DE19729058A1 - Composite element and method for its production - Google Patents
Composite element and method for its productionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus mindestens einer Holzschicht und einer mit dieser verbundenen Beton- oder Mörtelschicht bestehen den Verbundelements sowie ein nach dem Verfahren herge stelltes Verbundelement.The invention relates to a method for manufacturing one with at least one layer of wood and one with this connected concrete or mortar layer the composite element and one according to the method provided composite element.
Holz-Beton-Verbundkonstruktionen stellen eine gemischte Bauweise dar, bei der die Querschnitte von Stützbautei len aus den beiden unterschiedlichen Materialien Holz und Beton bestehen, die meist durch mechanische Verbin dungsmittel nachgiebig miteinander verbunden sind. Bei der überwiegenden Anzahl der Anwendungen von Holz-Be ton-Verbundkonstruktionen befindet sich der Beton in der Biegedruckzone und das Holz in der Biegezugzone ei nes Biegetragelements. Damit können die Eigenschaften der beiden Baustoffe optimal ausgenutzt werden. Die Fe stigkeit und Steifigkeit des Betons sind bei Druckbean spruchung am größten. Wird Holz in der Zugzone einge setzt, so entfällt der in üblichen Stahlbetonquer schnitten vorhandene Beton in der Zugzone, der im ge rissenen Zustand nicht mitträgt und lediglich eine Be lastung darstellt. Dadurch können Querschnitte entste hen, die bei einem vergleichsweise geringen Eigenge wicht eine hohe Steifigkeit aufweisen. Die Tragfähig keit derartiger Konstruktionen wird beispielsweise im Vergleich mit einer reinen Holzbalkendecke etwa verdop pelt, die Biegesteifigkeit erreicht die drei- bis vier fachen Werte. Durch die Verwendung von Holz-Beton-Ver bunddecken wird die Nachgiebigkeit der Decke, die bei reinen Holzdecken oft als störend empfunden wird, deut lich verringert. Zudem ist die Dämpfung von Schwingun gen bei Holz-Beton-Verbunddecken wesentlich ausgepräg ter als bei Holzdecken, so daß Schwingungsnachweise für den Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit sehr viel leichter zu erfüllen sind. Durch das Aufbringen einer Betonplatte auf bestehende Holzbalkendecken wird auch der Schallschutz verbessert. Wegen der deutlich höheren Masse des Betons wird einerseits die Luftschallübertra gung verringert, andererseits wird durch die größeren Dämpfungswerte der Verbunddecke auch die Körperschall übertragung reduziert. Schließlich stellt die Beton platte bei einer Brandbeanspruchung eine wirksame Barriere gegen Feuerausbreitung dar. Damit wird der Feuerwiderstand der Konstruktion im Vergleich zu einer reinen Holzbalkendecke verbessert. Die Holzbalken selbst weisen außerdem eine größere Feuerwiderstands dauer auf als entsprechende Stahl- oder Stahlbetonfer tigteilträger.Wood-concrete composite structures represent a mixed Construction method in which the cross sections of support structure len from the two different materials wood and concrete, mostly through mechanical connection are resiliently connected. At the predominant number of uses of Holz-Be ton composite structures, the concrete is in the bending pressure zone and the wood in the bending tension zone bending support element. So that the properties of the two building materials can be optimally used. The Fe The strength and rigidity of the concrete are in the case of pressure beans greatest. If wood is inserted in the train zone sets, it is not necessary in the usual reinforced concrete cross cut existing concrete in the draft zone, which in ge torn condition and only a loading represents burden. This can result in cross sections hen that with a comparatively low Eigenge important high rigidity. The load-bearing speed of such constructions is for example in About doubled compared to a pure wooden beam ceiling pelt, the bending stiffness reaches three to four fold values. By using wood-concrete-ver the elasticity of the blanket, which at pure wooden ceilings is often perceived as annoying Lich reduced. In addition, the damping of vibrations in wood-concrete composite ceilings ter than with wooden ceilings, so that vibration proof for the serviceability limit state very much are easier to accomplish. By applying one Concrete slab on existing wooden beam ceilings will also noise protection improved. Because of the significantly higher The airborne sound transmission is the mass of the concrete reduced, on the other hand, the larger Damping values of the composite ceiling also the structure-borne noise transmission reduced. Finally, the concrete poses effective in case of fire Barrier against fire spreading Fire resistance of the construction compared to one pure wooden beam ceiling improved. The wooden beams themselves also have greater fire resistance lasts as a corresponding steel or reinforced concrete part carrier.
Bei einem aus der EP-0 432 484 B1 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Holz-Beton-Verbundelements wird der Verbund zwischen der Holzschicht und der Beton schicht durch in die Holzschicht eingeschraubte und über diese überstehende Armierungsschrauben erreicht. Hierzu wird auf eine freie Oberfläche einer Holzdecke zunächst eine Plastikfolie vollflächig ausgebreitet, die den später aufzugießenden Beton vollständig von der Holzoberfläche trennt, so daß keine Feuchtigkeit von dem Frischbeton in das Holz gelangen kann. Nach dem Auflegen der Plastikfolie werden die Armierungsschrau ben in die tragenden Holzbalken der Holzdecke einge schraubt, wobei ein Teil der Schaftlänge der Armie rungsschrauben über die Holzbalken überstehend ver bleibt. Auf die derart vorbereitete Holzdecke wird dann der Frischbeton gegossen, so daß nach dem Aushärten des Betons ein punktueller Verbund zwischen der Holzschicht und der Betonschicht entsteht. Bei diesem Verfahren wird als nachteilig empfunden, daß der Verbund zwischen der Holzschicht und der Betonschicht nicht vollflächig erfolgt. Die Belastbarkeit einer derartigen Konstruk tion ist gegenüber einem vollflächigen Verbund erheb lich reduziert.In a method known from EP-0 432 484 B1 for the production of a wood-concrete composite element the bond between the wood layer and the concrete layer screwed into the wood layer and reached via these protruding reinforcement screws. For this, a free surface of a wooden ceiling is used first spread a plastic sheet over the entire surface, which completely removes the concrete to be poured on later from the Wood surface separates so that no moisture from the fresh concrete can get into the wood. After this The reinforcement screw will be placed on top of the plastic film ben into the supporting wooden beams of the wooden ceiling screws, part of the shaft length of the armie Protective screws protruding beyond the wooden beams remains. Then on the prepared wooden ceiling the fresh concrete poured so that after the hardening of the Concrete is a selective bond between the wood layer and the concrete layer is created. With this procedure is perceived as disadvantageous that the bond between the wood layer and the concrete layer not all over he follows. The resilience of such a construct tion is significant compared to a full-area network reduced.
Weiterhin ist es bekannt, eine vorgefertigte Betonplat te auf eine freie Holzoberfläche aufzukleben. Dies ist praktisch nur bei vorzufertigenden Holz-Beton-Verbund elementen sinnvoll, da es unmöglich ist, großflächige, vorgefertigte Betonplatten in bereits bestehende Gebäu de einzubringen. Da die einander zugewandten Oberflä chen der Holzschicht und der Betonschicht immer eine gewisse Unebenheit aufweisen, entstehen zudem kleine Hohlräume zwischen der Holzschicht und der Beton schicht, so daß auch hier kein vollflächiger Verbund gewährleistet ist.Furthermore, it is known to use a prefabricated concrete slab stick on a free wooden surface. This is practically only with prefabricated wood-concrete composite elements makes sense, since it is impossible to prefabricated concrete slabs in existing buildings de to bring. Since the facing surfaces the wood layer and the concrete layer always one small bumps also arise Cavities between the layer of wood and the concrete layer, so that here too no full-surface composite is guaranteed.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Ver fahren zur Herstellung eines Holz-Beton-Verbundelements vorzuschlagen, das einfach durchzuführen ist und einen vollflächigen Verbund zwischen der Holzschicht und der Betonschicht gewährleistet. Weiterhin besteht die Auf gabe darin, ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verbundelement bereitzustellen, das eine höhere Belastbarkeit als herkömmliche Verbundelemente aufweist.The object of the invention is therefore a Ver drive to manufacture a wood-concrete composite element propose that is easy to do and one full-surface bond between the wood layer and the Concrete layer guaranteed. Furthermore there is the gave in one according to the inventive method Provided composite element to provide a higher resilience than conventional composite elements having.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentan sprüchen 1 und 10 genannten Merkmalskombinationen vor geschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil dungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.To solve this problem, the in the patent say 1 and 10 combinations of features beaten. Advantageous refinements and training The invention is derived from the dependent Claims.
Die Erfindung geht vor allem von dem Gedanken aus, daß ein vollflächiger Verbund zwischen der Holzschicht und der Betonschicht auf einfachste Weise dann erreichbar ist, wenn der Frischbeton unter Zwischenschaltung einer Klebstoffschicht direkt auf die Holzschicht gegossen wird. Gemäß der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß auf eine freie Oberfläche der Holzschicht ein Klebstoff in pastöser Konsistenz unter Bildung einer Klebstoff schicht flächendeckend aufgetragen wird, daß auf die Klebstoffschicht hydraulischer Frischbeton oder Frisch mörtel aufgegossen und unter Bildung der Beton- oder Mörtelschicht flächendeckend auf dieser verteilt wird und daß die Klebstoffschicht und die Beton- oder Mör telschicht in einer zeitweilig gemeinsamen Aushärtphase unter Erzeugung einer großflächigen Verbindung zwischen den Schichten zur Aushärtung gebracht werden. Wenn der hydraulische Frischbeton oder Frischmörtel auf die noch nicht ausgehärtete Klebstoffschicht aufgegossen wird, dringen Bestandteile des Betons, insbesondere darin enthaltene Kieselsteine, in die Klebstoffschicht ein und führen somit zu einer Verzahnung zwischen den Schichten. Durch das Aufgießen des Frischbetons oder Frischmörtels in flüssiger Form wird auf diese Weise in jedem Fall ein vollflächiger Verbund erreicht.The invention is based primarily on the idea that a full area bond between the wood layer and the concrete layer can then be reached in the simplest way is when the fresh concrete with the interposition of a Pour adhesive layer directly onto the wood layer becomes. According to the invention it is therefore proposed that an adhesive on a free surface of the wood layer in pasty consistency with the formation of an adhesive that is applied to the entire layer Adhesive layer of hydraulic fresh concrete or fresh poured mortar and forming the concrete or Mortar layer is spread all over this and that the adhesive layer and the concrete or mortar in a temporarily joint curing phase creating a large-area connection between the layers are cured. If the hydraulic fresh concrete or fresh mortar on the still pouring uncured adhesive layer, penetrate components of the concrete, especially in it contained pebbles in the adhesive layer and thus lead to a connection between the Layers. By pouring the fresh concrete or Fresh mortar in liquid form is in this way in any case a full-area bond is achieved.
Bevorzugt wird der Klebstoff mit einer Schichtdicke von 0,1 bis 0,8 mm auf die Holzoberfläche aufgetragen. Eine derart geringe Schichtdicke ist bereits ausreichend, um die notwendige Verzahnung des Frischbetons mit der Klebstoffschicht zu erreichen. Der Klebstoff kann auf die Holzoberfläche aufgespritzt, aufgewalzt oder aufge spachtelt werden, letzteres vorzugsweise mittels eines Zahnspachtels, der der Klebstoffschicht eine Oberflä chenrauhigkeit vermittelt, die den Verzahnungseffekt noch weiter unterstützt. Als Klebstoff wird bevorzugt ein Zweikomponentenkleber aus der Gruppe der Epoxidhar ze oder Polyurethanharze verwendet. Derartige Klebstof fe sind hinreichend wasserunempfindlich, so daß die Klebstoffschicht beim Aufgießen des Frischbetons oder Frischmörtels erhalten bleibt. Der pastöse Klebstoff sollte hinreichend streichfähig, aber nicht zu dünn flüssig sein, so daß er beim Aufbringen des Frischbe tons oder Frischmörtels von diesem nicht von der Holz oberfläche verdrängt wird. Der Klebstoff sollte daher beim Aufbringen auf die Holzoberfläche und beim an schließenden Aufbringen des Frischbetons oder Frisch mörtels eine Viskosität von 20 bis 600 Pa.s aufweisen.The adhesive is preferred with a layer thickness of 0.1 to 0.8 mm applied to the wood surface. A such a thin layer thickness is already sufficient to the necessary interlocking of the fresh concrete with the Reach adhesive layer. The glue can stick on sprayed on, rolled on or rolled up the wooden surface spatulas, the latter preferably using a Toothed spatula, the surface of the adhesive layer roughness imparted the toothing effect still supported. The preferred adhesive a two-component adhesive from the group of Epoxidhar ze or polyurethane resins used. Such adhesive fe are sufficiently insensitive to water so that the Adhesive layer when pouring the fresh concrete or Fresh mortar remains intact. The pasty glue should be sufficiently spreadable, but not too thin be liquid so that when applying the freshbe tons or fresh mortar from this not from the wood surface is displaced. The adhesive should therefore when applied to the wooden surface and when closing application of fresh concrete or fresh mortars have a viscosity of 20 to 600 Pa.s.
Um sicherzustellen, daß sich beim Aufgießen des Frisch betons oder Frischmörtels keine Luftblasen bilden, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens vor, daß die Beton- oder Mörtelschicht vor dem Aushärten vorzugsweise durch Rütteln verdichtet wird.To ensure that when pouring the fresh concrete or fresh mortar do not form air bubbles, provides a preferred embodiment of the method, that the layer of concrete or mortar before curing is preferably compacted by shaking.
Eine weitere Steigerung der Festigkeit und Belastbar keit des Verbundelements wird dadurch erreicht, daß beim Aufbringen des Frischbetons oder Frischmörtels Bewehrungsmaterial, wie Baustahl oder Fasermaterial, in die Beton- oder Mörtelschicht eingebettet wird.A further increase in strength and resilience speed of the composite element is achieved in that when applying fresh concrete or fresh mortar Reinforcement material, such as structural steel or fiber material, in the layer of concrete or mortar is embedded.
Elektrische Leitungen und Sanitärrohre werden üblicher weise unter Putz verlegt. Um dies zu erleichtern, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsge mäßen Verfahrens vorgesehen, daß bereits beim Aufbrin gen des Frischbetons oder Frischmörtels Leerrohre für die Elektro- und/oder Sanitärinstallation in die Beton- oder Mörtelschicht eingebettet werden.Electrical lines and sanitary pipes are becoming more common wisely laid under plaster. To make this easier according to a preferred embodiment of the fiction Appropriate procedure provided that already at Aufbrin empty pipes for fresh concrete or fresh mortar the electrical and / or sanitary installation in the concrete or mortar layer can be embedded.
Um eine Deckungsgleichheit der Beton- bzw. Mörtel schicht mit der Holzschicht zu erreichen, wird die Holzschicht vorteilhafterweise in eine abnehmbare Scha lung für den Frischbeton oder Frischmörtel eingelegt oder mit einer solchen Schalung versehen.To ensure that the concrete or mortar is congruent to reach the layer with the wood layer Layer of wood advantageously in a removable Scha for fresh concrete or fresh mortar or provided with such formwork.
Das erfindungsgemäße Verbundelement besteht im wesent lichen aus Holz und Beton- oder Zementmörtel mit minde stens einer Holzschicht und einer Beton- oder Mörtel schicht und einer zwischen der Holzschicht und der Be ton- oder Mörtelschicht angeordneten, dünnwandigen Haftbrücke aus einem Zweikomponenten-Kunstharzkleber. Die dünnwandige Haftbrücke sollte dabei eine Wandstärke von 0,1 bis 0,8 mm aufweisen und kann aus einem Zwei komponenten-Epoxidharzkleber oder einem Zweikomponen ten-Polyurethankleber bestehen. Zur weiteren Erhöhung der Belastbarkeit des Verbundelements kann in die Be ton- oder Mörtelschicht eine vorzugsweise aus Baustahl oder Fasermaterial bestehende Bewehrung eingebettet sein. Zusätzlich können in die Beton- oder Mörtel schicht Leerrohre für die Elektro- und/oder Sanitärin stallation eingebettet sein.The composite element according to the invention consists essentially made of wood and concrete or cement mortar with at least at least one layer of wood and a concrete or mortar layer and one between the wood layer and the bed clay or mortar layer arranged, thin-walled Adhesive bridge made from a two-component synthetic resin adhesive. The thin-walled adhesive bridge should have a wall thickness from 0.1 to 0.8 mm and can consist of two component epoxy resin adhesive or a two-component ten-polyurethane adhesive exist. For further increase the resilience of the composite element can be in the Be layer of clay or mortar, preferably made of structural steel or existing reinforcement embedded in fiber material his. In addition, in the concrete or mortar layer empty pipes for the electrical and / or sanitary installation be embedded.
Gemäß einer bevorzugten Verwendung des erfindungsge mäßen Verfahrens wird dieses zur Herstellung von vorge fertigten Decken-, Boden- oder Wandelementen für Gebäu de, insbesondere für Fertighäuser angewandt.According to a preferred use of the fiction According to the method, this is used for the production of pre made ceiling, floor or wall elements for buildings de, especially used for prefabricated houses.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher dargestellt und erläutert. Es zeigenIn the following the invention with reference to the drawing shown and explained in more detail. Show it
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbundelement; Fig. 1 a cross section through an inventive composite element;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des Verbundele ments gemäß Fig. 1 im Bereich der Haftbrücke. Fig. 2 shows an enlarged section of the composite element according to FIG. 1 in the area of the adhesive bridge.
Das in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 10 be zeichnete Verbundelement besteht im wesentlichen aus einer Holzschicht 12 und einer Beton- oder Mörtel schicht 14, die mittels einer Klebstoffschicht 16 flä chig mit der Holzschicht 12 verbunden ist. Der Kleb stoff 16 ist auf die Holzoberfläche in einem pastösen Zustand aufgespritzt, aufgewalzt oder aufgespachtelt und weist eine sehr geringe Schichtdicke im Bereich von etwa 0,5 mm auf. Die Beton- oder Mörtelschicht 14 ist auf die Klebstoffschicht 16 aufgegossen, so lange diese noch nicht ausgehärtet ist. Hierdurch kommt es, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, zu einem Ein dringen von gröberen Bestandteilen der Beton- oder Mör telschicht 14 in die Klebstoffschicht 16 bzw. zu einer gewissen Durchmischung der beiden Schichten, wodurch sich nach dem Aushärten beider Schichten eine über die gesamte Fläche wirksame, haftvermittelnde Verzahnung ergibt.The shown in the drawing, a total of 10 be marked composite element consists essentially of a wood layer 12 and a concrete or mortar layer 14 , which is connected by surface with an adhesive layer 16 to the wood layer 12 . The adhesive 16 is sprayed onto the wooden surface in a pasty state, rolled on or filled and has a very small layer thickness in the range of about 0.5 mm. The concrete or mortar layer 14 is poured onto the adhesive layer 16 as long as it has not yet hardened. This results, as can be seen in particular from FIG. 2, in a penetration of coarser constituents of the concrete or mortar layer 14 into the adhesive layer 16 or to a certain degree of mixing of the two layers, which results in a hardening of both layers the entire surface provides effective, adhesion-promoting interlocking.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin dung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus mindestens einer Holzschicht und einer mit dieser ver bundenen Beton- oder Mörtelschicht bestehenden Verbund elements sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Ver bundelement. Um eine hohe Belastbarkeit des Verbundele ments durch eine vollflächige Haftung der Beton- oder Mörtelschicht auf der Holzschicht zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß auf eine freie Oberfläche der Holzschicht 12 ein Klebstoff 16 in pa stöser Konsistenz unter Bildung einer Klebstoffschicht flächendeckend aufgetragen wird. Anschließend wird auf die Klebstoffschicht 16 hydraulischer Frischbeton oder Frischmörtel aufgegossen und unter Bildung der Beton- oder Mörtelschicht 14 flächendeckend auf dieser ver teilt. Die Klebstoffschicht 16 und die Beton- oder Mör telschicht 14 werden in einer zeitweilig gemeinsamen Aushärtphase unter Erzeugung einer großflächigen Ver bindung zwischen den Schichten zur Aushärtung gebracht.In summary, the following can be stated: The invention relates to a method for producing a composite element consisting of at least one layer of wood and a concrete or mortar layer connected thereto, and a composite element produced by the method. In order to achieve a high load capacity of the Verbundele ments using full-surface adhesion of the concrete or mortar layer on the layer of wood, the invention is proposed according to that 12 an adhesive is applied coverage in pa stöser consistency to form an adhesive layer 16 on a free surface of the wood ply . Hydraulic fresh concrete or fresh mortar is then poured onto the adhesive layer 16 and is distributed over the entire area to form the concrete or mortar layer 14 . The adhesive layer 16 and the concrete or mortar layer 14 are brought in a temporarily joint curing phase to produce a large-area connection between the layers for curing.
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