DE2747673A1

DE2747673A1 - Baufertigteil

Info

Publication number: DE2747673A1
Application number: DE19772747673
Authority: DE
Inventors: Carl Chester Hiatt; Nils Fredrick Larson
Original assignee: HIATT LARSON CORP
Current assignee: HIATT LARSON CORP
Priority date: 1977-10-25
Filing date: 1977-10-25
Publication date: 1979-05-03

Description

BAUFERTIGTEIL
Die Erfindung bezieht sich auf Materialien und bauelemente oder Bestandteile zur Verwendung für Gebäude oder sonstige Bauten. Die Erfindung Dezieht sich insbesondere auf ein Fertigbauelement in Form einer Tafel oder einer ähnlichen Form, die insbesondere geeignet ist, zum bau von 'Xand-, Boden- und/oder Säulensystemen.
Herkömmlich werden vielfältige Formen von Gebäude- oder Bauelementen verwendet, die zur Bildung eines größeren Bauwerks verwendet werden. Derartige Elemente oder Fertigteile besitzen die Form von Platten, Tafeln, Paneelen oder Säulen und können aus zahlreichen verschiedenen Materialien hergestellt sein. beispielsweise kann eine Gebäudetafel oder ,platte vollständig vorgefertigt aus Beton oder einem ännlichen zementhaltigen Material bestehen. Eine derartige Bauplatte kann auch aus einer Kombination eines zementhaltigen Materials gebildet sein, das im Inneren mit Bewehrungen wie Holz- oder Metallstäben versehen ist. Es wurde auch scnon versucht, Bauplatten oder -elemente aus serschiedenen Kombinationen organischer Kunststoffmassen und Materialien herzustellen.
Ganz offensichtlich sind herkömmliche Bauelemente oder Bauplatten, die im wesentlichen aus Beton oder entsprechenden zementhaltigen Materialien bestehen, sehr fest oder haltbar bei Druckbelastung, sind jedoch schwierig zu handhaben wegen ihres großen Gewichts und besitzen weiter keine guten Isolier- bzw. Dämmeigenschaften. Herkömmliche Versuche, organische Kunststoffe, Holz und andere leichtgewichtige Materialien zur Herstellung von Bauelementen oder Bauplatten zu verwenden, ergaben zwar Erzeugnisse mit verbesserten Dämmeigenschaften gegenüber ihren Gegenstücken aus Beton oder zementnaltigem Material, zeigen jedoch nicht die den letzteren eigene Uruckbelastungsfestigkeit.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bauelement oder Baufertigteil anzugeben, das in hohem Maße Druckfestigkeit besitzt.
Zur Lösung der Aufgabe und zur Oberwindung der eingangs yenannten Nachteile wird ein Bauelement oder Baufertigteil vorgesehen, das vollständig aus einer kontinuierlichen Phase eines zementhaltigen Materials besteht, wobei die kontinuierliche Phase eine zusammenhängende Matrix einer ersten Dichte besitzt, die im wesentlichen vollständig mehrere Zonen niedrigerer Dichte umgibt, die innerhalb der Matrix verteilt sind. Die Matrix besteht aus einer Zusammensetzung, die ein zementhaltiges Material und eine diskontinuierliche Phase diskreter Teilchen, Fasern oder entsprechender Zusätze aufweist, die die Matrix mit einer kumulativen oder sich aufaddierenden durchschnittlichen hohen Dichte versehen. Die innerhalb der Matrix verteilten Zonen bestehen aus zementhaltigem Material, das darin verteilt eine diskontinuierliche Phase diskreter Teilchen, Fasern oder entsprechender Anordnungen von Materialien enthält, die die Zonen mit einer kumulativen durchschnittlichen niederen Dichte versehen. Das erfindungsgemäße Baufertigteil kann zahlreiche verschiedene Bau- oder Konstruktionsformen besitzen, wie eine flächige oder eine säulenförmige und kann zusätzlich mit in dem Matrix-Teil des Baufertigteils eingebetteten Bewehrungsgliedern versehen sein.
Durch die Erfindung wird so ein Baufertigteil geringen Gewichtes angegeben, das leicht handhabbar und bewegbar ist.
Weiter besitzt das erfindungsgemäße Baufertigteil gute Wärme- und Schalldämmeigenschaften. Schließlich ist das erfindungsgemäße Baufertigteil einfach aufgebaut und damit wirtschaftlich herzustellen.
Die Erfindung gibt also ein Baufertigteil in Form einer Tafel oder dergleichen Ausbildung an, das eine kontinuierliche Phase aus zementhaltigem Material besitzt, das eine verbundene oder zusammenhängende Matrix enthält, das eine erste Dichte aufweist, sowie mehrere, innerhalb der Matrix verteilte Zonen, wobei die Zonen eine zweite Dichte besitzen, die niedriger als die erste Dichte ist. Bewehrungsglieder können in Teilen der verbundenen oder zusammenhängenden Matrix eingebettet sein, damit das Baufertigteil oder Bauelement zusätzliche Festigkeit besitzt.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgeräBen Baufertigteiles, Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt 2-2 gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine vergr4Berte Aufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäBen Baufertigteils, wobei im Teilschnitt der innere Aufbau erkennbar ist, Fig. 4 einen vergrößerten Teillängsschnitt gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3 dieses Baufertigteils, Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt 5-5 gemäß Fig. 3, Fig. 6 perspektivisch das Baufertigteil gemäß Fig. 3 im teilzusarmengebauten Zustand, wobei die benachbarten Anordnungen in Strich-Punkt-Linien dargestellt sind, Fig. 7 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgeuäßen Baufertigteils, Fig. 8 einen Querschnitt längs der Linie 8-8 gemäß Fig. 7 und einen Teilschnitt zur Darstellung verschiedener Ebenen dieses Baufertigteiis, Fig. 9 perspektivisch eines der Bauteile für das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Baufertigteil.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist ein erstes Ausführungs-Deispiel eines erfindungsgemäßen Baufertigteils in Form einer Tafel 1 dargestellt, die eine relativ flache oder flächige Ausbildung besitzt. Die Tafel 1 enthält eine verbundene oder zusammenhängende Matrix, kurz Verbundmatrix 3, die mehrere darin eingebettete Zonen 5 vollständig umgibt und umschließt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der allgemein flächige Aufbau der Tafel 1 wirksam mit drei kontinuierlichen Matrixschichten 3a 3b und 3c verstehen, wobei sich die Matrixschichten 3a, 3b, 3c zu den Enden der Tafel 1 erstrecken. Die Verbundmatrix 3 besteht im wesentlichen aus anorganischem zementhaltigem Material wie auf Portlandzement beruhende Zusammensetzungen, Beton, verschiedene Zusammensetzungen von hydraulischem Zement oder ein anderes verwandtes Material auf Zementbasis. Beispiele geeigneter zementhaltiger Materialien sind bekannt (vergl.
John R. Die, A.I.A., Manual of Lathing and Plastering") und enthalten gebrannten Gips oder Kalk, hydrierten Kalk, Portlandzement und Mischungen davon. Die Verbundmatrix 3 ist auch mit einer diskontinuierlichen Phase oder Verteilung diskreter Zusätze in Form von Zuschlagstoffen, Teilchen, Fasern oder dergleichen Anordnungen verstehen, die allgemein bekannt sind zur Verfestigung oder Verstärkung der zementhaltigen dosis der Verbundmatrix 3 und die die gewünschte kumulative durchschnittliche Uichte, kurz durchschnittliche Summendichte, erreichen. Derartige Zusätze können in Form von anorganischen Zuschlag-Teilchen einschließlich Sand, Steine, Marmor, Felsen und dergleichen Materialien, die allgemein bekannter Art sind, vorgesehen sein. Auch können sowohl organische als auch anorganische Fasern, wie sie beispielsweise von Kunststoffen, Glas, Asbest und Metall erhalten werden, ebenfalls als Zusatzmaterialien verwendet werden, die über die Verbundmatrix 3 verteilt sind. Schließlich können selbstverständlich sämtliche Kombinationen oder Mischungen der genannten Zusätze zur vorteilhafteren oder besseren Verteilung der Gesamtzusammensetzung der Verbundmatrix 3 verwendet werden. Da es jedoch erwünscht ist, der Verbundmatrix Härte und Festigkeit zu erteilen, ist es jedoch zweckmäßig, daß die durchschnittliche Summendichte der Verbundmatrix 3 einschließlich des zementhaltigen Materials und der Zusätze innerhalb eines Bereichs von etwa 960 - 3210 kg/m3 (etwa 60 - 200 lb/ft') mit einer bevorzugten Dichte der Verbundmatrix 3 im Bereich zwischen 1.440 und 2.405 kg/m³ (etwa 90 - 150 lb/ft') liegt.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, besitzen die Zonen 5 allgemein rechteckförmigen Material-Querschnitt und sind von der Verbundmatrix 3 umgeben.
Selbstverständlich können diese Zonen 5 jede geeignete Form, sogar eine freie Form,. besitzen mit der einzigen Bedingung für das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2, daß die Zonen 5 einzeln und im wesentlichen vollständig umgeben sind und von der Verbundmatrix 3 eingeschlossen sind.
Matrixschichten 3a, 3b, 3c dienen zu einer allgemeinen Teilung der Zonen 5 in zwei Lagen, die durch mehrere Vertikalwände 6 beabstandetind und die durch die kontinuierliche mittige Matrixschtcht 3b getrennt sind. Mittels dieser Lagen-oder Schicht-Anordnung besitzt die Gesamt-Tafel 1 hohe Druckfestigkeit. Auch wenn die Lagen der Zonen 5 als ziemlich gleichförmig oder rgelmäßig versetzte Blockabschnitte dargestellt sind, so ist doch selbstverständlich jede gewünschte Anordnung oder Ausbildung der Zonen 5 für die Durchführung der Erfindung bet einem Baufertigteil mit allgemeiner flächiger Ausbildung geeignet.
Ein wesentliches Merkmal bei einer derartigen flächigen Ausbildung ist das Vorsehen von zumindest einer kontinuierlichen Matrixschicht 3b, die sich im wesentlichen mittig oder zentral längs der Längsachse des Baufertigteils erstreckt.
Wie die Verbundmatrix 3 bestehen die Zonen 5 im wesentlichen aus einem zementhaltigen Material, wobei dieses Material die gleichen Bestandteile oder Zusammensetzungen besitzen kann, wie sie bereits anhand der Verbundmatrix 3 erläutert sind. Da die Zonen 5 nicht der direkten Anlage äußerer Beanspruchungen ausgesetzt sind, wie das bei der Verbundmatrix 3 der Fall ist, ist es erwünscht, daß die Zonen 5 eine geringere Dichte haben, derart, daß die Gesamt-Tafel 1 ein entsprechend niedriges Gewicht haben wird. Zu diesem Zweck enthalten die Zonen 5 Zusätze in Form einer diskontinuierlichen Phase oder Verteilung diskreter Teile oder Teilchen, die zusammen mit dem zementhaltigen Material, in dem sie verteilt sind, einen zweckmäßigen Dichtebereich von ca. 160 - 800 kg/m3 (ca. 10 - 50 lb/ft') ergeben. Die bevorzugte Dichte der Zonen 5 liegt im Bereich von 290 -56D kg/m3 (ca. 18 - 35 lb/ft'). Um die niedrigere Dichte der Zonen 5 zu erreichen, kann das zementhaltige Material, das dessen Basis bildet, Zusatzmaterialien in Form diskreter Teilchen aufweisen, die relativ niedriges Gewicht besitzen, wie beispielsweise Perlit, Vermiculit, polymere Stoffe und Mischungen daraus. Die polymeren Stoffe können vorteilhafterweise aus dehnbaren oder schäumbaren Teilchen bestehen, die von Polyurethan, Polystyrol, Polyolefin, oder dergleichen Harze erhalten sind. Weiter können vorteilhaft auch nicht schäumbare oder nicht dehnbare plastische oder polymere Stoffe verwendet werden.
Wegen des als Basis für die Zusammensetzung der Verbundmatrix3 als auch für die der Zonen 5 verwendet ähnlichen zerenthaltSgdnNateriab kann die Tafel 1 so als einstückige und kontinuierliche Phase des zementhaltigen Materials definiert oder bestimmt werden. Trotz der Unterschiede zwischen den durchschnittlichen Dichten der Verbundmatrix 3 höherer Dichte und der Zonen 5 niedriger Dichte in Folge der verschiedenen, jeweils eingeschlossenen Zusatzmaterialien ist die Verbundmatrix 3 starr und fest mit den Zonen 5 verbunden und umgekehrt mittels des zementhaltigen Materials, das beiden gemeinsam ist. Diese einzigartige Beziehung der Materialien ergibt eine Tafel 1, die eine außerordentlich hohe Druckfestigkeit besitzt, die im wesentlichen auf der hochdichten Verbundmatrix 3 beruht, die einenzellenförmigen Aufbau erzeugt, der gute Last- oder Belastunqsabsorption bzw. aufnahmeeigenschaften zeigt. Daher wird, wenn eine Belastung auf die Tafel 1 ausgeUbt wird, die Energie zum Zusammendrücken und Krümmen der Matrix 3 durch die Zonen 5 absorbiert, wodurch die Tafel 1 Druckbedingungen oder Beanspruchungen ausgesetzt werden kann, die normalerweise zum Ausfall herkömmlicher Beton- oder Zementtafeln führen würden. Derartige Belastungseigenschaften oder Festigkeitseigenschaften der Tafel 1 machen sie insoesondere zweckmäßig und sicher für Gebäude in erdbebengefährdeten Gebieten.
Die Tafel 1 zeichnet sich auch durch ein vergleichbares leichtes oder niedriges Gewicht aus im Vergleich zu herkömmlichen Tafeln aus Beton oder Zement in Folge der Zonen 5, die eine vergblchswelse niedrige durchschnittliche Dichte besitzen wegen der in ihnen verteilten diskreten leichtgewichtigen Teilchen. Folglich liegt die bevorzugte durchschnittliche Suendichte der Tafel 1 im Bereich von 320 bis 3.200 kg/m3 (ca. 20 - 200 lb/ft'). Wie sich aus dem vornerigen ergibt, kann ein erfindungsgeinäß aufgebautes Baufertigteil oder Bauelement bezüglich des Gesamtgewichtes sehr starkverschiedensein, um es an die gewünschte Verwendungsart oder die gewünschte Verwendungsumgebung anzupassen.
Weiter kann, wenn die Tafel 1 in einer Umgebung verwendet werden soll, bei der deren eine Seite der Außenumgebung zugewandt ist, wie in der Wand eines Gebäudes, der so angeordnete oder ausgesetzte Matrixabschnitt eine größere Menge an Zusatzmaterialien in Form von Felsen oder Zuschlag-Teilcen so aufweisen, daß er maximale physikalische Widerstandsfähigkeit gegenüber sich ändernden und extremen Wetterbedingungen besitzt. In gleicner Weise kann, wenn es erwünscht ist, daß eine Seite der Tafel 1 als Innenwand eines Gebäudes oder dergleichen verwendet wird, der Abschnitt der Matrix 3, der diese Innenseite bildet, Zusatzmaterialien enthalten, die einen größeren Anteil an organischen oder anorganischen Fasern besitzen oder vollständig aus solchen bestehen, da die Innenseite nicht rauhen Wetterbedingungen oder anderen ernsthaften schädlichen daubeanspruchungen ausgesetzt ist , wodurch das Gesamtgewicht der Tafel 1 herabgesetzt wird. Selbstverständlich können die jeweiligen in sowohl der Verbundmatrix 3 als auch den Zonen 5 verwendeten Zusatzmaterialien in ihrer Zusammensetzung und ihrer enge über die gesamte Tafel 1 verändert werden, wenn eine derartige Veränderung als wünschenswert oder notwendig angesehen wird.
In den Fig. 3 bis 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen daufertlgteils oder Bauelements dargestellt.
dei diesem Ausführungsbeispiel ist das Baufertigteil ebenfalls in Form einer Tafel 7 ausgeführt, die eine Verbundmatrix 9 höherer Dichte und mehrere Blöcke oder Zonen 11 niedriger Dichte aufweist, die innerhalb der Verbundmatrix 9 verteilt und von ihr umgeben sind. Die Zusammensetzung der Verbundmatrix 9 und der Blöcke oder Zonen 11 kann die gleiche sein wie sie anhand der Verbundmatrix 3 bzw. der Zonen 5 des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 und 2 erläutert worden ist. Wie in ähnlicher Weise für die Tafel 1 gemäß den Fig. 1 und 2 ausgeführt, enthält die Tafel 7 ebenfalls drei kontinuierliche beabstandete Matrixschichten 9a, 9b, 9c, die zum Einschließen und Unterteilen der Blöcke 11 in zwei getrennte Lagen dienen. Die zentrale oder mittige Matrixschicht 9b, die sich in Querrichtung und in Längsrichtung zu den Enden der Tafel 7 erstreckt, dient als Grundlage der großen Druckfestigkeit der Tafel 7.
Wie sich insbesondere aus den Fig. 3 und 5 ergibt, sind die Blöcke 11 im wesentlichen rechteckförmig und besitzen durchgehende Hohlräume 13. Die Blöcke 11 sind längs der Längsachse der Tafel 7 so linear und parallel angeordnet, daß die Hohlräume 13 benachbarter Blöcke 11 zueinander so ausgerichtet sind, daß eine Reihe paralleler Kanäle 15 über die Länge der Tafel 7 gebildet werden, wie sich das aus dem geschnittenen Teil in Fig. 3 ergibt. Die Anzahl der in der Tafel 7 auf diese Weise gebildeten Kanäle1thängt von der Anzahl der in jedem einzelnen Block 11 vorgesehenen Hohlräume 13 ab. Gegebenenfalls kann lediglich ein derartiger Kanal 15 in der gesamten Tafel 7 oder kann eine parallele Folge von Kanälen 15 wie in den Fig. 3 und 5 dargestellt gebildet sein. Die Kanäle 15 können zur Aufnahme elektrischer Drähte, Kabel oder Leitungen verwendet werden, wenn die Tafel 7 beim Bau eines Gebäudes oder eines ähnlichen Baus verwendet wird. Die Hohlräume 13 können mit Isolierstoff zur besseren Steuerung von Wärne- und Schallübertragung durch die Tafel 7 gefüllt sein.Auch können die Hohlräume 13 zur wesentrchen Herabsetzung des Gewichts des einzelnen Blocks 11 verwendet werden, wodurch sie zum Erleichtern oder Herabsetzen des Gesamtgewichts der Tafel 7 beitragen. Zum letzteren Zweck ist es durchaus möglich, daß die Hohlräume 13 in den Blöcken 11 lediglich zum Zweck der Gewichtsverringerung verwendet werden, wobei es dann nicht mehr notwendig ist, die Hohlräume 13 zur bildung kontinuierlicher Kanäle 15 auszurichten.
Wie sich aus der Fig. 3 ergibt, umgibt die Verbundmatrix 9 der Tafel 7 im wesentlichen vollständig die blöcke 11 und schließt sie ein mit der Ausnahme derjerigen Abschnitte von Räumen 17 zwischen benachbarten Blöcken 11 in denen die Hohlräume 13 zur Bildung der Kanäle 15 ausgerichtet sind. Zur Erhöhung der Gesamtfestigkeit ist ein kontinuierlicher Abschnitt 19 der Verbundmatrix 9 im wesentlichen längs der Längsachse der Tafel 7 angeordnet zum weiteren Erhöhen der Gesamtfestigkeit und Steifigkeit der Tafel 7. Zum noch weiteren Verstärken der Tafel 7 können Bewehrungsglieder 21 in Form von Metallstäben in der Verbundmatrix 9 verteilt und eingebettet sein längs sowohl des äußeren Umfangsrandes der Tafel 7 als auch durch den längs der Längsachse des Baufertigteils durch den kontinuierlichen Abschnitt 19 gebildeten Teil der Verbundmatrix 9. Um eine starke Zementbindung zwischen der Verbundmatrix 9 und den Blöcken 11 sicherzustellen, können letztere mit huten oder Vertiefungen 23 längs Randabschnitten versehen sein, wodurch ein größerer Flächenbereich zur Haftung vorgesehen ist. Selbstverständlicn kann die Tafel 7 auch durch üoliche Verstärkungsmaterialien oder Bewehrungsglieder verstärkt werden, wie sie zu diesem Zweck bekannt sind.
Beispielsweise zonen anstelle der StäDe 21 in die Verbundmatrix 9 Sewehrungsglieder eingebettet werden in Form von Maschenwerken, Fachwerken, vorgespannten Metallkabeln oder dergleichen Systeme und Vorrichtungen, wie sie für diesen Zweck allgemein bekannt sind.
Weiter kann die Tafel 7, wie sich aus Fig. 5 ergibt, mit einer positiven oder vorspringenden Zunge oder Rippe 25 und einer entsprechenden negativen oder rückspringenden Vertiefung oder Nut 27 längs den einander gegenüberliegenden Länqsrändern versehen sein, um ein ineinanderschachteln oder verriegeln benachbarter Tafeln 7 zu erleichtern, wie das in Fig. 6 dargestellt ist. Sowohl Rippe 25 als auch Nut 27 dienen zur Erleicherterung der Handhabung und bewegung der Tafeln 7 während der Baudurchführung. Holztafeln oder-platten 29 können auch zum sichern oder verbinden der oberen und unteren Abschnitte benachbarter Tafeln in der Umgebung von Holzbauten verwendet werden.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Baufertigteils. In diesem Fall ist das Baufertigteil oder Bauelement als eine Säule 31 ausgebildet. Auch wenn die Säule 31 so dargestellt ist, daß sie allgemeinen kreisförmigen Querschnitt besitzt, so kann selbstverständlich jede andere Ouerschnittsausbildung verwendet werden, wie beispielsweise ein Dreieck, ein Rechteck, ein Quadrat oder dergleicnen, entsprechend den Wünschen und aedürfnissen fUr irgendeinen beliebiqen Anwendungsfall für die Erfindung.
Wie bei den beiden zuerst erläuterten Ausführungsbeispielen der Erfindung besitzt die Säule 31 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Verbundmatrix 33 höherer Dichte, die mehrere Zonen 35 niedrigerer Dichte umgibt und einschließt. Die Zusammensetzungen, Materialien und Dichten der Verbundmatrix 33 und der Zonen 35 können die gleichen sein, wie sie anhand der bereits erläuterten Ausführungsbeispiele angegeben sind.
1. wesentlichen zentral und längs der Längsachse der Säule 31 angeordnet, ist ein kontinuierlicher und relativ dicker Teil 33a der Verbundmatrix 33 vorgesehen. Zentral beabstandet in Längsrichtung der Matrix 33 sind mehrere oeffnungen aufweisende Scheiben 37 vorgesehen. Wie in Fig. 9 dargestellt, kann jede Scheibe 37 kreisförmig sein und mit einer Mittelöffnung 39 und mehreren Umfangsöffnungen 41 versehen sein, die die Mittelöffnung 39 umgeben. Ein StahRewehrungsstab 43 kann durch die ausgerichteten Mittelöffnungen 39 der Scheibe 37 geführt sein, damit die Säule 31 zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit erhält. Die Scheiben 37 werden in der Matrix 33 bzw. deren dicken Teil 33a sicher in Lage gehalten, da sich diese durch die Umfangsöffnungen 41 einläßt oder einbettet.
Die äußeren ScheiDen 37, die an den Außenenden der Säule 31 angeordnet sind, können durch entsprechend geformte Vollmetallplatten 45 bedeckt werden, die durch die Matrix 33 vergossen und in ihrer Lage gesichert werden.
Wie sich aus den Fig. 7 und 8 ergibt, können die Zonen 35 niedrigerer Dichte die Form von allgemeinen bogenförmig gekrümmten Abschnitten aufweisen, die an allen Seiten durch mehrere innere vertikale Wände 47 und mehrere horizontale Wände 49 der Matrix 33 umgeben sind zusätzlich zur mittigen Matrix oder zum dicken Teil 33a und dem äußeren zylindrischen Wandteil der Matrix 33. Bei dieser Anordnung können die vertikalen Wände 47 um 900 voneinander beabstandet sein in aufeinanderfolgenden vertikalen Lagen, die durch horizontale Wände 49 getrennt sind. Jedoch können in benachbarten Lagen die vertikalen Wände 47 voneinander um 450 beabstandet sein, wie das im weiter geschnittenen Teil der Fig. 8 dargestellt ist, um die Gesamtdruckfestigkeit der Säule 31 weiter zu ephöhen.
Bei einem bevorzugten, ausgeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung war ein erfindungsgemäßes Baufertigteil oder Bauelement aus folgenden Zusammensetzungen gebildet worden: Für die Matrix höherer Dichte wurden 1.205 kg (ca. 2.660 lb) Sand der ASTM-Spezifikatlon C332, Gruppe 1, mit 9 Säcken Zement 1t etwa 42,7 kg pro Sack (etwa 94 lb/Sack) mit 205 1 (ca. 54 gal) Wasser gemischt. Dadurch wurden 0,76 m3 (1 cu.yd) Matrix-Zusammensetzung erzeugt. Für die Zonen niedriger Dichte wurden 6,75 Säcke Zement mit etwa 42,7 kg pro Sack (etwa 94 lb/Sack) Zement mit 0,76 m3 (ca. 27 ft³) Perlit mIt etwa 128 kg/e3 (ca. 8 lb/ft³) und 231 1 (ca. 61 gal) Wasser gemischt zur Erzeugung von 0,76 m3 (ca. 1 cu.yd.) der Zusammensetzung der Zonen niedriger Dichte.
Die endgültige Zusammensetzung hoher Dichte betrug annähernd 2.405 kg/m3 (ca. 150 lb/ft3). Die endgültige Zusammensetzung niedriger Dichte betrug etwa 587 kgim³ (ca. 36 mb/ft³). Jedoch kann durch Veränderung der Mengen von Sand und Perlit die jeweilige bevorzugte hohe bzw. niedrige Dichte so bestimmt werden, daß sie Im bereich von 1.440 bis 2.405 kg/m3 (ca. 90 - 150 lb/ft3) bzw. 353 bis 587 kg/m3 (ca. 22 - 36 ibift3) liegt. Die Gesamtdichte des gebildeten Baufertigteils hängt selbstverständlich von der Form und der Größe der Zonen niedrig ger Dichte und der Dicke der Matrix höherer Dichte ab.
Ein Ausführungsbeispiel eines Baufertigte11s, das die zuletzt beschriebene Zusammensetzung besitzt, kann eine 1 allgemeinen flächige Ausbildung ähnlich der Tafel 1 gem. Fig. 1 oder der Tafel 7 gem. Fig. 3 besitzen. Die Verbundmatrix einer Dichte von etwa 2.405 kg/m³ (ca. 150 lb/ft3) umgibt imwesentlicnen vollständig die mehreren Zonen niedrigerer Dichte, wobei letztere eine Dichte von annähernd 587 kglm3 (ca. 36 lb/ft3) besitzen.
Die Verbundiatrix enthält wirksam drei beabstandete Bereiche, die die Zonen in zwei Teile oder Lagen teilen. Die beabstandeten Bereiche der Verbundmatrix sind kontinuierlich und erstrecken sich zu den Enden der Tafel in der Weise, wie sie anhand der Tafel 1 in Fig. 2 oder der Tafel 7 in Fig. 5 dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße daufertigteil kann durch zunächst ein zelnes Gießen der Zonen niedriger Dichte aus der gewünschten Zusammensetzung hergestellt werden. Die gegossenen Zonen in Form von Blöcken oder in anderen Formen werden dann solang sie noch frisch oder unabgebunden sind, in einer größeren Form angeordnet, die die Form des endgefertigten Baufertigteils besitzt. Die Zonen werden voneinander und von den Wänden der größeren Form beabstandet. Die gewünschte Matrixzusammensetzung wird dann in die Spalte oder Räume der letzteren Form so eingespritzt oder eingefünrt, daß sie jede Zone umgibt und in den Matrixwerkstoff einbettet und die Räume vollständig füllt. Da die Zonen in ihrem unabgebundenen Zustand verwendet werden, bildet das zementhaltige Material der Matrix eine sichere Bindung mit dem zementhaltigen Material in den Zonen,wodurch eine kontinuierliche zementhaltige Phase über das gesamte Baufertigteil oder dauelement erzeugt wird.
Das Baufertigteil kann auch durch kontinuierlicnes Extrudieren oder Pressen einer Schicnt der Matrix zwischen und um eine Aufeinanderfolge von Zonen in Form von Blöcken oder in anderen Formen hergestellt werden.
Selbstverständlich können auch andere Formen, Abmessungen und Anordnungen der Teile und Zusammensetzungen verwendet werden.

Claims

BAUFERTIGTEIL PATENTANSPROCHE I 1.) Baufertigteil, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Phase aus zementhaltigem Material, wobei diese kontinuierliche Phase enthält: eine Verbundiatrix (3, 9, 33) mit einer ersten Dichte und mehrere in der Verbundmatrix (3, 9, 33) verteilte Zonen (5, 11, 35) mit einer zweiten Dicnte, die kleiner als die erste Dichte ist.
2. aaufertigteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix(3, 9, 33) die Zonen (5, 11, 35) niedriger Dichte im wesentlichen vollständig umgeben.
3. daufertigteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lone (5, 11, 35) niedrigerer Dichte mindestens einen darin gebildeten Honlraum (13) aufweist.
4. Baufertigteil ndcn einem der Ansprüche 1 DiS 3, dadurcn gekennzeichnet, dad die Veroundmatrix (3, 9, 33) darin eingebettete Bewehrungsglieder (6, 21, 37, 43) enthält.
5. daufertigteil nacn einem der Ansprüche 1 DIS 4. dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichte im L3ereich von 960 bis 3.210 kg/m3 (60 - 200 lb/ft3) liegt und daß die zweite Dichte im Bereich von etwa 160 bis 300 kg/m3 (10 - 50 lb/ft3) liegt.
6. Baufertigteil nach einem der Anspriiche 1 Dis 5, dadurcn gekennzeichnet, daß die durchschnittlicie Gesamtdicnte des Baufertigteils im Bereich zwischen 320 und 3.200 kg/m3 (20 - 200 lb/ft3) liegt.
7. Baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6> dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmatrix (3, 9, 33) eine Zusammensetzung aufweist, die eine kontinuierliche Phase eines ze;nenthaltigen materials und eine erste diskontinuierliche Phase enthalt, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Zuscnlagsteilchen, organischen Fasern0 inorganischen Fasern und Gemischen daraus bestent, und daß jede Zone (5, 11, 35) niedriger Dichte eine Zusammensetzung aufweist, die eine kontinuierliche Phase eines zernenthaltigen Materials und zweite diskontinuierlicne Phase eines Füllstoffes besitzt, dessen Uichte niedriger ist als die Dichte des zementhaltigen Materials.
daufertigteil nach Anspruch 7, dadurch yekennzeichnet, daß der Füllstoff aus der kruppe gewählt ist, die Perlit, Vermiculit, dehnbare Polymere und Mischungen daraus enthält.
9. baufertigteil nach Anspruch 7 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmatrix(3, 9, 33) eine Dichte im bereich von 1.440 bis 2.405 kg/m3 (ca. 90 - 150 lb/ft3) besitzt und die erste diskontinuierliche Phase ein Zuschlagstof ist und daß jede Zone (5, 11, 35) niedrigerer Dichte eine Dichte im Bereich von 353 bis 576 kg/m3 (ca. 22 - 36 lb/ft3) besitzt und die zweite diskontinuerliche Phase aus Perlit besteht.
10. Baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Baufertigteil im wesentlichen rechteckformig ausgebildet ist, und daß die Zonen (5, 11) durch im wesentlichen rechteckförmige Blöcke gebildet sind.
11. Baufertigteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder rechteckförmige Block(ll)mit mindestens einer Nut (53) längs einer Seite versehen ist.
12. Baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Baufertigteil im wesentlichen länglich ausgebildet ist und sich ein Abschnitt (33a) der Matrix (33) im wesentlichen längs der Längsachse des Baufertigteils erstreckt.
13. Baufertigteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dad das daufertigteil im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt besitzt und daX jede Zone (35) im wesentlichen bogenförmig ausgeoildet ist.
14. Baufertigteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (35) in einer Reihe von Lagen beabstandet sind, wobei Wandabschnitte (49) der Verbundmatrix (33) benachbarte Zonen (35) voneinander trennen.
15. Baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß das Baufertigteil im wesentlichen flächig ausgebildet ist, daß der Teil der Verbundmatrix (3, 9), der eine Seite oildet, eine diskontinuierliche Phase aufweist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus organischen Fasern, inorganischen Fasern und Mischungen daraus besteht, und daß der Teil der Verbundmatrix (3, 9), der die gegenüberliegende Seite bildet, eine diskontinuierliche Phase aus Zuschlagteilchen enthält.
16. baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Baufertigteil flächig ausgebildet ist und die Verbundmatrix (3, 11) zumindest drei ueabstandete kontinuierliche Schichten (3a, 3b, 3c; 9a, 9b, 9c) enthält, die sich zu den Enden in Längs- und Querrichtung des Baufertigteils erstrecken.
17. baufertigteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmatrix (3, 9, 33) zellenförmig ausgebildet ist.
18. Baufertigteil nach eine. der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundmatrix (3, 9, 33) zellenförnig ausgebildet ist, und daß die mehreren Zonen (5, 11, 35) durch die Verbundmatrix (3, 9, 33) umgeben sind, wobei eine gemeinsame Haftung auf Zezentbasis zwischen der Verbundmatrix (3, 9, 33) und den Zonen (5, 11, 35) niedriger Dichte eine syner3istiscne oder zusarmenwirkende Beziehung erzeugt wodurcn sich erhöhte Druckfestigkeit und geringste Rißausbreitung über das Baufertigteil ergeben.
19. Baufertigteil nach ei neu der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Teil (19,33a) der Verbundmatrix(gp3) längs des geometrisch mittigen Bereichs des Baufertigteils erstreckt.