DK178411B1 - Betonelement og fremgangsmåde til fremstilling samt anvendelse heraf - Google Patents

Abstract

Højisoleret (1) betonelement omfattende en armeret bagvæg (2) med armerede søjler (4) og bjælker (5), som er forbundet med bagvæggen (2), og et eller flere lag isoleringsmateriale (6,7), og hvor det højisolerede betonelement (1) har en forvæg (11), der er støbt i beton, og som er forankret i bagvæggen. For at undgå eller reducere revnedannelser i forvæggen (11) og et efterfølgende afsluttende pudslag (10) som følge af eksempelvis termiske påvirkninger, er der på forvæggens (11) yderside monteret et ydre isoleringslag (12) af trykfast mineraluld. Et afsluttende pudslag, eller beklædning, monteres herefter på den ydre overflade af det ydre isoleringslag (12). En fremgangsmåde til at fremstille det højisolerede betonelement (1) og anvendelsen heraf er også beskrevet.

Description

[Betonelement og fremgangsmåde til fremstilling samt anvendelse heraf] Opfindelsens område

Den foreliggende opfindelse angår et højisoleret betonelement omfattende en armeret bagvæg med armerede søjler og bjælker, som er forbundet med bagvæggen, og et eller flere lag isoleringsmateriale, og hvor det højisolerede betonelement har en forvæg, der er støbt i beton, og som er forankret i bagvæggen.

Opfindelse angår desuden en metode til fremstilling af et højisoleret betonelement, hvor betonelementet omfatter en armeret bagvæg med bærende bjælker og søjler samt et eller flere lag af isoleringsmateriale, hvor der efter udstøbning af betonelementets armerede bagvæg og de bærende søjler og bjælker er udlagt et eller flere lag af isoleringsmateriale.

Endelig angår opfindelsen anvendelse af et højisoleret betonelement ifølge opfindelsen.

Opfindelsens baggrund I forbindelse med de stigende krav til reduktion af varmetab fra bygninger, vil facadernes tykkelse vokse til endog meget tykke konstruktioner. Det betyder, at den kendte teknik med en bærende betonbagvæg - isolering - betonfacadeplade (betonsand-wich-elementer), er behæftet med betydelige ulemper. Den relativt tunge facadeplade kan ikke bæres med den kendte teknologi, når den skal hænge med 30-40 cm eller større afstand fra den bærende bagvæg. Et beslag, som skal kunne bære forpladen i 30-40 cm afstand fra den stabile bagplade, vil være meget kraftigt og er normalt af rustfrit stål. Denne konstruktion vil dermed medføre betydelige kuldebroer, særligt ved de kraftige metalbeslag, med reduktion af isoleringsevnen til følge. Et bærende sandwichelement har typisk en opbygning med 150 mm bærende bagvæg, og eksempelvis 300 mm isolering, for at opfylde de nye gældende nationale og eventuelle internationale krav til isolering, og en forplade, der typisk er 70 mm tyk. Dette giver en samlet vægtykkelse på 520 mm. Sammenlignet med de tidligere gældende regler for isoleringskrav, og dermed de mindre tykkelser på vægelementerne, medfører dette en betydelig reduktion i bygningernes nettoareal, typisk på 5-7 m2pr. lejlighed/bolig.

US 4 512 126 A beskriver et betonelement, hvor den bærende væg udgør forvæggen, og dermed ydersiden af byggeriet. Denne konstruktion er uhensigtsmæssig, da termiske påvirkninger fra omgivelserne vil medføre, at der opstår revnedannelser i området mellem bærende søjler og bjælker i elementet og selve vægfladen. Dermed mister elementet sin styrke, og der opstår utætheder i væggene, som kan medføre, at der opstår problemer med fugt og skimmelsvampe indendørs i bygningen.

EP 0037126 Al beskriver et anlæg til at fremstille forme til betonelementer og forskellige betonelementer, som anvendes ved hurtig opførelse af en bygning. Isoleringsplader med ydre lag af beton eller cement stilles op på byggepladsen og udgør forme for udstøbning af beton til statisk afstivning af væggene. ’’Formene” er efter støbningen af elementerne en del af bygningens elementer. Der hældes beton i mellemrummet mellem isoleringspladerne, og den udstøbte betonvæg er dermed beklædt med et lag af isoleringsmateriale på begge sider og med et ydre tyndt betonlag på ydersiden af isoleringslaget.

Fra EP 2 224 071 A2 kendes et højisoleret betonelement, hvor den armerede bærende væg udgør bagvæggen af elementet, som dermed vender ind mod bygningens indre. For at overholde de i Danmark gældende krav til tæthed og reduktion af varmetab fra bygninger indeholder det højisolerede betonelement et tykt lag af trykfast isolering, som er opdelt i 2 eller flere del-lag. Det yderste lag på elementet, og dermed på bygningen, er et pudslag, som er armeret med glasfibernet. Det glasfibemet armerede pudslag er påført direkte ovenpå den yderste overflade af isoleringslaget. Et lignende element er også kendt fra DE 200 10 281 UF

Disse højisolerede betonelementer er særdeles velegnede som præfabrikerede betonelementer, men har imidlertid nogle ulemper. Det forholdsvist tynde pudslag, som udgør facaden på bygningen, er ikke velegnet til at bære emner, der skal skrues fast i ydervæggen, herunder f.eks. skilte, lamper og andre elektriske installationer osv. Endvidere kan den pudsede facadeoverflade være modtagelig overfor stød- og slagpåvirkninger, der kan deformere isoleringslaget og dermed også forårsage revner i pudslaget på facaden. For at brandsikre betonelementerne fra ydersiden er det desuden hensigtsmæssigt, at det yderste isoleringslag, eller en del heraf, består af trykfast mineral uld. Dette medfører en ekstra arbejdsgang under selve fremstillingen på betonelement-fabrikken, idet dette lag skal fastgøres til det eller de øvrige lag af isolering, f.eks. ved limning og/eller ved at anvende isoleringssøm.

En del af disse problemer er blevet løst i EP 2644796 Al. Herfra kendes også et højisoleret betonelement, hvor den armerede bærende væg udgør bagvæggen af elementet, som dermed vender ind mod bygningens indre. Det højisolerede betonelement indeholder et tykt lag af trykfast isolering, som er opdelt i 2 eller flere del-lag. Forvæggen er en betonvæg, der er støbt i sektioner med revneanvisere imellem sektionerne, hvorved fugerne derved udgør dilatationsfuger. Det yderste lag på elementet, og dermed på bygningen, er et pudslag, som evt. er armeret med glasfibernet, og som er påført udenpå forvæggen og revnean viserne i fugerne imellem betonsektioneme, dvs. imod bygningens yderside. Forvæggens sektioner er forankret i bagvæggen med vandrette ankre og/eller skråtstillede ophæng.

Dette betonelement er særdeles velegnet til elementbyggeri, da det udviser den nødvendige styrke, og samtidig er facadeoverfladen modstandsdygtig overfor stød- og slagpåvirkninger, der kan deformere isoleringslaget og dermed også forårsage revner i pudslaget på facaden. Det har dog vist sig, at pudslaget henover revneanviserne i fugerne mellem forvæggens sektioner har en tendens til at revne, især hvis der anvendt en langsomthærdende puds til det yderste pudslag på forvæggen, eller hvis påførelse af pudslaget henover fugerne og revneanviserne imellem sektionerne i forvæggen ikke er tilstrækkeligt omhyggeligt udført. Hvis pudslaget henover elementsamlingerne er påført under visse vejrbetingelser, herunder især i direkte solskin, kan dette føre til revnedannelser i elementsamlingeme.

Opfindelsens formål

Det er således opfindelsens formål at undgå ovennævnte ulemper og samtidig undgå revnedannelser i pudslaget på et højisoleret betonelement og en fremgangsmåde til fremstilling heraf, uden at ændre på betonelementets styrke i et- eller fleretagers elementbyggeri, og uden at reducere det højisolerede betonelements evne til at modstå stød eller slag.

Det er også formålet med opfindelsen at tilvejebringe et betonelement, der er velegnet til præfabrikation, er udført i en let konstruktion, hvor isoleringslaget kan opbygges i tykkelser, som præcist svarer til den energiklasse, som bygherren ønsker, og som er uden kuldebroer og derfor opfylder nationale og eventuelle internationale krav til bygningers varmetab. Desuden ønskes opnået: robusthed over for fugt og/eller stød/slag, maksimal varmeakkumuleringsevne, konstruktioner med bæreevne for tagelementer og/eller etageadskillelser, lav vægt, optimeret tykkelse, stor tæthed efter montage, støbte tætte samlinger, og stor produktionsvenlighed, hvor mest muligt arbejde udføres under tag på fabrik.

Det er yderligere et formål med hele elementfremstillingen, at den er rationel (kort produktionstid), og at forskellige varianter af elementerne nemt kan fremstilles med små produktionsmæssige ændringer.

Beskrivelse af opfindelsen

Dette formål opnås ved et højisoleret betonelement ifølge opfindelsen, som omfatter en armeret bagvæg med armerede søjler og bjælker, som er forbundet med bagvæggen, og et eller flere lag isoleringsmateriale, og hvor det højisolerede betonelements har en forvæg, der er støbt i beton, og som er forankret i bagvæggen. De nævnte et eller flere lag af isoleringsmateriale er placeret mellem for- og bagvæggen. Det højisolerede betonelement er specielt, fordi der på forvæggens yderside er monteret et ydre isoleringslag af trykfast mineraluld.

Det ydre isoleringslag kan limes på et færdigt element, og/eller ilægges den våde beton, hvilket svarer til en limning, og/eller det kan monteres med isoleringssøm på traditionel vis og/eller monteres til forankring i den våde endnu ikke hærdede beton i forvæggen. Trykfast mineraluld er fortrinsvist trykfast glas- eller stenuld.

Ved at lægge et forholdsvist tyndt lag af mineraluld ud på forvæggens yderside efter udstøbning af forvæggen, opnås det, at det ydre lag af mineraluld kan beskytte forvæggen imod temperaturudsving og dermed begrænse dilatationen hhv. sammentrækning i forvæggen, der ofte forårsager revnedannelse i ydre betonvægge, især når den ydre betonvæg ikke er armeret. Dette medfører, at det ikke længere vil være nødvendigt at sektionsopdele forvæggen ved at udlægge revneanvisere på oversiden af isoleringslaget forud for udstøbning af forvæggen, som derved bliver opdelt i mindre sektioner.

Det ydre isoleringslag af trykfast mineraluld er fortrinsvist 30-60 mm tykt, da denne lagtykkelse er tilstrækkelig til at sænke temperaturen med op til 5-10°C på forvæggen af beton (i forhold til temperaturen på ydersiden af elementet) i et stationært forsøg, hvor temperaturen på elementets inderside er 20°C og 50°C ved elementets yderside, og det forventes, at temperaturen i forpladen vil blive sænket mindst 10°C i et dynamisk forsøg med varierende temperaturer på ydersiden. Dette betyder, at revnedannelsen i forvæggen bliver elimineret eller i det mindste reduceret kraftigt, da dilatationen og sammentrækninger i forvæggen reduceres, når temperaturudsvingene på betonpladen reduceres.

Ved fremstilling af trykfast mineraluld er en plade typisk opbygget af mineralske fibre, som tillader de to overflader at forskyde sig i forhold til hinanden uden at overføre store forskydningskræfter. Dermed kan det ydre lag af mineraluld optage de temperaturbetingede bevægelser i pudslaget, hvilket eliminerer revnedannelse i et efterfølgende pudslag, når facaden afsluttes med et pudslag på den ydre flade af det ydre isoleringslag beklædt med et pudslag, som fortrinsvis er armeret med et glasfibernet.

Pudslaget er typisk et lag mineralsk puds, som er armeret med glasfibemet, og som udlægges, fortrinsvis vådt i vådt, på normal vis på betonelementets yderside, dvs. henover den frie overflade på det ydre lag af trykfast mineralsk isolering. Derefter påføres normalt et afsluttende vind- og vandafvisende pudslag.

Det vil dog fortsat være muligt at opdele forvæggen i sektioner, f.eks. ved at forvæggen er opdelt i 2 eller flere felter, og imellem hvilke felter der er anbragt revneanvisere. Forvæggen i det højisolerede betonelement kan f.eks. opdeles i 3-4 lodrette sektioner på 8 meter langt element, eller som beskrevet i EP 2644 796 A, idet det ydre isoleringslag af mineraluld vil dække revneanviserne imellem sektionerne. Dermed vil den afslutning med pudslag på den sektionsopdelte forvæg, som nævnt ovenfor og som beskrevet nærmere nedenfor, være mulig, uden at der opstår revner i pudslaget over revneanviserne.

Forvæggen kan også blive helt eller delvist beklædt en beklædning af træ, natursten, en skalmur og/eller kombinationer heraf. Ved at anvende et ydre trykfast isoleringslag med en tykkelse i den øvre ende af ovennævnte interval, f.eks. 40-60 mm og især 45-55 mm, vil det være muligt at anvende teglskaller og/eller andre keramiske skaller som klimaskærm på ydersiden af det højisolerede betonelement, som derved fastgøres til den frie overflade af det ydre pudslag .

Opfindelsen angår også en metode til fremstilling af et højisoleret betonelement, hvor betonelementet omfatter en armeret bagvæg med bærende bjælker og søjler samt et eller flere lag af isoleringsmateriale, hvor der efter udstøbning af betonelementets armerede bagvæg og de bærende søjler og bjælker er udlagt et eller flere lag af isoleringsmateriale De nævnte et eller flere lag af isoleringsmateriale er placeret mellem for- og bagvæggen. Metoden er speciel ved, at den omfatter udstøbning af en forvæg i form af et betonlag på overfladen af det øverste isoleringslag, og efterfølgende udlægning af et ydre isoleringslag af trykfast mineraluld på forvæggens yderside.

Der påføres fortrinsvis et pudslag, der fortrinsvist er armeret med glasfibernet, på ydersiden af det ydre trykfaste isoleringslag, som beskrevet ovenfor. Alternativt beklædes det ydre lag af trykfast isolering helt eller delvist med en beklædning af træ, natursten, en skalmur eller kombinationer heraf, som beskrevet ovenfor. Det er også muligt at kombinere overfladematerialer, så der anvendes en pudset overflade på en del af overfladen i kombination med en skalmur, eller en beklædning af træ og/eller natursten.

Et højisoleret betonelement ifølge opfindelsen anvendes, som nævnt ovenfor, til fremstilling af bygninger i en eller flere etager.

T egningsbeskri velse

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet med henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1. viser et vandret snit igennem samlingen mellem to højisolerede betonelementer ifølge opfindelsen, og

Fig. 2 viser et lodret snit igennem et højisoleret betonelement ifølge opfindelsen ved den øvre ende over et vindue eller dør, der er monteret i en åbning i betonelementet.

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Det højisolerende betonelement ifølge opfindelsen kan ses på fig. 1-2, hvor fig. 1 viser et vandret snit igennem to naboelementer af det højisolerende betonelement ifølge opfindelsen i en færdig bygning. Fig. 2 viser et lodret snit igennem et højisolerende betonelement 1 ifølge opfindelsen, hvor et vindue 3 er monteret i det højisolerende betonelement 1 ifølge opfindelsen. Bygningen omfatter yderligere en etageadskillelse 9, der bæres på den øvre armerede bjælke 5 i betonelementets 1 bagvæg 2.

Betonelementet omfatter en bagvæg 2 med søjler 4 og bjælker 5. Både bagvæggen 2 og søjler 4 og bjælker 5 er udført i armeret 3 beton. Imellem søjler 4 og bjælker 5 ligger et første lag isolering 6, og et andet lag isolering 7 dækker det første lag isolering 6 samt overfladen af søjler 4 og bjælker 5. Ovenpå det andet lag isolering 7 er der støbt en forvæg 11.

Forvæggen 11 er fortrinsvis støbt i fiberbeton, og er eventuelt opdelt i et antal separate felter. Det foretrækkes således, at forvæggen 11 ikke er stålarmeret, men er forankret til bagvæggen 2 med et antal ophæng 13 (se fig. 5, 6, 10), samt et antal ankre 14.

På forvæggen 11 er der på ydersiden, dvs. den flade der vender imod bygningens ydre, monteret et ydre isoleringslag af trykfast mineraluld 12.

På overfladen af et ydre isoleringslag af trykfast mineraluld 12 påføres et pudslag 10, som fortrinsvis er armeret med glasfibernet, og/eller der monteres en ydre beklædning af træ, skalmur og/eller natursten, som beskrevet nedenfor.

Det højisolerede betonelement ifølge opfindelsen fremstilles efter de samme principper, som der er beskrevet i EP 2644796 Al, idet isætning af ophæng 13 og ankre 14, udstøbning af bagvæg 2 med søjler 4 og bjælker 5, ilægning af isoleringsmateriale og eventuel montering af et falselement 8 er identiske med metoden beskrevet i EP 2644796 Al, og således er indarbejdet heri ved reference 7. Falselementet 8 er beskrevet i EP 2224070 A, og tilvejebringer et fast underlag, hvori døre henholdsvis vinduer kan forankres, fortrinsvis med konventionelle skruer.

Det andet isoleringslag 7 kan evt. omfatte en kant af trykfast mineraluld 7a langs side-kanterne af isoleringslaget 7, som vender ud mod fuger 15 imellem to naboelementer, bl.a. for at sikre god vedhæftning af fugemassen i fugen 15 til isoleringslaget 7a og for brandsikring i området omkring fugerne 15.

Overbeton, dvs. forvæggen 11, udstøbes herefter på normal vis på overfladen af det andet isoleringslag 7, så det dækker ankrene 14 og/eller ophængene 13 og afrettes efter forskallingen på betonelementformen. Forvæggen 11 er fortrinsvis støbt i fiberbeton.

Ved udstøbningen af forvæggen 11 kan der eventuelt anvendes revnean visere (ikke vist) til at opdele forvæggen 11 i et antal felter 12, som fortrinsvis er kvadratiske eller rektangulære, på samme måde som beskrevet i EP 2644796 Al, eksempelvis kan forvæggen 11 på det højisolerede betonelement f.eks. opdeles i 3-4 lodrette sektioner på 8 meter langt element.

Efter udstøbning af forvæggen 11 udlægges et tyndt ydre lag 12, f.eks. 30-60 mm tykt, af trykfast mineraluld, som fastgøres til forvæggen 11 på traditionel vis, f.eks. ved at trykke isoleringssøm (ikke vist) ned i forvæggens 11 våde betonlag efter udstøbning af heraf, eller ved at lime det ydre isoleringslag 12 på den hærdede forvæg 11.

Et lag 10 af mineralsk puds, som fortrinsvis er armeret med glasfibernet, udlægges, fortrinsvis vådt i vådt, på normal vis på betonelementets yderside, dvs. henover forvæggens 11 ydre isoleringslag 12. Derefter påføres et vind- og vandafvisende pudslag (ikke vist).

Som alternativ hertil kan forvæggens 11 ydre trykfaste isoleringslag 12 beklædes med en anden type beklædning, f.eks. teglskaller og/eller andre keramiske skaller, træbe klædning, keramiske klinker/fliser eller beklædning/plader i natursten. I dette tilfælde er det ydre isoleringslag i den øvre ende af ovennævnte interval, dvs. 40-60 mm, og især 45-55 mm.

Ved fremstilling af trykfast mineraluld er en plade typisk opbygget af et fiberlag af mineralske fibre, som tillader de to overflader at forskyde sig i forhold til hinanden uden at overføre store forskydningskræfter. Dermed kan det ydre mineraluldslag 12 til en vis grad optage de forskydningskræfter, der opstår ved temperaturudvidelser og -sammentrækninger i forvæggen 11 og/eller et efterfølgende pudslag 10, hvilket eliminerer revnedannelse i pudslaget 10.

Betonlaget i forvæggen 11 kan forankres til eventuelle falselementer 8 ved at fastgøre skruer, søm eller lignende forankringsmidler 16 langs kanten ved åbningen i falselementet 8, f.eks. for hver 200-400 mm, fortrinsvis for hver 250-350 mm.

Færdigmontering af døre og vinduer, så betonelementet er klar til opstilling på byggepladsen, er også som beskrevet i EP 2644796 Al, og er hermed inkorporeret heri ved denne reference.

Claims (8)

1. Højisoleret betonelement (1) omfattende en armeret bagvæg (2) med armerede søjler (4) og bjælker (5), som er forbundet med bagvæggen (2), og et eller flere lag isoleringsmateriale (6, 7), og hvor det højisolerede betonelement har en forvæg (11), der er støbt i beton, og som er forankret i bagvæggen (2), idet nævnte et eller flere lag af isoleringsmateriale er placeret mellem for- og bagvæggen (11,2), kendetegnet ved, at der på forvæggens (11) yderside er monteret et ydre isoleringslag (12) af trykfast mineraluld.

2. Højisoleret betonelement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forvæggen (11) er opdelt i 2 eller flere felter og imellem hvilke felter, der er anbragt revneanvisere.

3. Højisoleret betonelement ifølge et vilkårligt af kravene 1-2, kendetegnet ved, at den ydre flade af det ydre isoleringslag (12) er beklædt med et pudslag (10), som fortrinsvis er armeret med et glasfibernet.

4. Højisoleret betonelement ifølge et vilkårligt af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den ydre flade af det ydre isoleringslag (12) eller til den frie overflade af det ydre pudslag (10) er helt eller delvist beklædt med en beklædning (10) af træ, natursten, teglskaller og/eller andre keramiske skaller og/eller kombinationer heraf.

5. Metode til fremstilling af et højisoleret betonelement (1), hvor betonelementet omfatter en armeret bagvæg (2) med bærende bjælker (5) og søjler (4) samt et eller flere lag af isoleringsmateriale (6,7), hvor der efter udstøbning af betonelementets armerede bagvæg (2) og de bærende søjler (4) og bjælker (5) er udlagt et eller flere lag af isoleringsmateriale, hvor metoden omfatter udstøbning en forvæg (11) i form af et betonlag på overfladen af det øverstet isoleringslag(7), og efterfølgende udlægning af et ydre isoleringslag (12) af trykfast mineraluld på forvæggens (11) yderside.

6. Metode ifølge et krav 5, kendetegnet ved, at der påføres et pudslag (10), der fortrinsvist er armeret med glasfibemet på ydersiden af det ydre trykfaste isoleringslag (12).

7. Metode ifølge et vilkårligt krav 5, kendetegnet ved, at det ydre lag af trykfast isolering (12) beklædes helt eller delvist med en beklædning af træ, natursten, teglskaller og/eller andre keramiske skaller eller kombinationer heraf.

8. Anvendelse af et højisoleret betonelement (1) ifølge et vilkårligt af kravene 1-4 eller fremstillet ved metoden ifølge et vilkårligt af kravene 5-7 til fremstilling af bygninger i en eller flere etager.