und ein Freund von Microorganismen. Daher muss Holz behandelt und/oder gestrichen werden, besonders wenn es den Elementen ausgesetzt wird. Zusätzlich gibt es keine zwei gleichen Holzstücke, obwohl Holz eine durchschnittliche Stärke hat, die dieselben Eigenschaften haben. Die Stärke, Flexibilität, Härte und sogar das Äußere eines Stück Holzes hängt größtenteils von der Baumart, dem Teil des geschnittenen Baumes, der Walzrichtung im Holz und der Anzahl der Ringe und anderer Unvollkommenheiten ab, die im Holz vorhanden sind.
In einem Versuch, Baumaterialien herzustellen, die einheitlicher und resistenter gegen Witterungen sind, wurden synthetische Zusammensetzungen an Stelle von Holz verwendet. Viele traditionelle Holzprodukte, wie zum Beispiel Deckenkomponenten, werden nun durch synthetisches Material hergestellt. Die synthetischen Zusammensetzungen, die genutzt werden, um die herkömmlichen Holzbauprodukte herzustellen, variieren. Wenn das Baumaterial dekorativ ist, kann es aus Plastik geformt werden.
Wenn jedoch das Bauprodukt einer entsprechenden Statik oder dynamischen Ladung Stand halten muss, wird das Bauprodukt typischerweise entweder durch Mischung von Füllmasse oder Holz mit einem Zement- oder Plastikbinder hergestellt. Synthetische Bauprodukte, die aus solchen Zusammensetzungen hergestellt werden, sind typischerweise resistenter gegen Verfaulen oder Insekten als natürliches Holz. Ferner sind solche synthetischen Baumaterialien auch weitaus einheitlicher in der Dichte, Flexibilität, Härte und des Äußeren. Jedoch sind die synthetischen Baumaterialien typischerweise schwerer, zeigt Fließdehnung, spröder und schwacher in der Spannung als natürliche Holzprodukte. Solche synthetischen Baumaterialien tendieren auch beträchtlich teurer zu sein als die aus natürlichem Holz. Dementsprechend haben die synthetischen Baumaterialien keine Akzeptanz auf dem Markt gefunden.
Die Produkte und Verwendungen für solche Bauelemente umfassen viele Anwendungen. In einer großen Anwendung am Markt werden solche Holz- oder synthetischen Baumaterialien für die Herstellung von Decks und Promenaden genutzt. Der Bau von Decks und Promenaden ist sehr komplex und fordert den Einsatz vieler Säulen, Brückenpfeiler, Gebälker, Balken und Deckbrettern. Folglich werden beachtliche Materialien, Fixiermittel und Arbeitskräfte benötigt um solche Decks und Promenaden zu bauen.
Ein Bedürfnis nach einer neuen Zusammensetzung besteht für synthetisches Baumaterial, dass die Stärke, Flexibilität und dehnbare Stärke von Holz näher reflektiert, während es bessere Widerstandskraft für Wetter und Insekten bereitstellt. Ein Bedürfnis existiert für eine Zusammensetzung und Art solcher synthetischer Baumaterialien, die kostengünstig hergestellt werden können, um mit den Kosten für das Design und Bauen mit natürlichen Holzprodukten zu konkurrieren. Es besteht auch ein Bedürfnis für Konstruktionssysteme, die den Bau von Decks und Promenaden vereinfachen. Diese Bedürfnisse werden durch die vorliegende Erfindung wie beschrieben und unten beansprucht, gedeckt.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist ein System und Verfahren zur Herstellung von synthetischen Baumaterialien die genutzt werden können, um Holz zu ersetzen. Eine synthetische Zusammensetzung, die aus zementartigem Material, Fasern, Betonzuschlag und partikuläre Materialen niedriger Dichte besteht, wird bereitgestellt. In manchen Fällen kann mindestens ein Polymer hinzugefügt werden, um die Leistung zu verbessern. Die Dichte der synthetischen Zusammensetzung wird durch Variieren der Menge von partikulären Materialen niedriger Dichte in der Mischung kontrolliert. Verstärkungselemente werden bereitgestellt. Die Verstärkungselemente können vor- oder nachgespannt sein. Der synthetische Stoff wird um die Verstärkungselemente herum geformt, um die besondere Form eines Bauelements herzustellen. Wenn die Verstärkungselemente vorgespannt sind, werden die Vorspannkräfte, nachdem das synthetische Mittel ausgehärtet ist, von den Verstärkungselementen entfernt. Wenn die Verstärkungselemente nachgespannt werden, werden die Nachspannkräfte angewendet, nachdem das synthetische Mittel ausgehärtet ist. Die nachgespannten Verstärkungen können auch durch Löcher oder Rohre und die nach Härtung angewandte Spannung vor Anwendung eingeführt werden. Das Formen des synthetischen Materials um die Verstärkungselemente kann ein Zweischrittverfahren sein. In einem ersten Schritt wird ein erstes synthetisches Mittel einer hohen Dichte und Stärke in grober Form um die Verstärkungselemente geformt. Ein zweites synthetisches Mittel einer schwächeren Dichte und Stärke wird dann über die grobe Form herumgeformt, um das Konstruktionselement zu vervollständigen. Durch Nutzung von Materialien verschiedener Dichte können sowohl die Stärke als auch das Gewicht des resultierenden Konstruktionselements optimiert werden.
Das synthetische Mittel niedriger Dichte und das synthetische Mittel hoher Dichte können dieselben Inhaltsstoffe haben. Jedoch können Verbindungen verschiedener Dichte durch Variieren des Volumens der partikulären Materialen niedriger Dichte in einem Mittel verändert werden.
Kurzbeschreibung der Figuren
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sich auf die folgende Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung bezogen, unter Anbetracht der Verbindung mit den begleitenden Figuren, in denen:
1 eine teils zentralperspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Baus im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, die einen Pfahl, einen Querbalken und einen Pfeilerkopf enthält;
2 die Vorderansicht eines Pfeilerkopfes ist;
3 ein Strukturplan ist der eine beispielhafte Zusammensetzung und Verfahren der Herstellung von Bauelementen darstellt; und
4 ein Strukturplan ist, der ein beispielhaftes Herstellungsverfahren von Bauelementen mit variablen Dichten darstellt.
Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen
Obwohl das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung genutzt werden können, um eine Vielzahl von Baumaterialien herzustellen, wie zum Beispiel Rahmenteile, ist die vorliegende Erfindung besonders geeignet um Baumaterialien, die der Witterung ausgesetzt bleiben, zu machen. Demzufolge stellt die beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ein System dar und beschreibt ein Verfahren, dass in der Herstellung von Fundamenten, Posten, Träger und Pfeilerköpfe für Decks und Promenaden genutzt wird. Solch eine beispielhafte Ausführungsform wird ausgewählt um eine der besten auf die Erfindung gerichtete Möglichkeiten darzulegen. Jedoch sollte der Gebrauch einer solch beispielhaften Ausführungsform nicht als Einschränkung im Rahmen der Ansprüche betrachtet werden.
Bezugnehmend auf 1 wird ein Pfeilerkopfgerüst 10 mit Pfählen 11 und Querbalken 12 gezeigt unter Berücksichtigung der vorliegenden Erfindung. Pfeilerköpfe 13 ragen über die Querbalken 12, um eine begehbare Oberfläche zu schaffen. Der Pfeilerkopf 13 bietet ein integriertes Rahmenmittel und eine begehbare Oberfläche in einem einzigen strukturellen Element.
Bezugnehmend auf 2 in Verbindung mit 1 kann es so verstanden werden, dass jeder der Pfeilerköpfe 13 einen Teil einer flachen Oberseite 14 und mindestes eine Stützrippe 15 enthält. Die dargestellte Ausführungsform hat zwei Stützrippen 15. Abhängig von der Weite der flachen Oberseite 14 können mehr oder weniger zwei Stützrippen 15 verwendet werden. Die Stützrippen 15 laufen längs der flachen Oberseite 14 und reichen absteigend von der Unterseite der flachen Oberseite 14. Die Stützrippen 15 bieten der flachen Oberseite 14 die Stabilität, die mit einer Holzplanke verglichen werden kann. Jedoch wird das Gewicht der Pfeilerköpfe 13 durch die Verwendung von Stützrippen 15 auf ein Minimum gehalten, wodurch das Gewicht der Pfeilerköpfe 13 mit dem Gewicht eines hölzernen Bretts und Rahmens verglichen werden kann.
Interne Verstärkungselemente 16 werden in die Stützrippen 15 gesetzt. Die Verstärkungselemente 16 sind vorzugsweise vorgespannt vor der Bildung einer Stützrippe 15. Jedoch können die Verstärkungselemente 16 auch nachgespannt werden nach der Bildung von dem Pfeilerkopf 13.
Die Verstärkungselemente 16 können Stahlstangen oder Stahlgeflechte sein. Jedoch können leichtgewichtige Nichtmetall Alternativen, wie zum Beispiel Kohlenstofffaserstangen, Basaltstangen oder Fiberglasstangen verwendet werden. Wenn die Verstärkungselemente 16 vorgespannt sind wird eine Spannungskraft auf die Verstärkungselementen 16 angewandt bevor die Verstärkungselemente mit den Stützrippen 15 verankert werden. Wenn die Verstärkungselemente 16 nachgespannt sind, werden in den Stützrippen 15 Öffnungen geformt, die es den Stützrippen und den Verstärkungselementen 16 ermöglichen, nach Bildung von Stützrippen 15 gespannt zu werden.
Die Verstärkungselemente 16 werden innerhalb einer ausgehärteten synthetischen Zusammensetzung 17 geformt. Wenn die synthetische Zusammensetzung 17 erst einmal gehärtet ist, hat der Pfeilerkopf 13 sowohl die Stärke- als auch die Flexibilitätseigenschaften, die vergleichbar sind mit natürlichem Holz.
Sowohl die Pfähle 11 als auch die Querbalken 12 können auch Verstärkungselemente 18 und 19 enthalten, die ähnlich sind zu denen von den Pfeilerköpfen 13.
Damit der Pfahl 11, die Querbalken 12 und/oder der Pfeilerkopf 13 natürlichem Holz ähneln, haben sie vorzugsweise eine vorgespannte Verstärkungsbindung bei einer komprimierten Stärke von mindestens 2,500 PSI und einer finalen Komprimierungsstärke von mindestens 3,000 PSI und eine Dichte von unter 120 Pfund pro Kubik. Obwohl die Dichte eines jeden Pfahls 11, Querbalken 12 und/oder Pfeilerkopf 13 einheitlich sein kann, muss dies nicht sein. Wenn die Dichte eines jeden Elements nächstmöglich an die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 verstärkt wird und an anderen Punkten verringert wird, so kann auch weniger Material verwendet werden.
Die Verwendung von den Verstärkungselementen 16, 18 und 19 bieten dem Pfahl 11, den Querbalken 12 und dem Pfeilerkopf 13 eine holzähnliche Dehnungsmöglichkeit ohne zu brechen. In der vorliegenden Erfindung werden die internen Verstärkungselemente 16 innerhalb des Pfeilerkopfes 13 hergestellt. Verstärkungselemente 18 und 19 werden auch in den Querbalken 12 und den Pfählen 11 hergestellt. Jedoch müssen die internen Verstärkungselemente 16, 18 und 19, um volle Wirksamkeit zu haben, eine gewisse Spannungsladung haben während sie in die synthetische Zusammensetzung 17 eingesetzt werden. Folglich muss die gehärtete synthetische Zusammensetzung 17 flexibel genug sein, um Spannungen, die die internen Verstärkungselemente 16, 18 und 19 beeinflussen, zu erlauben. Jedoch darf die gehärtete synthetische Zusammensetzung 17 nicht einreißen oder bei Dehnung zerbrechen. Es ist daher wichtig, dass die synthetische Zusammensetzung 17 nur minimal flexibel ist. Jedoch ist das Fenster der richtigen Flexibilität klein. Wenn die gehärtete synthetische Zusammensetzung zu steif gemacht wird, wird diese bei Dehnung einreißen. Wird die haltbare synthetische Zusammensetzung 17 zu flexibel gemacht, wird seine komprimierte Stärke zu schwach und die internen Verstärkungselemente 16 müssen die ganze Spannung halten. Ferner könnte es passieren, dass die synthetische Zusammensetzung sich nicht an die Verstärkungselemente 16 bindet. Nichtsdestotrotz würden die resultierenden Materialien eine ultimative Stärke haben, die schwacher ist als die von natürlichem Holz.
Im Bezug auf 3 werden Details der gehärteten synthetischen Zusammensetzung 17 gezeigt. Die haltbare synthetische Zusammensetzung 17 enthält in erster Linie zementartiges Material 22. Das zementartige Material 22 kann Zement des Typen „1”, „2” und/oder „3” sein. Andere Variationen von Zementprodukten wie der Typ „K” oder auch hochleistungsstarke zementartige Inhaltsstoffe können auch verwendet werden. Umweltfreundlichere, ökologisch tragbare Pozzolanzemente oder zementartige Produkte so wie Flugstaub oder fein gemahlene Asche können auch verwendet werden. Das zementartige Material 22 wird in einen Mixer 24 in Mengen von 400 bis 900 Kubikyard hinzugefügt. Um dem zementartigem Material 22 zu gewährleisten, mit der richtigen Stärke zu härten, wird Siliziumdioxidrauch 28 und feiner Betonzuschlag in den Mixer 24 hinzugefügt. Der feine Betonzuschlag kann eine Mischung aus Sandkonzentrat 30 und/oder leichtgewichtigem kleiner Betonzuschlag 31. Hydratisierter Kalk 26 kann in Mengen zwischen ungefähr 40 und 80 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt werden. Siliziumdioxidrauch 28 kann in Mengen zwischen 40 und 80 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt werden. Betonsand 30 und/oder leichtgewichtige feine Betonzuschläge 31 wird bei einer Konzentration von zwischen 300 und 500 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt. Zusätzliche Sande oder feine Betonzuschläge 33 zwischen 400 und 600 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt.
Um die Dichte der Mischung zu verringern, werden ein Betonzuschlag niedriger Dichte und/oder Schwebstoffteilchen 32 hinzugefügt. Das Schwebstoffteilchen niedriger Dichte 32 kann Perlit, Wurmstein, Plastikperlen, Glas oder sogar Teile aus Polymerschaum sein. Die wenig dichten Schwebstoffteilchen 32 werden der Mischung in Mengen von 75 bis 200 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt. Das Ziel der wenig dichten Teile 32 ist es, die Dichte der gehärteten synthetischen Zusammensetzung 17 zu verringern, so dass es mit einer Dichte härtet, die Holz nahe liegt.
Um die Flexibilität der haltbaren synthetischen Zusammensetzung 17 zu verbessern, werden Verstärkungsfasern 34 hinzugefügt. Die Verstärkungsfasern 34 können metallisch oder synthetisch sein. Eine nützliche Quelle für synthetische Fasern sind geschnittene synthetische Fasern, wie sie von Primärfasern oder recycelten Teppichen erhalten werden können. Die Verstärkungsfasern werden in der Menge von 1 bis 10 Pfund pro Kubikyard hinzugefügt. Recycelte Teppiche sind im Durchschnitt aus 45% Nylonfasern, 10% Polypropylene, 9% Styrol-Butadien-Polymerisat und 26% Calciumcarbonat zusammengesetzt. Geschnittene, recycelte Teppiche enthalten in der Regel Fasern mit einer Länge von durchschnittlich 0,1 mm bis zu 5 mm. Obwohl geschnittener recycelter Teppich bevorzugt wird, können auch synthetische Fasern oder andere Verstärkungsfasern aus anderen Quellen verwendet werden. Ein Verfahren zur Gewinnung solcher geschnittener Verstärkungsfasern ist im US-Patent Nr. 7,563,017 von Paul Bracegirdle mit dem Titel „Verfahren zum Mischen von gerinnungsfähigen Materialien wie Zement, Teer und Kleber mit Fasern von Teppichresten”, dessen Offenbarung in die vorliegende Anmeldung unter Bezugnahme mit aufgenommen wurde, beschrieben.
Sollten metallische Verstärkungsfasern verwendet werden, sind diese metallischen Verstärkungsfasern vorzugsweise Nanostahl, das die Fasern verstärkt, indem es einen Durchmesser von 0,2 mm (.008 inch) bis zu 0,005 mm (.0002 inch) aufweist, und besonders bevorzugt im Bereich von 0,18 mm (.007 inch) bis 0,04 mm (.0016 inch) liegt. Verhältnismäßig liegt das Längenverhältnis der Faserlänge, das durch seinen Durchmesser geteilt wird, um die gute Leistung der Verstärkungsfasern zu gewährleisten, typischerweise bei 40 bis 100. Beispielsweise sollte eine solche neue Klasse von Nanostahl-Verstärkungsfasern, die einen Durchmesser von 0,10 mm (.004 inch) hat, eine Länge von ungefähr 15 mm (.6 inch) bis 4 mm (.16 inch) haben. Ferner können die gewichtanteiligen Dosierungen für eine gute Leistung solcher Nanostahl-Verstärkungsfasern in einem praktischeren und angemesseneren Bereich von 0,9 kg bis 4,5 kg (2 lb bis 10 lb) pro Kubikmeter (Yard/Tonnen) des gemischten Produkts liegen. Wasser 40 wird der Mischung hinzugefügt, um einen formbaren, ungehärteten Brei 38 zu bilden. Ungefähr 200 bis 350 Pfund Wasser pro Kubikyard produzieren die gebrauchte Konsistenz und den echten Wasser-Zement- oder Wasser-Pozzolanzementanteil. Eine Wasser-reduzierende Beimischung 39, in Mengen von ungefähr 1,5 Pfund pro 100 Pfund Zement kann der Mischung hinzugefügt werden, um eine ausgeglichenere Mischung sicherzustellen und den Fluss und die Dichte zu verbessern. Andere Beimischungen wie zum Beispiel Beschleuniger, Verzögerer und Luftporenerzeugungsmittel könnten hinzugefügt werden, um die Leistung der Gießarbeit und anderer Verfahren, die verwendet werden könnten, um solche synthetisches Baumaterial zu formen, zu verbessern.
Wenn alle Inhaltsstoffe in den Mixer 24 hinzugefügt wurden, wird der ungehärtete Brei 38 bis zur richtigen Konsistenz gemischt. Bevor der ungehärtete Brei in die Form gegeben wird, werden die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 in die Form gegeben. Die internen Verstärkungselemente 16, 18 und 19 können Metalldraht, Kabel oder eine Stange sein. Jedoch wird bevorzugt, dass das Verstärkungselement 18 Draht oder Seile sind. Wie bereits erwähnt, könnten die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 vor- oder nachgespannt sein.
Abhängig von der Wassermenge 40 oder der Wasserreduzierer 39, die in dem ungehärteten Brei 38 verwendet werden, kann der ungehärtete Brei 38 als dünner Brei oder sogar als selbstfestigende Mischung hergestellt werden, die für Gießformtechniken geeignet ist. Der Brei 38 wird dann in die Form gegossen und es wird ihm erlaubt, zu härten. Die resultierenden Elemente mit den internen Verstärkungselementen 16, 18 und 19 können dann der Länge nach nach dem Formen geschnitten werden. Die Länge eines jeden resultierenden Elements kann jede Länge sein. Kürzere Längen sind bevorzugte Verbraucherkomponenten die von Hand gehoben und getragen werden können. Lange Längen können für Balken hergestellt werden, die dann von einem Kran angehoben und eingebaut werden.
Während der Formphase bekommt der ungehärtete Brei 38 die gewünschte Form um die internen Verstärkungselemente 16, 18 und 19 herum. Dem ungehärteten Brei 38 wird dann entweder die Zeit zur Härtung gewährleistet oder er wird aktiv erhitzt, um die Härtezeit zu verringern. Das Resultat sind Baumaterialien so wie Pfähle, Säulen, Querbalken oder Deckkanäle oder Deckpfeiler, die aus der gehärteten synthetischen Zusammensetzung 17 hergestellt sind.
In dem in 3 beschriebenen System werden alle Materialien vor der Formung in den Mixer 24 eingefügt. Daher hat die erzielte synthetische Zusammensetzung eine einheitliche Dichte. Wie bereits erwähnt können eine Vielzahl von Konstruktionselementen leichter gemacht werden durch das Variieren der Dichte der synthetischen Zusammensetzung in verschiedenen Gebieten der Materialien.
Wie im Herstellungsverfahren von 3 dargestellt, wird es so verstanden, dass die Dichte der Brei 38, die zum Formen verwendet wird, größtenteils von der Menge der partikulären Materialen niedriger Dichte 32, die der Zusammensetzunge hinzugefügt werden, kontrolliert wird. Daher kann die gesamte Dichte des Breis 38 durch Reduzierung der Menge der partikulären Materialen niedriger Dichte 32 verbessert werden. Im Gegenzug wird die gesamte Dichte des Breis 38 durch Erhöhung der Menge der partikulären Materialen niedriger Dichte 32 verringert.
Mit 4 in Verbindung mit 3 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionselements einer hohen Dichte und Ppartikulären Materialen niedriger Dichtepartien erklärt. Der Brei 38 wird bereitgestellt zur Formung unter Verwendung der Methodologie wie bereits in Verbindung mit 3 erklärt. Durch Variieren der Menge der partikulare Materialen niedriger Dichte 32 kann der Brei 38 entweder zu einem Brei hoher Dichte 38H oder einem Brei niedriger Dichte 38L gemacht werden.
Der Brei 38H hoher Dichte wird in eine unvollständige Form 50 um die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 herum in eine Gussform 52 geformt. Die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 sind vorgespannt. Dem Brei 38H hoher Dichte wird erlaubt, vollständig oder mindestens teilweise auszuhärten.
Folglich werden die Verstärkungselemente 16, 18 und 19 in ein unfertiges Gehäuse von sehr dichtem Material eingekapselt. Die unvollständige Form 50 ist somit in der Form 52 präsent. Ein Brei niedriger Dichte 38L wird dann über die unvollständige Form in die Form 52 gegossen. Die Form 52 erzeugt dann die finale Form des Konstruktionselements 56, wie zum Beispiel einen Pfahl, Pfosten oder Pfeilerkopf. Nach der Härtung des Breis hoher Dichte 38H und des Breis niedriger Dichte 38L wird das Konstruktionselement 56 von der zweiten Form entfernt. Das Ergebnis ist ein Konstruktionselement, das um die Verstärkungselemente sehr dichtes Material hat und an anderen Stellen Material niedriger Dichte.
Es wird verstanden, dass die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die gezeigt wird, lediglich beispielhaft ist und der Fachmann viele Variationen der Ausführungsform durchführen kann. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in viele andere Produkte aufgenommen werden, so wie Bau und Rahmen von Brettern, Pfosten und Geländern zusätzlich zu den Pfählen, Querbalken und Pfeilerköpfen, die dargestellt sind. Ferner können Zusätze wie Farbstoffe, Schimmelhemmstoffe, Polymere, Kristalline und ähnliches den offenbarten Zusammensetzungen zugefügt werden. Alternativ kann die Oberfläche der Pfeilerköpfe während oder nach der Härtung oder sogar nach dem Einbau gestempelt, formgestanzt oder geglättet und gebeizt oder gestrichen werden. Darüber hinaus können andere Verfahren ähnlicher Herstellungsverfahrenstechniken, wie zum Beispiel Gefrierverfahren, in sito Vorguss, Fließpressen und bereits gesägte und verwendete Produkte verwendet werden.
All diese Variationen, Änderungen und weitere Ausführungsformen sollten innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung wie von den Ansprüchen definiert liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7563017 [0026]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Konstruktionselements, das verwendet werden kann, um Holz zu ersetzen, und die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von Verstärkungselementen; Anwenden von Spannungskräften an den besagten Verstärkungselementen, wobei vorgespannte Verstärkungselemente erschaffen werden; Mischen einer Zusammensetzung umfassend zementartiges Material, Fasern und partikuläre Materialen niedriger Dichte; und Formen der besagten Zusammensetzung um die besagten vorgespannten Verstärkungselemente in eine ausgewählte Form eines Konstruktionselements.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die besagten Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehen aus Metallfasern, Primärfasern und recycelten Teppichfasern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die besagte Zusammensetzung mindestens ein Polymer beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die besagte Zusammensetzung Sand, Härtemittel und Betonzuschlag enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die besagten partikulären Materialen niedriger Dichte ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Perlit, Wurmstein, Glasperlen und Synthetikschaum.
Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Konstruktionselements, das verwendet werden kann, um Holz zu ersetzen, wobei dieses Verfahren folgende Schritte umfasst: Bereitstellen von Verhärtungselementen; Mischen einer Zusammensetzung, die zementartiges Material, Fasern und partikuläre Materialen niedriger Dichte enthält; Formen der besagten Zusammensetzung um die Verstärkungselemente in eine ausgewählte Form eines Konstruktionselements; und Anwenden von Spannungskräften an den besagten Verstärkungselementen, wodurch gespannte Verstärkungselemente erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt der Anwendung von Spannungskräften vor dem Formen der Zusammensetzung durchgeführt wird, wodurch Vorspannung der Verstärkungselemente geschafft wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der besagte Schritt der Anwendung von Spannungsgewalten nach dem Formen der Zusammensetzung durchgeführt wird und wobei die Verstärkungselemente nachgespannt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die ausgewählte Form des Konstruktionselements ein Pfeilerkopf mit einer flachen Oberfläche und mindestens einer Stützrippe, die unterhalb der besagten Oberfläche reicht, ist.
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend den Schritt des Positionierens der besagten Verstärkungselemente innerhalb der Stützrippe.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die besagten Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metallfasern, Primärfasern und recycelten Teppichfasern.
Verfahren zur Herstellung von künstlichem Holz, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer ersten synthetischen Zusammensetzung einer ersten Dichte; Bereitstellen einer zweiten synthetischen Zusammensetzung einer zweiten Dichte, wobei die Dichte weniger dicht als die der ersten Dichte ist; Formen einer synthetischen Zusammensetzung um die Verstärkungselemente herum um eine unvollständige Form zu bilden; Formen der zweiten synthetischen Zusammensetzung um die Verstärkungselemente herum zur Erzeugung eines Teils des Kunstholzes.
Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend den Schritt des Vorspannens der Verstärkungselemente während der Formung der ersten synthetischen Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend den Schritt des Vorspannens der Verstärkungselemente während der Formung der zweiten synthetischen Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste und die zweite synthetische Zusammensetzung eine Mischung von zementartigem Material, Fasern und einem härtbaren Polymer enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die besagten Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Metallfasern, Primärfasern und recycelten Teppichfasern.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste synthetische Zusammensetzung partikuläre Materialen niedriger Dichte in einer ersten Konzentration und die zweite synthetische Zusammensetzung partikuläre Materialen niedriger Dichte in einer zweiten Konzentration, die größer ist als die erste Konzentration, enthält.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die partikulären Materialen niedriger Dichte ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Perlit, Wurmstein, Glasperlen und Plastikschaumperlen.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste synthetische Zusammensetzung und die zweite synthetische Zusammensetzung Sand, Härtemittel und Betonzuschlag enthalten.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste und die zweite synthetische Zusammensetzung zementartiges Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zement, Pozzolanzement, Flugstaub und fein gemahlener Asche enthalten.