DE9402266U1 - Wandelement - Google Patents

Wandelement

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Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL.-ING. &Rgr;&egr;&Igr;&ggr;&egr;&Mgr; &kgr;&phgr;^&iacgr;&Igr;.-bl^LMENe. PETER SOBISCH PATENJTiWW/krE ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
Patentanwälte Rose, Kosel & Sobisch · Odastrasse 4a
Qdastrasse4a, D-37581 Bad Gandersheim D-37581 Bad Gandersheim
Germany
Telefon (05382)4038 Telex957422siedpd Telefax (05382)4030
IhrZeichervYourref. UnserZeichen/Ourref. Datum/Date
2149/433 DE 10. Februar 1994
Karl Heinz Vahlbrauk
BESCHREIBUNG
Wandelement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wandelement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An Wandungen werden bekanntlich entsprechend ihrer Funktion im Rahmen einer Gebäudestruktur recht unterschiedliche Anforderungen gestellt. Diese beziehen sich auf die statische Tragfähigkeit, das Wärme- und Schalldämmvermögen, die Gas- bzw. Wasserdampfdurchlässigkeit, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen usw. In vielen Fällen treten auch Forderungen des vorbeugenden Brandschutzes hinzu insbesondere dann, wenn die von den Wandungen umgebenen Räume der Unterbringung hochwertiger Güter dienen. Letzteres bedeutet, daß die Substanz der Wandungen einen Brand weder unterhalten noch daß diese Substanz unter dem Einfluß hoher Temperaturen Schwelgase, insbesondere toxisch wirkende Gase freisetzen darf.
-2-
PS/N
3ankkonto: NORD/LB, NL Bad Gandersheim (BLZ 250 5OfJOd)1 1K^-SIr. &phgr;1.1^970, Piät&jrc5«Qto: Postgiroamt Hannover PLZ 250100 30), Kto.-Nr. 66715-307
Ol Nun werden bei der klassischen, durch ein Mauerwerk oder die Verwendung von Betonbauteilen gekennzeichneten Bauweise sämtliche der obengenannten Funktionen nicht durch ein und denselben Werkstoff erfüllt. So werden zur Wärmedämmung häufig Schaumwerkstoffe auf organischer Basis, z.B. Polyurethan eingesetzt. Diese bringen zwar ein hohes Maß an Wärmedämmung mit sich, machen jedoch unter dem Gesichtspunkt des Brandschutzes zusätzliche Schutzvorkehrungen erforderlich. Außerdem gestaltet sich diese Bauweise unter Montagegesichtspunkten vergleichsweise aufwendig.
In der DE 32 29 339 C2, der DE 33 03 409 C2, der DE 35 12 515 C2 sowie in "Ceram. Eng. Sei. Proc", 9, Seiten 835 bis 842 (1988) ist eine auch als Geopolymere bekannte Werkstoffgruppe beschrieben, die durch Gießen in einfachster Weise verarbeitbar ist, bei Temperaturen unter 100° C aushärtbar ist und im Ergebnis weitestgehend Eigenschaften keramischer Werkstoffe aufweist, insbesondere mit Hinblick auf ihre Widerstandsfähigkeit und ihre Temperaturbeständigkeit. Dieser Werkstoff läßt sich ferner durch Zugabe beispielsweise Sauerstoff abspaltender Mittel während des Reaktionsprozesses als Schaumwerkstoff einstellen, und zwar offenporig oder auch geschlossenporig. Es ist andererseits möglich, den gehärteten Werkstoff über eine anschließende Wärmebehandlung zwischen beispielsweise 800° C und 1400° C zu keramisieren, d.h. keramisch zu binden, welches zu noch höherer chemischer Beständigkeit und insbesondere Temperaturbeständigkeit führt. Wesentliche Komponenten dieser Geopolymerwerkstoffe sind einerseits ein Feststoffgemisch und andererseits eine kalialkalische Kaliumsilikatlösung, welch letztere auf unterschiedlichem Wege bereitgestellt werden kann, beispielsweise ausgehend von
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Ol einer Wasserglaslösung oder ausgehend von einer wasserhaltigen amorphen, dispers-pulverförmigen Kieselsäure. Bei den Feststoffen kann es sich um Aluminiumoxid, Schwerspat, Zirkonsand, Glimmer, Abfälle aus Bauxitschmelzen, Basaltmehl, Quarz oder Feldspat handeln, sämtlich Stoffe, die in der Kaliumsilikatlösung nicht gelöst werden, welch letztere in diesem Feststoff-Flüssigkeits-Gemenge die Funktion eines Härters übernimmt. Dieser Werkstoff, der im übrigen durch Sägen, Bohren und dergleichen leicht verarbeitbar ist, zeichnet sich gegenüber keramischen Werkstoffen hinsichtlich seiner Herstellung kostenmäßig insbesondere deshalb aus, weil ein anlagen- und engergieintensiver Brennprozeß entfällt. Diese Werkstoffgruppe der Geopolymere ist aufgrund ihrer vielseitigen und insbesondere leicht variierbaren Eigenschaften insbesondere im Bauwesen verwendbar .
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Wandelement der eingangs bezeichneten Art zu entwerfen, welches sämtliehe bauphysikalischen Funktionen in sich vereinigt, welches eine wenigstens teilweise industrielle Vorfertigung ermöglicht, einfach verarbeitbar ist und bei welchem insbesondere Belange des vorbeugenden Brandschutzes berücksichtigt sind.
Gelöst ist diese Aufgabe bei einem gattungsgemäßen Wandelement durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist zunächst einmal ein Aufbau des Wandelements aus zwei Schichten, die untereinander aus Platten zusammengesetzt sind, die stoffhomogen miteinander in Verbindung gebracht werden. Letzteres kann durch Verklebung mittels eines Klebstoffs geschehen, der
Ol stofflich der Substanz der Platten entspricht, welche aus einem anorganischen Werkstoff bestehen. Diese Art der Verklebung der einzelnen Platten bringt makroskopisch homogene Eigenschaften der jeweiligen Schicht mit sich. Wenigstens eine der Schichten besteht aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff, der durch eine Wärmebehandlung nachträglich keramisch gebunden ist. Auf diese Weise ist eine Schicht als besonders temperaturbeständig und auch chemisch beständig anzusehen, so daß diese Schicht beispielsweise als Außenwand eines Gebäudes fungieren kann. Die beiden Schichten sind im übrigen miteinander verklebt, so daß sich ein mehrschaliges Wandelement ergibt. Über die Dichte des Geopolymer-Schaumwerkstoff s, jedoch auch die werkstoffliche Beschaffenheit der übrigen Schicht, bei der es sich beispielsweise auch um Gasbeton oder dergleichen handeln kann, jedoch auch durch die Dickenbemessung dieser Schichten kann die statische Tragfähigkeit des Wandelements konstruktiv festgelegt werden. Im übrigen kann auch die Wärmedämmfähigkeit über die Dichte bzw. Porosität dieser anorganischen Werkstoffe in weiten Grenzen beeinflußt werden. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise ein Wandelement, welches sämtliche bauphysikalischen Funktionen in sich vereinigt und bauseitig in einfachster Weise verarbeitbar ist.
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf eine vorteilhafte Ausgestaltung des Prinzips des Anspruchs 1 gerichtet. Zwischen den Schichten, deren eine die Innenschicht und deren andere die Außenschicht einer Gebäudewandung bilden kann, befindet sich hiernach eine Zwischenschicht, welche aus einem anorganischen Schaumwerkstoff bestehen kann. Diese Zwischenschicht erfüllt somit hauptsächlich Funktionen der Wärme- und Schalldämmung, wobei entsprechend deren Porosität, insbesondere im
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Ol Grenzflächenbereich zu den angrenzenden Innen- und Außenschichten die Wasserdampfdurchlässigkeit des gesamten Wandelements konstruktiv beeinflußbar ist.
Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 sind auf die Erzielung einer weitestgehend werkstofflichen Homogenität des Wandelements gerichtet. Sämtliche Schichten können hiernach aus einem Geopolymerwerkstoff bestehen, der jedoch entsprechend der bauphysikalischen Funktion der einzelnen Schicht in seiner Dichte an seine jeweilige Funktion angepaßt ist. Während - wie oben bereits ausgeführt - die Innen- und Außenschichten als vorgefertigte, bauseitig stoffhomogen zu verklebende Platten ausgebildet sind, wird die Zwischenschicht als Ortschaum zwischen die aus diesen Platten besehenden Schichten eingebracht, so daß die Dicke dieser Zwischenschicht erst bauseitig endgültig festgelegt wird. Der aus Geopolymerwerkstoffen bestehende Zwischenschaum ist während seines Härtprozesses klebrig und stellt auf diese Weise eine zuverlässige Klebeverbindung zwischen den Innen- und Außenschichten her. Die Dichte dieser Zwischenschicht wird über den Schäumprozeß derart gesteuert, daß sich hier ein hohes Maß an Porosität ergibt und demzufolge ein hohes Maß an Wärmedämmfähigkeit. Gleichzeitig kann über die Einstellung offenzelliger Poren die Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit des Gesamtsystems bei entsprechender Einstellung der beiden äußeren Schichten beeinflußt werden.
Das oben dargelegte Prinzip eines mehrschaligen Wandelements kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs um weitere Schichten, jeweils unter Zwischenanordnung von als Klebeschichten wirkenden Zwischenschichten beliebig erweitert werden. Die Zwischenschichten erfüllen auch hierbei im wesentlichen die Wirkung von Wärme-
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Ol und Schalldämmschichten, während die jeweils angebundenen sonstigen Schichten baustatische Funktionen erfüllen .
Das im obigen Sinne ausgestaltete Wandelement kann mit Hinblick auf seine architektonische Ausgestaltung im Oberflächenbereich in vielfältiger Weise beschichtet werden. Hierbei können beispielsweise dekorativ wirkende, wiederum aus Geopolymerwerkstoffen bestehende Platten Verwendung finden, die wiederum stoffhomogen angeklebt werden - es kommen jedoch auch Platten aus Zellkeramik in Betracht. Von Vorteil sind Platten aus Geopolymerwerkstoffen insoweit, als aufgrund deren einfacher Gestaltbarkeit durch Gießen beliebige Formen in einfachster Weise durch Gießen jederzeit herstellbar sind, so daß insbesondere architektonischen bzw. ästhetischen Funktionen in einfachster Weise Rechnung getragen werden kann.
Die Zeichnungsfigur zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Wandelements, welches eine Gebäudeumfassungswand bildet, deren Außenseite mit 1 und deren Innenseite mit 2 bezeichnet sind.
Das Wandelement besteht im wesentlichen aus drei, senkrecht zu dessen Ebene aufeinanderfolgenden Schichten, deren Zusammensetzung im folgenden erläutert werden wird.
Eine Außenschicht 3 besteht aus einzelnen Platten aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff, der durch nachträgliche Wärmebehandlung keramisiert worden ist und als Folge dieser Behandlung eine weitestgehend offenzellige Struktür aufweist. Derartige Platten werden unter Verwendung eines Geopolymerwerkstoffs stoffhomogen zu einer durch-
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Ol gehenden Mauerplatte bzw. Außenschicht 3 gefügt, welche aufgrund ihrer keramischen Eigenschaften nicht nur eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit, sondern auch eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen aller Art aufweist. Diese Außenschicht 3 übernimmt darüber hinaus statische Funktionen und - aufgrund ihrer Porosität - auch Wärmedämmfunktionen.
Mit 4 ist eine Innenschicht bezeichnet, die ebenfalls aus einzelnen, aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff bestehenden Platten hergestellt ist, welche Platten unter Verwendung eines Geopolymerwerkstoffs stoffhomogen zwecks Bildung einer zusammenhängenden Innenschicht 4 gefügt sind. Im Rahmen dieser Innenschicht kann jedoch eine Keramisierung entfallen, so daß diese quasi aus naturbelassenm Geopolymer-Schaumwerkstoff besteht. Es kann jedoch eine Keramisierung grundsätzlich auch bei dieser Innenschicht vorgenommen werden.
Die Innen- 4 und Außenschicht 3 werden - senkrecht zur Ebene des Wandungselements gesehen - mit Abstand voneinander gesetzt, wobei dieser Abstand über eine mit 5 bezeichnete Zwischenschicht ausgefüllt ist. Bei dieser Zwischenschicht handelt es sich um einen Ortschaum aus einem Geopolymerwerkstoff, der in der Reaktionsphase des Aufschäumens klebrig ist und eine zuverlässige, insbesondere stoffhomogene Verbindung der Außenschicht 3 mit der Innenschicht 4 bildet. Diese Zwischenschicht ist geschlossenporig eingestellt und weist eine wesentlich geringere Dichte als die Außenschicht 3 sowie die Innenschicht 4 auf. Eine wesentliche Wirkung dieser Zwischenschicht 5 - von ihrer Wirkung als Klebeschicht zwischen Innen- und Außenschicht abgesehen - besteht in einer weiteren Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften des Wandelements.
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• ·
Ol Im Ergebnis steht auf diese ein Wandelement zur Verfugung, dessen Innen- 4 und Außenschicht 3 zumindest statische und Wärmedämmfunktionen übernehmen und deren Zwischenschicht 5 hauptsächlich eine Wärmedämmfunktion übernimmt, wobei sämtliche Schichten werkstoffgleich ausgebildet, wenngleich strukturell unterschiedlich eingestellt sind. Im Ergebnis steht somit ein werkstofflich weitestgehend homogenes, aus anorganischen Werkstoffen bestehendes und damit unbrennbares Wandelement zur Verfügung, welches auch ohne weitere Maßnahmen bereits ein hohes Maß an Wärmedämmfähigkeit aufweist.
Indem der Geopolymer-Schaumwerkstoff der Innenschicht 4, der Zwischenschicht 5 und der Außenschicht 3 offenzellig geschäumt werden, besteht ferner die Möglichkeit, das Wandelement entsprechend den jeweiligen Anforderungen betreffend die Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit an den jeweiligen Einsatzfall anzupassen. Die miteinander zu verklebenden Flächen der Innenschicht 4 und der Zwischenschicht 5 bzw. der Zwischenschicht 5 und der Außenschicht 3 können zu diesem Zweck mit porösen oder auch wenigstens teilweise kompakten Belegen beschichtet werden, die wiederum aus einem Geopolymerwerkstoff bestehen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, das Wasserdampfdiffusionsverhalten des Wandelements jeweils anwendungsfallspezifisch einzustellen. Im übrigen können auch solche Parameter wie die statische Tragfähigkeit und die Wärmedämmfähigkeit über den Schäumprozeß des Geopolymerwerkstoffs und damit die Dichte der einzelnen Schichten sowie deren Dicke in weiten Grenzen in einfachster Weise variiert werden. Schließlich können die eingesetzten im Rahmen der Innen- 4 und der Außenschicht 3 eingesetzten Platten auch von üblichen Armierungselementen durchsetzt sein.
-9-
Ol Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Innenschicht 4 auch aus herkömmlichem Gasbeton bestehen. In diesem Fall ergeben sich besonders preisgünstige Ausführungsformen.
Es kann die Innenschicht 4 jedoch gleichermaßen wie die Außenschicht 3 auch aus einem nachträglich keramisierten Geopolymer-Schaumwerkstoff bestehen. Ferner können die Innen- und Außenschichten jeweils auf ihren freien Oberflächen in beliebiger Weise beschichtet werden, beispielsweise mit Hinblick auf die architektonische Ausgestaltung des Wandelements mit dünnwandigen Platten aus Zellkeramik oder aus keramisiertem, im Oberflächenbereich unter architektonischen Gesichtspunkten besonders ausgestalteten Geopolymer-Schaumwerkstoff.
Wesentlich ist, daß das erfindungsgemäße Wandelement keinerlei organische Bestandteile aufweist, somit als unbrennbar anzusehen ist und im übrigen sämtliche bauphysikalischen Funktionen in einem werkstofflich weitestgehend homogenen Bauelement vereinigt.

Claims (8)

  1. DIPLrING. HORST ROSE DIPL.-ING. p'eJTE$ K(^SEL. 'dIRIÜMC. PETER SOBISCH
    PATENTANWÄLTE ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
    Patentanwälte Rose, Kosel & Sobisch · Odastrasse 4a
    Qdastrasse4a, D-37581 Bad Gandersheim D-37581 Bad Gandereheim
    Germany
    Telefon (05382)4038 Telex957422siedpd Telefax (05382)4030
    IhrZeichen/Yourref. UnserZeichen/Ourref. Datum/Date
    2149/433 DE &iacgr;&ogr;. Februar 1994
    Karl Heinz Vahlbrauk
    ANSPRÜCHE
    1. Wandelement für den Hochbau, gekennzeichnet durch
    - wenigstens zwei, aus anorganischen Werkstoffen bestehende Schichten, die aus einzelnen Platten zusammengefügt und miteinander verklebt sind,
    - wobei zumindest eine Schicht aus einem durch Wärmebehandlung keramisierten Geopolymer-Schaumwerkstoff besteht und
    - wobei zumindest die Platten einer Schicht werkstoffhomogen zusammengefügt sind.
  2. 2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die, aus keramisiertem Geopolymer-Schaumwerkstoff bestehende Schicht eine Außenschicht (3) des Wandelements bildet,
    -2-PS/N
    Bankkonto: NORD/LB, NL Bad Gandersheim (BLZ 250 50ClOoJ1 fc<|.-rjr. 26118370 iPojäTgijojfcrito: Postgiroamt Hannover (BLZ 250100 30), Kto.-Nr. 66715-307
    &idigr;: ·
    Ol - daß die wenigstens eine andere Schicht die Innenschicht (4) des Wandelements bildet und
    - daß die Innenschicht (4) aus einem porösen Werkstoff besteht.
  3. 3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,
    - daß die beiden Schichten über eine Zwischenschicht (5) miteinander in Verbindung stehen und
    - daß die Zwischenschicht (5) aus einem anorganischen Werkstoff, insbesondere einem anorganischen Schaumwerkstoff besteht.
  4. 4. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    - daß beide Schichten aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff bestehen und
    - daß beide Schichten unter Verwendung eines nach Maßgabe der gewünschten Gasdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässigkeit gewählten oder konditionierten anorganischen Werkstoffs miteinander verklebt sind.
  5. 5. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Zwischenschicht (5) aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff besteht und
    - daß dieser Schaumwerkstoff vorzugsweise als Ort-
    -3-
    Ol schaum in den Zwischenraum zwischen der Innenschicht (4) und der Außenschicht (3) eingebracht ist.
  6. 6. Wandelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Dichte der Zwischenschicht (5) geringer als die Dichte der Innen- (4) und der Außenschicht (3) eingestellt ist.
  7. 7. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche bis 6, gekennzeichnet durch
    - weitere, über Zwischenschichten aus einem anorganischen Schaumwerkstoff mit den genannten, wenigstens zwei, aus einem anorganischen Werkstoff bestehende Schichten in Verbindung stehende Schichten,
    - wobei sämtliche 'Schichten einschließlich der Zwischenschichten vorzugsweise aus einem Geopolymer-Schaumwerkstoff bestehen und
    - wobei die Dichte der Zwischenschichten geringer als die Dichte der übrigen Schichten eingestellt ist.
  8. 8. Wandelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche l bis 7, gekennzeichnet durch außenseitig aufgebrachte Platten aus keramisierten Geopolymer-Schaumwerkstoff oder aus Zellkeramik.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9419045U1 (de) * 1994-10-27 1995-02-16 Vahlbrauk, Karl Heinz, 37581 Bad Gandersheim Wandelement
CN107816149A (zh) * 2017-11-06 2018-03-20 佛山科学技术学院 一种地铁车站控制室防火隔墙
US10011530B2 (en) 2014-07-30 2018-07-03 Alsitek Limited Geopolymer coating and mortar

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