DE4215081A1 - Lehmbau-Wandelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lehmbau-Wandelement mit tragender Funktion, das aus einem aussteifenden Gerippe und einer nichttragenden Füllung aus Leichtlehm, beispielsweise Strohleichtlehm, besteht. Sie bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung eines derar­ tigen Lehmbau-Wandelements.

Bei Fachwerkhäusern übernimmt ein Tragwerk aus Holz die tragende Funk­ tion der Wände, die Fachungen zwischen den tragenden Holzbauteilen sind durch Lehm, beispielsweise Strohleichtlehm, ausgefüllt. Diese Füllungen übernehmen keine tragende Funktion. Fachwerkhäuser werden jedoch nicht in Elementbauweise erstellt, die Konstruktion erfolgt vielmehr vor Ort. Dadurch ist die Erstellung eines Fachwerkhauses arbeits- und zeitintensiv, auch muß eine relativ lange Trocknungszeit der Füllung berücksichtigt werden.

Aus der EP-91 909 652.9 ist ein Lehmbau-Fertigelement bekannt, das im industriellen Maßstab erstellt werden kann. Es ist in Art einer Gips­ kartonplatte ausgeführt und kann wie diese keine tragende Funktion übernehmen. Es dient also im wesentlichen zur Verblendung tragender Wandteile.

Der Baustoff Lehm hat gegenüber konventionellen, industrialisierten Baustoffen entscheidende Vorteile. Er hat die Fähigkeit, die Luft­ feuchtigkeit in Räumen zu regulieren und damit ein gesundes Wohnklima zu schaffen. Ökologisch gesehen ist die Gesamtenergiebilanz, d. h. der Energieverbrauch von der Gewinnung des Baustoffs bis zur Fertigstel­ lung eines Bauwerks, ausgesprochen günstig im Vergleich zu herkömmli­ chen Baustoffen. Gegenüber diesen ist jedoch im allgemeinen der Ar­ beitseinsatz bei der Verwendung von Lehmbaustoffen größer. Ein ent­ scheidender Vorteil der Lehmbauweise, nämlich kostengünstige Ausgangs­ stoffe, wird durch den höheren Zeitaufwand bei der Verarbeitung beein­ trächtigt. Um dem gegenzuwirken, ist bereits versucht worden, mög­ lichst viele Tätigkeiten von der Baustelle weg zu einer industriellen oder halbindustriellen Vorfertigung zu verlagern.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein industriell vorfer­ tigbares, tragendes Lehmbau-Wandelement sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben. Dieses Lehmbau-Wandelement soll eine deutlich verkürzte Gesamtbauzeit von fachwerk-ähnlichen Häusern ermöglichen. Dabei soll die umweltschonende Lehmbauweise soweit wie möglich genutzt und eine Bauweise für Häuser angegeben werden, die es gestattet, fer­ tiggestellte Häuser später einmal vollständig und praktisch ohne Ab­ fall abreißen und zerlegen zu können.

Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe gelöst durch ein Lehmbau-Wand­ element mit tragender Funktion nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Verfahrensmäßig wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Lehmbau-Wandelementes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Ein charakteristisches Element des erfindungsgemäßen Lehmbau-Wandele­ mentes ist das Traggerippe. Es übernimmt die tragende Funktion. Durch die in den Enden vorgesehenen Dübellöcher ist eine rasche Montage und Befestigung auf einer unteren Schwelle erreichbar, ebenso läßt sich die obere Schmalfläche des erfindungsgemäßen Lehmbau-Wandelements mit einem Rähm verbinden. Die Verbindung erfolgt über Dübel, die in die genannten Dübellöcher eingesteckt werden. Die Dübel ragen in vorge­ bohrte Löcher der Schwelle bzw. des Rähms (oder der Pfette).

Erfindungsgemäß ist die rasche Erstellung eines Fachwerkhauses aus vorgefertigten Bauteilen möglich. Erfolgt die Verbindung zwischen den Dübeln und den Dübellöchern formschlüssig, so kann das Traggerippe nicht nur Druckkräfte, sondern auch Zugkräfte übertragen.

Die untere Nut ist so ausgebildet, daß sie eine Schwelle aufnimmt, also insbesondere ein Schwellenholz. Vorzugsweise ist die untere Nut so groß ausgebildet, daß die Schwelle nahezu vollständig in sie hin­ einpaßt, ohne daß aber dabei die Füllung selbst, also die Randbereiche seitlich der Nut, auf einer Unterlage aufliegen und tragende Funktion übernehmen können.

Die obere Nut nimmt teilweise einen Rähm, der auch eine Pfette sein kann, auf. Auch hier bleibt die eigentliche Füllung frei von auflie­ genden Teilen, so daß keine Druckkraft auf die Füllung ausgeübt wird.

Die Seitennuten bilden nach dem Zusammensetzen der Wandelemente verti­ kale Kanäle aus, die unterschiedlich genutzt werden können. Sie können Rohre oder Leitungen aufnehmen, sie können aber auch ein zusätzliches Tragwerk umschließen. So können die Kanäle mit Beton ausgefüllt wer­ den, der in geeigneter Weise armiert ist, beispielsweise durch Bau­ stahl, der von oben in die Kanäle eingesteckt wird, oder (vorzugsweise in Entwicklungsländern) durch Bambusstangen, anschließend erfolgt ein Füllen durch Mörtelbrei (z. B. Beton- oder Lehmmörtel) oder in den Kanälen wird ein Rundholz angeordnet.

Die Lehmbau-Wandelemente werden industriell vorgefertigt und einsatz­ fertig zur Baustelle gebracht. Sie sind dann bereits getrocknet, so daß der bei einem normalen Fachwerkhaus anfallende, langzeitige Trock­ nungsprozeß am Bauort selbst entfällt. Für den Transport und die Hand­ habung werden Exzentergreifer benutzt, die in die Dübellöcher eingrei­ fen. Auf diese Weise wird die Bauzeit einer tragenden Wand deutlich verkürzt. Es können beispielsweise die Lehmbau-Wandelemente von einem anliefernden LKW entnommen und unmittelbar eingesetzt werden, wenn die entsprechenden Vorbereitungen getroffen sind.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Ständer aus Rundhölzern zu erstellen. Die Ständer können grundsätzlich aus einem beliebigen Material gefertigt sein, beispielsweise Stahl oder Stahlbeton. Rund­ hölzer haben den Vorteil, daß der natürlich nachwachsende Rohstoff Holz ohne viel Abfall bei der Erstellung der Rundhölzer für die tra­ gende Funktion optimal eingesetzt werden kann.

Die Aussteifung ist vorzugsweise auch aus Holz gefertigt, beispiels­ weise aus kreuzweise angeordnete Leisten. Sie kann aber auch aus einem anderen Material, beispielsweise Stahl, z. B. in Form eines Loch­ blechs, einer Baustahlmatte, bestehen. Durch die industrielle Ferti­ gung des Lehmbau-Wandelementes ist es möglich, die Traggerippe und damit die Aussteifungen industriell vorzufertigen, also hierfür die Produktion erleichternden Maschinen einzusetzen. Dadurch wird auch die Fertigungsgenauigkeit verbessert.

Vorzugsweise sind die Lehmbau-Wandelemente geschoßhoch. Dies erfordert allerdings mechanische Montagehilfen, wie beispielsweise Kräne. Für den Einsatz in Entwicklungsländern oder Bereichen, wo derartige Hilfs­ mittel nicht zur Verfügung stehen, wird vorgeschlagen, die Lehmbau- Wandelemente nur so groß auszubilden, daß sie in getrocknetem Zustand von maximal zwei Menschen gehoben und gehandhabt werden können.

Diese Lehmbau-Wandelemente werden nach den Merkmalen des Verfahrensan­ spruchs 10 in einer Schalungsform erstellt, die im wesentlichen einen kubischen Innenraum begrenzt. Er hat die Maße Breite mal Höhe mal Dicke des Wandelements. Die Form kann an einer Seite geöffnet werden. An den vier in Richtung zur Dickenerstreckung verlaufenden Schmalflä­ chen der Form springen Formteile mittig vor, die an den seitlichen Schmalflächen halbrund und an der oberen und unteren Schmalfläche ein Rechteckprofil haben. Weiterhin springen an der unteren und oberen Schmalfläche lösbare, entsprechend den Dübeln ausgebildete Halter nach innen vor, die sowohl vollständig zurückgezogen werden können als auch in die Dübellöcher eingreifen.

Bei der Herstellung eines Lehmbau-Wandelements in einer derartigen Form wird die Form vorzugsweise waagerecht oder senkrecht orientiert. Waagerecht bedeutet, daß beide Hauptflächen in der Horizontalen lie­ gen. Senkrecht bedeutet, daß die Ständer senkrecht verlaufen.

Bei der Herstellung wird zunächst das Traggerippe in die Form einge­ legt. Die Halter greifen dabei in die Dübellöcher ein und fixieren dadurch das Traggerippe. Anschließend wird die Form mit Leichtlehmbrei gefüllt, wobei öfter verdichtet wird. Bei der waagerechten Anordnung der Form ist hierzu eine Hauptfläche der Form entfernt und erfolgt das Füllen in Richtung der Dickenerstreckung. Bei einer senkrechten Anord­ nung der Form ist die obere Schmalseite entfernt und wird die Form von oben gefüllt. Die Halter sind dabei als Stangen ausgeführt, an denen die obere Schmalseite hochgeschoben werden kann. Damit sind die Stän­ der nachwievor fixiert, die Form selbst ist aber oben offen und kann von oben befüllt werden.

Anstelle einer vollständigen Form kann auch eine Wanderschalung be­ nutzt werden. Sie hat zwar die Dicken- und Breitenabmessung entspre­ chend dem fertigen Wandelement, jedoch nur eine geringere Höhe. Sie wird zunächst auf eine Hilfsschwelle aufgelegt, auf die auch mit Dü­ beln ein Traggerippe aufgesteckt wird. Anschließend wird die Form gefüllt und der eingefüllte Leichtlehm verdichtet. Danach wird die Schalung angehoben, erneut gefüllt, die Füllung wieder verdichtet usw., bis das komplette Wandelement erstellt ist. Es wird ein Hilfs­ rähm verwendet, der vorzugsweise von Anfang an auf die oberen Enden des Traggerippes aufgesteckt ist und der die Form der oberen Nut be­ stimmt. Die Seitennuten werden durch entsprechende Vorsprünge in der Schalungsform ausgebildet.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übri­ gen Ansprüchen sowie der nun folgenden, nicht einschränkend zu verste­ henden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Lehmbau-Wandelementes, teilweise in seiner Mittelebene aufgeschnitten, mit einer ebenso dargestell­ ten Schwelle und einem Rähm,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung dreier zusammengefügter Wand­ elemente entsprechend Fig. 1, jedoch kleineren Formats,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Lehmbauplatte gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 einen Schnitt entlang einer horizontalen Schnittebene durch eine vollständige Wand mit einem Lehmbau-Wandelement gemäß Fig. 1.

Das Lehmbau-Wandelement hat ein Traggerippe 20 aus Holz, das sich zusammensetzt aus zwei vertikalen, zueinander parallelen und gleich­ langen Ständern 22 und einer Aussteifung 24. Diese besteht im wesent­ lichen aus X-förmig angeordneten Balken, die die beiden Ständer 22 druck- und zugfest miteinander verbinden.

Die beiden Ständer 22 haben an ihren Stirnflächen Dübellöcher 26 für die Aufnahme von zylindrischen Dübeln 28 aus Holz bzw. eines Exzenter­ greifers oder von Haltern.

Das Lehmbau-Wandelement hat im wesentlichen kubische Abmessungen, es wird von zwei Hauptflächen 30, 32, die gleichgroß sind und vier Schmalflächen, nämlich zwei Seitenflächen 34, eine Unterfläche 36 und eine Topfläche 38 begrenzt. Diese Schmalflächen 34 bis 38 haben mittig angeordnete Nuten, die gemeinsam eine umlaufende Nut ausbilden. In den Seitenflächen sind Seitennuten 40 vorgesehen, die einen Halbkreisquer­ schnitt haben. Sie gehen nach oben und unten, nämlich an der Unter­ fläche 36 und der Topfläche 38, in eine untere Nut 42 bzw. eine obere Nut 44 über, die jeweils einen Rechteckquerschnitt aufweisen.

Die Oberfläche des Lehmbau-Wandelementes wird vollständig durch Stroh­ leichtlehm der Füllung 21 gebildet, die Oberflächen sind glatt. Ledig­ lich im Bereich der unteren und der oberen Nut 42, 44 sind die Ständer 22 sichtbar, sie stehen geringfügig gegenüber dem Boden der Nut 42 bzw. 44 vor.

Das Lehmbau-Wandelement ist etwa geschoßhoch, im Ausführungsbeispiel beträgt die Höhe 2,40 m. Aus diesem Maß lassen sich die weiteren Ab­ messungen ableiten. Die Breite der Nut beträgt etwa 40% der Gesamt­ dicke. Das gleiche Maß hat auch der Durchmesser der aus Rundhölzern gefertigten Ständer 22. Die untere Nut 42 und die obere Nut 44 haben die gleiche Tiefe, so daß das Wandelement prinzipiell auch in anderer vertikaler Orientierung eingesetzt werden kann, also 180 Grad gedreht.

Unterhalb des Lehmbau-Wandelementes gemäß Fig. 1 ist eine Schwelle 46 gezeigt, sie hat in einem Rastermaß R angeordnete Bohrungen. Der Ab­ stand der Dübellöcher 26 in den Ständern 22 entspricht einem Vielfa­ chen dieses Rastermaßes R, hier dem Sechsfachen. Die Schwelle 46 ist etwas höher als die Tiefe der unteren Nut 42. Die Breite dieser unte­ ren Nut 42 ist so gewählt, daß die Schwelle 46 aufgenommen wird. Ent­ sprechendes gilt auch für die obere Nut 44 bzw. für den dort gezeigten Rähm 48, jedoch ist der Rähm doppelt so hoch wie die Schwelle 46 ge­ wählt, so daß zwei aufeinandergesetzte Lehmbau-Wandelemente mit ihren Nuten 42 bzw. 44 den Rähm 48 weitestgehend, nicht aber vollständig, aufnehmen. Die Abmessungen sind so gewählt, daß stets Traggerippe 20 und Schwelle 46 bzw. Rähm 48 aufeinanderliegen und der Lehmkörper 21 des Wandelementes in vertikaler Richtung nirgendwo aufliegt, so daß er keine tragende Funktion hat und haben kann.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind kleinformatigere Lehmbau-Wand­ elemente verwendet, von denen insgesamt drei gezeigt sind. Die beiden unteren stehen auf einer (nicht dargestellten) Schwelle entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1, oben ist in die obere Nut 44 dieser beiden Platten ein Rähm 48 eingelegt, der entsprechend demjenigen gemäß Fig. 1 ausgebildet ist und über Dübel 48 mit den beiden Ständern 22 in Verbindung steht. Zwei derartige Dübel 28 sind auf der Oberseite des Rähms 48 gezeigt. Im Versatz zu den beiden Wandelementen der unte­ ren Reihe ist ein oberes Wandelement aufgesetzt, das seinerseits wie­ der durch eine Pfette 48, die entsprechend dem Rähm 48 ausgebildet ist, abgeschlossen ist. Für eine Decke ist bereits ein Querholz einge­ setzt, hierzu ist eine entsprechende Aussparung neben der oberen Nut 44 im Wandelement ausgearbeitet, in ihrer Nähe befindet sich eine weitere, gleich große Aussparung, die noch frei ist.

Um die Verbindung zwischen den Dübeln 28 und den Dübellöchern 26 der Ständer 22 sowie denjenigen im Rähm 48 bzw. in der Schwelle 46 auch auf Zug belasten zu können, wird vorgeschlagen, die Dübellöcher mit einem Querschnitt auszubilden, der sich in die Lochtiefe hin ver­ größert. Vor der Montage werden in die Stirnflächen der Dübel Keil­ stücke so eingesetzt, daß sie halten, der Dübel wird hierzu auf einer Durchmesserlinie in axialer Richtung eingesägt oder gespalten. Die Keile sind so klein, daß sie in die Dübellöcher 26 hineinpassen. Beim Einsetzen stoßen die Keile gegen den Boden der Dübellöcher 26, beim weiteren Eintreiben der Dübel 28 spreizen die Keile die Dübel 28 end­ seitig so auf, daß eine zugfeste Verbindung erhalten wird. Im Rähm 48 oder in der Schwelle 46 kann der Dübel auch eingeleimt sein. Weiterhin ist eine Verblockung der Dübel durch querlaufende Bohrungen, in die ein Stift eingesteckt wird, möglich.

Fig. 4 zeigt ein Element einer fertigen Wand. In eine Hauptfläche 30 sind in vertikaler Richtung verlaufende Befestigungsleisten 50 einge­ bettet, die oberflächenbündig mit der Hauptfläche 30 abschließen. Sie dienen der Befestigung einer außenseitigen Holzbekleidung 52.

An den Seitenflächen 34 sind in vertikaler Richtung verlaufende Dicht­ streifen 54 außerhalb der Seitennuten 40 vorgesehen. Die beiden Sei­ tennuten 40 aneinandergrenzender Seitenflächen 34 bilden einen im Querschnitt kreisförmigen Kanal, der vertikal von oben nach unten durchläuft und im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit einem Rundholz geeigneter Abmessung gefüllt ist, das der zusätzlichen Versteifung dient. In gleicher Weise ist die in Fig. 4 linke Seitennut 40 des linken Wandelements mit einem Halbkreisprofil abgeschlossen, an der Stirnseite befindet sich ein Abschluß aus Holz. Die diesen Abschluß tragenden Holzschrauben greifen in diesem Fall nicht in Befestigungs­ leisten 50, sondern unmittelbar in das Lehmmaterial 21 des Wandelements.

Auf der Innenseite sind die beiden gezeigten Wandelemente durch eine Platte verkleidet, hier kann ein Lehmbauelement entsprechend der ein­ gangs genannte EP-91 909 652 eingesetzt werden. In einer anderen Aus­ führung kann die entsprechende Hauptfläche 32 aber auch ohne irgend­ eine Verkleidung als Innenwand eingesetzt werden, sie kann anderer­ seits auch mit einem Innenputz belegt werden.

Claims (13)

1. Lehmbau-Wandelement bestehend aus einem Traggerippe (20) und einer dieses Traggerippe (20) zumindest teilweise einbettenden Füllung (21) aus Leichtlehm, wobei das Traggerippe (20) eine Aussteifung (24) und mindestens zwei zueinander parallele, gleichlange Ständer (22) aufweist, die a) in möglichst großem Abstand voneinander ange­ ordnet sind, die b) über die Aussteifung (24) miteinander kreuzwei­ se druck- und zugfest verbunden sind, und die (c) an ihren Enden jeweils Dübellöcher (26) aufweisen, welche in einem vorgegebenen Rasterabstand angeordnet sind, und wobei die Füllung (21) eine umlaufende Nut (40-44) hat, die sich zusammensetzt aus einer oberen Nut (44) für die Aufnahme eines Rähms (48), einer unteren Nut (42) für die Aufnahme einer Schwelle (46) und baugleichen, bei zusammengesetzten Wandelementen einen oben und unten zugänglichen Kanal bildenden Seitennuten (40), wobei die Enden der Ständer (22) jeweils geringfügig gegenüber dem Boden der unteren und oberen Nut (42, 44) vorstehen, so daß die Füllung (21) keine tragende Funktion hat.

2. Lehmbau-Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerippe (20) sich vollständig innerhalb der Füllung befin­ det.

3. Lehmbau-Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (21) eine Armierung, insbesondere pflanzliche Fa­ sern in Form von Strohhäcksel, Tannennadeln aufweist.

4. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ständer (22) aus Rundhölzern bestehen.

5. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitennuten (40) einen halbkreisförmigen Querschnitt haben.

6. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Hauptfläche (30 bzw. 32) flächenbündig eingelegte Befestigungsleisten (50), insbesondere mit sich von der Hauptfläche (30 bzw. 32) nach innen erweiterndem Querschnitt, aufweist.

7. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an Stoßflächen neben den Seitennuten (40) an den Schmalflächen Dichtstreifen (54), vorzugsweise aus Kokoswolle, vorgesehen sind.

8. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dübellöcher (26) sich ausgehend vom Ein­ gang des Dübellochs (26) in die Tiefe des Dübellochs (26) hin erweitern, insbesondere kegel- oder schwalbenschwanzförmig ausge­ bildet sind.

9. Lehmbau-Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie geschoßhoch sind, vorzugsweise eine Höhe zwischen 2 m und 2,80 m haben.

10. Verfahren zur Herstellung eines Lehmbau-Wandelements nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalungs­ form vorgesehen ist, die eine Hilfsschwelle und einen Hilfsrähm sowie im Rastermaß angeordnete, lösbare Halter, die in die Dübel­ löcher (26) eingreifen und die Ständer (22) fixieren, aufweist, daß die Schalungsform die umlaufende Nut (40-44) ausbildet, daß in diese Schalungsform das Traggerippe (20) eingelegt und die Ständer (22) des Traggerippes (20) positioniert werden, daß Leichtlehmbrei eingegeben wird, der schrittweise verdichtet und nachgefüllt wird, bis die Form vollständig gefüllt ist, da an­ schließend die Halter gelöst und das Wandelement aus der Scha­ lungsform entnommen und getrocknet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scha­ lungsform beim Füllen senkrecht steht entsprechend der späteren Einbaulage des Wandelements, daß der Hilfsrähm entlang der Halter vertikal verschoben werden kann, daß die Schalungsform bei angeho­ benem Hilfsrähm gefüllt wird und nach dem Füllen der Hilfsrähm in die Oberfläche des Leichtlehmbreis gedrückt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalungsform beim Füllen waagerecht liegt, wobei eine Haupt­ fläche des Wandelements sich unten befindet.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schalungsform drehbar aus der Waagerechten in die Senkrechte angeordnet ist und daß nach dem Füllen die Schalungs­ form in die Senkrechte entsprechend der späteren Einbaulage des Wandelements gedreht wird.