DE2334489A1

DE2334489A1 - Verbundbauelement fuer waende, daecher etc. und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE2334489A1
Application number: DE19732334489
Authority: DE
Inventors: Dieter Kleinsteuber
Original assignee: Kleinsteuber & Co
Current assignee: Kleinsteuber & Co
Priority date: 1973-07-06
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1975-02-20
Also published as: DE2334489C3; DE2334489B2

Description

Dr. E. Boettner Dlpl.-Ing. H.-J. MuUeB

Dr. Tb. Berendt ττ _T,, /_TT DB Iu Uneben 80 HJM/Ü

Liwita a«llin-Sir. 38, Tel. 47 51 SS *> O O / / O

Pa. Kleinsteuber & Co. Fabrikation synthetischer Drahtseile, 8455 Parsberg, Industriestraße 5-6

Verbundbauelement für Wände, Dächer etc«, und Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung/erug bezieht sich auf ein Verbundbauelement für Wände, Dächer und Bodenabdeckungen unter Verwendung von mineralischen Zuschlag— bzw. Füllstoffen, wie Quarzsand, und Bindemitteln mit einem aus Bimsbeton oder Gasbeton bestehenden Grundkörper und einem Abdeckkörper sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung»

Im Zuge rationeller Bautechnik werden beispielsweise Hallenkonstruktionen insbesondere für gewerbliche Zwecke im Stahlkonstruktionsbau errichtete Die Stahlträger werden durch die verschiedensten Bauelemente ausgefacht, um die Wände und Dächer zu vervollständigen. Derartige Bauelemente sind vielfach Backsteine, Hohllochsteine, Bimsbeton- oder Gasbetonelemente, Asbestzement- und Kunststoffplatten etc Durch den hohen Lufteinschluß haben sich Bims- und Gasbeton als gute,; thermische Isolatoren ausgezeichnet; außerdem ist es möglich,

5 0 9 8 0 8/1057

233U89

diese mit Stahlarmierungen zu versehen, um ihnen die erforderliche Festigkeit zu verleihen« Der Nachteil dieser Bauelemente besteht jedoch darin, daß sie ihre guten Eigenschaften verlieren, wenn sie feucht werden. So ist es erforderlich, daß insbesondere die dem Wetter ausgesetzte Außenseite dieser Bauelemente gut geschützt wird, wozu man sie verputzt bzw. mit einer Dachhaut oder Platten verkleidet_o Darüber hinaus müssen die Spalten zwischen den Verkleidungselementen gut abgedichtet werden, da Bims- und Gasbeton hygroskopisch ist und Feuchtigkeit rasch aufsaugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Bauelement unter Verwendung von Bims- oder Gasbeton zu schaffen, das mit einer Verkleidung bzw. einem Abdeckkörper verbunden ist, der den Bimsbeton bzw. Gasbeton- Grundkörper gegen das Eindringen von Feuchtigkeit schützt. Dabei soll das Verbundbauelement auf verhältnismäßig einfache Weise herstellbar sein, sich durch hohe Festigkeit auszeichnen, eine möglichst glatte geschlossene, dem Wetter ausgesetzte Außenseite aufweisen und sich durch gute Verbundeigenschaften auszeichnen, d_oh_e weitgehend risse- und spannungsfrei sein.

DieErfindung besteht darin, daß der Abdeckkörper in einen Anteil von

85 - 92 ⁽fo mineralischen Zuschlag- bzw. Füllstoffen und

509808/1057

8 - 15 > Kunststoff-Bindemittel (jeweils auf den Abdeckkörper bezogen)

mit der Maßgabe aufgeteilt ist, daß die Zuschlagbzw,, Füllstoffe aus einem breiten Korngrößenspektrum ausgewählt und insb. derart ungleichmäßig über die Wandstärke des Abdeckkörpers verteilt sind, daß die Zuschlag- bzwo Füllstoffe größeren Korns im wesentlichen in der Nähe der Grenzschicht zum Grundkörper und der Kunststoff bevorzugt in der Nähe der dem Grundkörper abgewandten Außenseite angeordnet sind.

Der Abdeckkörper ist hierbei ungleichmäßig aufgebaut, in dem der Anteil der Zuschlag- bzw. Füllstoffe größeren Korns in Richtung zum Grundkörper aus Bimsbeton bzw, Gasbeton zunimmt, während andererseits der Anteil von Kunststoff von diesem Schichtbereich größeren Korns in liichtung zur Außenseite zunimmt« Dabei versteht sich,daß unmittelbar an der Grenzschicht zwischen dem Abdeckkörper und dem Grundkörper eine ausreichende Menge Kunststoff vorhanden ist, die bevorzugt sogar größer ist als der Kunststoffanteil in der Nachbarschicht des Abdeckkörpers, die bevorzugt Zuschlag- bzw. Füllstoffe größeren Korns beinhaltet.

Es hat sich gezeigt, daß ein derartiges Verbundbauelement nicht nur auf einfache Weise herstellbar ist, wie dies noch im folgenden an Hand eines Beispiels beschrieben wird, sondern vor allem die obengenannte

509808/1057

Aufgabe hervorragend löst. Die Verbundwirkung ist hervorragend, obwohl so völlig unterschiedliche Materialien wie Bims- und Gasbeton auf der einen Seite und mit Kunststoffbindemitteln gebundenen Zuschlag- bzw« Füllstoffe andererseits verwendet sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber bekannten Fassadenplatten, die wegen ihrer nicht zu großen Elastizität eine erhebliche Mindestwandstärke haben müssen, damit sie beim Transport und auch insbesondere beim hängenden Einbau durch ihr Eigengewicht nicht zerbrechen, besteht darin, daß die Wandstärke des erfindungßgemäßen Verbundbauelements wesentlich niedriger gewählt werden kann, da der spezielle Abdeckkörper dem Verbundbauelement eine verbesserte Elastitzität verleiht. So ist es möglich, Verbundbauelemente bis zu etwa 6 m Länge ohne Schwierigkeiten herzustellen und ohne Bruchgefahr zu transportieren und zu montieren.

Eine Versiegelung der äußeren bzw. der wetterzugewandten Oberfläche des Verbundbauelements, d_oh. der freien Außenseite des Abdeckkörpers, ist nicht erforderliche

Besonders bevorzugt wird eine spezielle Mischung der Zuschlag- bzw. der Füllstoffe im Abdeclckörper derart, daß etwa 30 ^ eine Siebkennziffer bis zu 0,4, etwa 60 <fo eine Siebkennziffer zwischen 0,7 und 1,2 und etwa 10 f> eine Siebkennziffer zwischen 1 ,5 und 3 aufweisen« Hierbei empfiehlt es sich für die erste

509808/1057

233U89

— .> —

Kategorie bis zu einer Siebkennziffer von 0,4 feinen Quarz, für die zweite Kategorie der Sieblcennziffer zwischen 0,7 und 1,2 gröberen Quarz und für die dritte Kategorie der Sieblcennziffer zwischen 1,5 und 3 Basaltkörner zu verwenden« Als Kunststoffbindemittel wird Polyesterharz

bevorzugt. Ein derartiges Verbundbauelement hat sich bezüglich Festigkeit, Herstellungspreis, Elastizität und Maßgenauigkeit hervorragend bewährt. Auch Epoxydharz ist ein gutes Kunststoffbindemittel für die Zwecke der Erfindung, Ein weiterer Vorteil besteht in dem vorzüglichen Korrosionswiderstand, gegen aggressive Flüssigkeiten, Gase Uodgl« bei Verwendung solcher Zuschlag- und Füllstoffe sowie Kunststoffe, wodurch das Verbundbauelement als Bodenabdeckung gut geeignet ist.

Es empfiehlt sich, den Kunststoffanteil etwa. 1,3 bis 2 '/j über der erforderlichen Bindemittelmenge zu halten, "Erforderlich" in diesem Zusammenhang bedeutet diejenige Bindemittelmenge, die dem Verbundbauelement in Verbindung mit den Zuschlag- bzw. Füllstoffen die erxvünschten Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften verleiht. Das Verbundbaueletnerit ist auch i-osistent gegen UV-Bestrahlung, und es besteht daher nicht die Gefahr, daß es ntich langjähriger Lagerung im Freien und langjähriger Sonnenbestrahlung zerstört wird»

Das Verbundbauelement läßt sich ohne üchwierig-lceiten bohren und sägen, so daß es an der Baustelle auch mit verhältnismäßig einfachen Mitteln an die erforderliche

509808/1057

— ο —

Baulänge bzw. Baubreite angepaßt werden kann.

Eine besonders gute Verbundwirkung wird dann erreicht, wenn der G-rundkörper an der Grenzschicht rauh ausgebildet ist. Dies ist bei derartigen Bimsbeton- bzw. Gasbetongrundkörpern in der Regel der Fall, Die rauhe Oberfläche an der Grenzschicht bildet dann nicht nur eine vergrößerte Oberfläche, für die Kunststoffbindemittel, sondern gleichzeitig eine mechanische Verankerungsmöglichkeit für die insbesonderen grobkörnigeren Füll- und Zuschlagstoffe des Abdeckkörpers, insbesondere Basaltsplit„ Diese Verbundwirkung wird insbesondere dadurch erreicht, daß zuerst die Ausgangsstoffe des Abdeckkörpers in einer Form gerüttelt werden, so daß sich selbständig die gröberen Körner an den oberen Schichten ansammeln und dann beim Aufsetzen des Bimsbeton- bzw. Gasbetongrundkörpers die erwünschte mechanische Verankerung ergeben. Der sich auf dem noch nicht festen in der Form befindlichen Abdeckkörper sammelnde Kunststoff dringt dabei rasch in die Grenzschichten des Grundkörpers ein, da dieser von Natur aus verhältnismäßig porig ist. Sofern das Rütteln noch einige Zeit fortgesetzt wird, verbessert sich die Verbundwirkung; dabei gelangt der Grundkörper U₀TJ. e.in kleines Stück weit in den Abdeckkörper hinein. Durch Zugabe von Beschleunigern wird das Aushärten bzw. Auspolymerisieren beschleunigt. Es beträgt etwa 10 Minuten bis 6 Stunden. Sofern Wärme hinzugeführt wird, kann dieser Vorgang zusätzlich beschleunigt werden.

Für viele Anwendungsfälle empfiehlt es sich, das Verbundbauelement insbesondere am Hand des Abdeckkörpers

509808/1057

mit einem Dichtungselement zu versehen, das die Fugen zwischen benachbarten Verbundbauelementen nach der Montage abdichtet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Dichtungselement einen ankerförmigen Querschnitt aufweist, dessen Arme sich an die glatte Außenseite des Abdeckkörpers anlegen, und dessen von den Armen abgewandtes Schaftende einen durch Druckmittel aufweitbaren Hohlraum aufweist. Die Dehnung des Dichtungselementes beträgt vorzugsweise etwa 400 ^.

An Hand der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfinäuig im folgenden näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein für Wände verwendetes Verbundbauelement; Figo 2 ein für Dächer verwendetes Verbundbauelement;

Fig« 3 die Füllstoffaufteilung FA des Abdeckkörpers in Abhängigkeit von der Korngröße bzw. Siebkennziffer SK der Füll- bzw. Zuschlagstoffe;

Fig. 4 einen Teilschnitt an der Verbindungsstelle zweier Verbundbauelemente;

Fig. 5 ein Dichtungselement im schlaffen, noch nicht montierten Zustand und

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Herstellungsabschnitts des Verbundbauelements auf einem Rütteltisch,

509 8.0 8/1057

233U89

Gemäß Fig. 1 bestellt das Verbundbauelement aus dem Abdeckkörper 1 und dem Grundkörper 2₀ Rings um das Verbundbauelement läuft ein Dichtungsstreifen 3» der bereits beim Formen im Bereich, der Grenzschicht 16 zwischen dem Abdeckkörper 1 und dem Grundkörper 2 angebracht wurde« Die Außenseite h des Abdeckkörpers 1, die dem Yetter ausgesetzt wird, ist sehr glatt und bildet praktisch eine zusammenhängende Kunststoffschicht„ Innerhalb des Abdeckkörpers,1 sind Füll- bzw. Zuschlagstoffe größeren Korns, d.h. die gröberen Körner 5 bevorzugt in der Nä.he der Grenzschicht 16 angeordnet; sie befinden sich sogar teilweise in den Vertiei'ungen des Grundkörpers 2 an der Grenzschicht 16 und tragen auch zur mechanischen Verankerung der beiden Körper bei« Füllstoffe bzwo Zuschlagstoffe geringerer Korngröße, d.h. feinere Füllstoffe 6 sind in einem größeren Anteil zwischen der Zone mit bevorzugt gröberem Korn. 5 und der Außenseite 4 angeordnet. In diesem äußeren Bereich befindet sich auch der größte Anteil des Kunststoffbindemittels 7· Es versteht sich,daß die Zeichnung nur schematische Andeutungen macht; der Anteil an Füllbzw. Zuschlagstoffen ist weitaus größer als aus der Zeichnung ersichtlich. Die freie Außenseite 8 des Grundkörpers 2 ist weniger glatt, sondern rauh und ebenso wie der Grundkörper 2 selbst verhältnismäßig porig. Bei der Montage des Verbundbauelements werden diese an den Schmalseiten 20 neben- bzw. hinter- oder übereinander angeordnet, so daß sich die Dichtungselemente berühren und keine Nässe zu den porösen Grundkörpern 2 von außen gelangen kann.

509808/1057

Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Verbundbauelement hat durchlaufende Kanäle 10 im Grundkörper 2, durch die Armierungsstäbe gezogen werden können, falls das Verbundbauelement als Dachabdeckung versteift werden soll« In diesem Fall empfiehlt es sich, auch andere Dichtungselemente als das in Fig. 1 gezeigte Dichtungselement 'J zu verwenden, um zu vermeiden, daß sich Feuchtigkeit, insbesondere Hegenwasser, in den Itillen zwischen benachbarten Abdeckkörpern 1 und den Dichtungselementen sammelt.

Gemäß Fig. 3 sind die Füll- bzw. Zuschlagstoffe der Abdeckkörper 1 der Figuren 1 und 2 aus einem breiten Korngrößen-Spektrum ausgewählt; dabei nimmt Basalt korngrößenmäßig den breitesten Bereich ein, während anteilmäßig Grobquaxz mit einer Siebkennziffer zwischen 0,7 und 1,2 mit 60 <p beteiligt ist.

In Fig. h ist gezeigt, wie die als Dachelemente verwendeten Verbundbauelemente von Figo 2 im montierten Zustand abgedichtet sind. Als streifenförmige Dichtungselemente 11 dienen solche nach Fig. 5» die nach der Montage in ihrem Hohlraum 15 am verdickten Schaftende 14 aufgebläht sind, so daß sich die Arme 12 am anderen Ende des Schaftes 13 fest auf die Außenflächen k der benachbarten Abdeckkörper 1 anpressen. Obwohl Druckmittel, wie Preßluft«Druckflüssigkeit o.dgl», ein vorzügliches Mittel ist, um auf "schnellem Wege eine Abdichtung zu erzeugen, stehen selbstverständlich auch andere Mittel zur Verfügung.

- 10 -

509808/1057

Gemäß Fig. 6 befindet sich eine Form 17 auf einem Rütteltisch 18 eines Rüttlers 19. In die Form 1? werden die Ausgangsstoffe für den Abdeckkörper 1 eingebracht und durch Rütteln bildet sich zwangsläufig eine gextfisse schichtenähnlich verteilte Anordnung der verschiedenen Ausgangsstoffe aus. So sammeln sich die gröberen Körner 5 bevorzugt in den oberen Bereichen, während die größte Menge des Kunststoffs 7 und die kleineren Körner 6 sich bevorzugt im unteren Bereich anordnen, Allerdings bilden sich nach einiger Zeit des Rütteins gewissermaßen Lachen des als Kunststoff verwendeten Kunstharzes an der Oberseite« Diese Lachen werden durch das überschüssige Kunstharz gebildet, das durch die Rüttelverdichtung an die Oberfläche gelangt, da es spezifisch die leichteste Komponente darstellt, Während beim Polymerisieren derartige Harzlachen verschwinden, wenn lediglich der Abdeckkörper 1 allein hergestellt wurde, stehen sie beim Aufsetzen des Grundkörpers 2 zur Verfügung, um die Verbundwirkung an der Grenzschicht 16 zu verbessern» Es ist daher zweckmäßig, den Grundkörper 2 dann auf die noch weiche Schicht des Abdeckkörpers 1 aufzusetzen, wenn sich die Harzlachen gerade bilden» Es findet dann eine gute Benetzung der entsprechenden Oberfläche des Grundkörpers 2 und eine gute Vernetzung mit dessen Materialien statt. Die Verbindung kann als chemische und mechanische Verklammerung betrachtet werden«

Es versteht sich, daß das Verbundbauelement auch anders, beispielsweise gekrümmt geformt sein kann und nicht in ebener Form ausgebildet sein muß, was sich jedoch für die meisten Anwendungsfälle empfiehlt.

- 11 -

- Patentansprüche 509808/1057

Claims

233U89

Patentansprüche

1, Verbundbaueleraent für Wände, Dächer und Bodenabdeckungen unter Verwendung von mineralischen Zuschlag- bzw. Füllstoffen, wie Quarzsand, und Bindemitteln mit einem aus Bims- oder Gasbeton bestehenden Grundkörper und einem Abdeckkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeckkörper (i) in einem Anteil von

85 bis 92 fo mineralischen Zuschlag- bzw. Füllstoffen und

8 bis 15 $ Kunststoff-Bindemittel

mit der Maßangabe aufgeteilt ist, daß die Zuschlagbzw. Füllstoffe aus einem breiten Korngrößenspektrum ausgewählt und insbesondere derart ungleichmäßig über die Wandstärke verteilt sind, daß die Zuschlagbzw. Füllstoffe größeren Korns (5) im wesentlichen in der Nähe der Grenzschicht (1'6) zum Grundkörper (2) und der Kunststoff (7) bevorzugt in der Nähe der dem Grundkörper (2) abgewandten Außenseite (4) angeordnet sind.

2. Verbundbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 30 fo der Zuschlag- bzw. Füllstoffe eine Siebkennziffer bis zu 0,h, etwa 60 f₀ der Zuschlag- bzw. Füllstoffe eine Siebkennziffer zwischen 0,7 und 1,2 und etwa 10 fo der Zuschlagbzw. Füllstoffe eine Siebkennziffer zwischen 1,5 und 3 aufweisen«

- 12 -

509808/1057

3» Verbundbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralische Füllstoffe Quarz und Basalt dienen,,

4. Verbundbauelement nach Anspruch 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstoffe aus dem Bereich größten Korns (5) aus Basalt bestehen.

5· Verbundbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Polyesterharz als Kunststof^bindemittel dient.

6. Verbundbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kunststoff von etxira 1,5 bis 2 $ über der erforderlichen Bindemittelmenge.

7. Verbundbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) an der Grenzschicht(16) zum Abdeckkörper (1) rauh ausgebildet ist.

8. Verbundbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) ein Stück weit in den Abdeckkörper (1) eingerüttelt ist.

9. Verbundbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdeck-

- 13 -

509808/1057

körperlcörper (1) am Rand (20) mit einem Dichtungselement (3; 11) versehen ist.

10a Verbundbauelement nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (11) einen atikerförmigen Querschnitt aufweist, dessen Arme ( 12) sich an die glatte Außenseite (4) des Abdeckkörpers (1) anlegen und dessen von den Armen (12) abgewandtes Schaftende (14) einen aufweitbaren Hohlraum (15)
aufweist.

11. Verbundbauelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (11) eine Dehnung von etwa 400 jd aufweist,,

509808/1057

12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe für den Abdeckkörper (1) in einer Form (17) solange gerüttelt werden, bis sich die Zuschlag- bzw. Füllstoffe größeren Korns (5) im wesentlichen im oberen Schichtbereich angesammelt haben, daß dann der Grundkörper (2) auf die Schicht der Ausgangsstoffe des Abdeckkörpers (1) aufgesetzt wird, . und daß danach die Kunststoff-Bindemittel (7) ausgehärtet bzw« polymerisiert werden,

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2) auf die Schicht der Ausgangsstoffe des Abdeckkörpers (1) aufgesetzt wird, sobald sich auf deren Oberfläche Lachen des Kunststoffbindemittels (7) gebildet haben«

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgangsstoffen für den Abdeckkörper (1) Beschleuniger zugesetzt werden.,

15o Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht der Ausgangsstoffe des Abdeckkörpers (1) mindestens nach dem Aufsetzen des Grundkörpers (2) erwärmt wird«,

16, Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht der Ausgangsstoffe für den Abdeckkörper (1) auch noch nach dem Aufsetzen des Grundkörpers (2) eine Zeit lang weitergerüttelt wird.

509808/1057

-45·

Leer seife