EP2281964A1 - Gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP2281964A1
EP2281964A1 EP10168471A EP10168471A EP2281964A1 EP 2281964 A1 EP2281964 A1 EP 2281964A1 EP 10168471 A EP10168471 A EP 10168471A EP 10168471 A EP10168471 A EP 10168471A EP 2281964 A1 EP2281964 A1 EP 2281964A1
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EP
European Patent Office
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wall
element according
insulating layer
formwork
reinforcement
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EP10168471A
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EP2281964B1 (de
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Martin Feldmann
Joerg Steck
Stefan Berner
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Misapor Benton AG
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Misapor AG
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Definitions

  • the present invention relates to a cast wall, floor or ceiling element according to the preamble of claim 1 and a method for its production.
  • the US 2001/0010140 discloses a building part comprising two parallel, spaced-apart wire mesh, between which an insulating body is arranged.
  • Straight connecting rods whose ends are welded to the wire mesh, penetrate the insulating body and keep the wire mesh at a distance from each other.
  • the insulating body can be made of foamed plastic, of other insulating materials of various kinds or lightweight concrete. Between the wire mesh and the insulating body is a distance between 10 and 30 mm.
  • spacers are additionally provided, which space the insulating body of the wire mesh.
  • the finished component such as a wall, which is cast on site, the wire mesh are included in the hardened concrete.
  • the inner and outer walls can have different strengths.
  • the DE-OS-197 48 457 discloses a thermally insulated, supporting outer wall element in a multi-layer sandwich construction. This consists of a serving as a support inner wall, an outer wall spaced therefrom and a thermal insulation layer disposed between the walls. Both exterior and interior walls are made of lightweight LB15 grade concrete. As a thermal insulation layer is also a polyurethane or Polystyrene foam in questions. The outer and inner walls are firmly connected to each other via intersecting coupling rods whose corrugated ends are embedded in lightweight concrete. By this construction it is ensured that the outer wall element is torsionally rigid and can be raised for example on the support layer.
  • US 2006/0201090 discloses a lightweight composition consisting of from 22 to 90% by volume of a cement composition and from 10 to 78% by volume of particles having a density between 0.03 g / cm 3 and 0.064 g / cm 3.
  • Insulated concrete elements consist of two parallel, spaced-apart walls, which are interconnected by metal bars. The space between the walls is filled with a lightweight concrete.
  • Object of the present invention is to provide a particular cast on site wall, floor or ceiling element, in particular a fair-faced concrete element, which has the best possible insulation value for a given wall thickness.
  • the aim is in particular to propose a cast and insulated wall and a method for their production, which can be produced quickly and inexpensively. It is also an objective to propose a monolithic wall both on the inside and on the outside in exposed concrete quality.
  • the object is achieved by a cast wall, floor or ceiling element according to the preamble of claim 1 by using as insulation layer materials, preferably insulation boards, with a compressive stress at 10% compression ⁇ 10 ⁇ 60 kPa, preferably ⁇ 10 ⁇ 150 kPa, and most preferably ⁇ 10 ⁇ 300 kPa are used.
  • the element according to the invention as a locally cast component of a building, in particular a building has the advantage that it can be produced quickly and inexpensively as a fully insulated component, since it can be cast in one operation.
  • the insulation is designed so that it is not compressed by the static pressure of the still liquid lightweight concrete. Since the insulation in the element is already integrated, a subsequent insulation is no longer necessary.
  • the outer wall has less than half as much and advantageously less than one third of the thickness of the inner wall and serves only as a veneer, it needs only a few coupling bracket to secure the outer wall, especially because the device as part of a larger Building construction is poured on site. Due to the small number of coupling bracket only a few thermal bridges, so that the construction is surprisingly able to meet the requirements in the manufacture of passive houses.
  • the inventive wall, floor or ceiling element has the advantage that it can be produced both on the inside and on the outside in exposed concrete quality and thus can meet the requirements of modern architecture.
  • the use of lightweight concrete eliminates the risk that the insulating layer will be compressed. Accordingly, inexpensive available insulation materials can be used.
  • the casting material used is essentially made of cements, binders, foam glass or expanded clay as an additive, and mixing water and additives (additives).
  • a lightweight concrete with foam glass as an additive is for example in the EP-A-1 183 218 , the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • the first wall is designed as the static support structure and the second wall as a veneer.
  • a blanket may be supported on the inner tray, and the outer second wall may be relatively thin.
  • the second outer wall may, for example, have a thickness between 40 and 140 or 160 mm, preferably 50 to 120 or 140 mm and most preferably between 60 and 100 or 120 mm. Due to the fact that the inner wall or shell is more strongly formed, that is to say the outer shell, a large storage mass is present in the interior of the building. This has the advantage that solar gains can be stored by opaque components of the inner shell. However, it is conceivable to assign the outer wall a supporting function and the ceiling, for example. partially supported on the outer shell by cam-like removal. In this case, the outer wall can be carried over the entire surface or supporting only in partial areas. If only one wall has a supporting function, they can have different strengths.
  • the first wall has a reinforcement made of steel, which is preferably arranged centrally or symmetrically to the system axis in the wall.
  • the reinforcement at least two approximately parallel planes, which by means of spacers, for example by three-dimensional reinforcing baskets or blocks, are firmly connected. These planes are preferably approximately equidistant from the central axis of the wall.
  • the deployable three-dimensional reinforcing bars can be triangular in cross-section, wherein in the corners longitudinally extending rods are present. Such reinforcing blocks are used for example in concrete ceilings.
  • prefabricated reinforcing steel nets or metal baskets which represent a stable three-dimensional structure used.
  • metal baskets are inherently stable and are not compressed by the filled in liquid concrete.
  • the reinforcement layers should not be displaced to each other and in their position within the formwork through the concrete.
  • At least the second wall only has a reinforcement formed by fibers.
  • polymer fibers are used in the form of short cut fibers. This has the advantage that can be dispensed with a reinforcement made of reinforcing steel in the second wall. This leads to a significant time savings in the production of the insulated wall.
  • the proportion of polymer fibers in the second wall between 0.4 to 2.0 Kg / m3, preferably between 0.5 to 1.5 Kg / m3, and most preferably between 0.6 and 1.2 Kg / m3 amount.
  • Polymer fibers are particularly advantageously a highly crystalline polymer, preferably from the group of polyvinyl alcohols used. These fibers have the advantage that they can form chemical bonds with the casting compound.
  • the polymer fibers used are preferably those which have a tensile strength> 1,000 N / mm 2, preferably> 1,200 and very particularly preferably> 1,500 N / mm 2 and an E modulus> 30,000 N / mm 2, preferably> 35 '. 000 N / mm 2, and most preferably> 40,000 N / mm 2.
  • insulation boards with a thermal conductivity ⁇ 0.029 W / mK are used.
  • plastics with the exception of polyurethane or mineral fibers (rock wool or glass fiber) in question.
  • mineral fibers must be treated in such a way that the Water absorbency is reduced to an acceptable level.
  • the insulating layer consists essentially of polystyrene, preferably an expanded or extruded polystyrene rigid foam. Polystyrene insulation boards are available at low cost and generally have sufficient compressive strength.
  • insulation boards are used as an insulating layer, which are preferably equipped with a groove and comb. This has the advantage that the insulation can not be moved against each other. It is also conceivable to use the largest possible possible insulation boards. It can be used depending on floor height plates with different compressive strengths. Plates with a ⁇ 10 between about 100 kPa and 250 kPa are ideal since they are relatively inexpensive. It is also advantageous if the insulation boards used as insulating layer have a water vapor diffusion number ⁇ ⁇ , preferably ⁇ 250 ⁇ , and most preferably ⁇ 50 ⁇ . This is in connection with the use of lightweight concrete advantageous because it ensures the diffusion-open nature of the entire construction and can diffuse out in the dew point, condensed water.
  • the water absorption capacity of the insulating layer should be ⁇ 4% by volume, preferably ⁇ 1.0% by volume and very particularly preferably ⁇ 0.2% by volume. Ideally, the water absorption capacity is 0 V% measured according to the test standard EN 12087. It is important that in case of any water absorption, the insulation board is dimensionally stable. Otherwise, it can lead to tensions and deformations of the cast wall. To avoid shrinkage stresses, the casting compound is preferably admixed with shrinkage reducing agents.
  • the first wall and the second wall are connected to each other by means of coupling brackets, preferably by means of stainless steel.
  • the coupling straps may have, for example, a U, V, L, T or Z shape.
  • the coupling bracket can basically be installed at any angle to the flat sides of the wall. Preferably, however, they extend approximately perpendicular to the flat sides of the wall. Conveniently, 0.1 to 0.6 coupling bracket, preferably 0.2 to 0.4 coupling bracket are provided per square meter.
  • the coupling brackets can be made from structural steel, stainless steel or, advantageously, reinforced from a glass, carbon fiber or plastic fiber Be made of plastic. The latter coupling bracket have the advantage over steel of significantly lower thermal conductivity.
  • the cured element has a thermal conductivity ⁇ 0.16 W / mK.
  • the attachment of the insulating layer to the second reinforcement layer is preferably carried out by means of plastic dowels, as used in the attachment of insulation layers to facades.
  • the front ends of the plastic dowels can be tied to the second reinforcement layer with a binder.
  • Other fasteners and types of attachment are also conceivable.
  • each on site i.
  • cast wall, floor or ceiling element of the present invention can basically be used as a vertical component (wall) or as lying component (plate).
  • wall in each case also “plates” are understood.
  • the element is cast horizontally by first casting a disc, then applying the insulating layer and then casting the second disc.
  • wall element 11 has a first wall 13, which usually represents the inner wall of a multi-shell wall, and a second wall 15, which is usually the outer wall of a multi-walled wall. Between the first and the second wall 13,15 an insulating layer 17 is arranged, which is in conjunction with the first and second walls 13,15.
  • the first wall 13 is provided with a reinforcement 19 made of reinforcing steel.
  • the reinforcement 19 preferably consists of a three-dimensional, inherently stable structure, for example a steel wire basket.
  • the use of a three-dimensional reinforcing cage has the advantage that the inner wall can have a high static load capacity.
  • the reinforcement consists of overlapping reinforcement steel meshes 24 (FIG. Fig. 2 ).
  • the first and second walls 13,15 are connected to each other by means of a plurality of wind anchors 25.
  • the wind anchors 25 may have a U, Z, or any other shape that ensures that the ends of the wind anchors 25 can not be pulled out of the walls under tensile load.
  • a wall or panel element according to the invention is produced as follows: First shuttering means 27, e.g. in the form of rails, arranged and attached to the reinforcement 19 ( FIGS. 4 and 5 ). At the distance holding means 27 opposite side of the reinforcement 19 second distance holding means 29, also preferably in the form of rails, attached. Then, the insulating layer 19 is disposed on the second distance-retaining means 29 and fixed by means of plastic dowels 31 to the reinforcement 19 or the rails. As plastic dowel 31 can be used as they are used for the attachment of insulation boards to facades for use. These dowels have a head 33 with a large contact surface. The attachment of the dowel shaft can be done for example by a wire 35.
  • wind anchor 25 can be inserted, which protrude with their ends on opposite sides of the insulation layer.
  • a second shuttering wall is then arranged at a distance from the first shuttering wall and the insulating layer (not shown in the figures).
  • the formwork walls are, depending on the formwork system, for example, by means of binding points and connecting pipes (spacers) 37 and then filled the formwork cavities between the shuttering walls and the insulating layer 19 with a lightweight concrete mixture.
  • Total wall thickness 44 Inner pane: 16 Reinforcement mesh 4-ply with spacers: Outer pane without reinforcing mesh: 12 Core insulation (EPS plastic): 16 Stainless steel coupling bracket 0.2 / m2 Lightweight concrete with foam glass chunks and fly ash as aggregates, shrinkage reducing agents and Plastic fibers Thermal conductivity of the entire wall (calculated)
  • the element has a first wall with a first thickness and a second wall with a second thickness, wherein the thickness of the first wall is significantly greater than the thickness of the second wall. Between the first wall and the second wall, an insulating layer is provided, which is cast over the entire surface in the casting compound.
  • the finished component can be used as exposed concrete part and has a thermal conductivity of ⁇ 0.16 W / mK.

Abstract

Ein vor Ort gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement (11) ist hergestellt aus einer aushärtbaren Gussmasse auf Zementbasis, insbesondere aus Leichtbeton. Das Element (11) hat eine erste Wand (13) mit einer ersten Stärke und eine zweite Wand (15) mit einer zweiten Stärke, wobei die Stärke der ersten Wand (13) deutlich grösser als die Stärke der zweiten Wand (15) ist. Zwischen der ersten Wand (13) und der zweiten Wand (15) ist eine Dämmschicht (17) vorgesehen, welche vollflächig in die Gussmasse eingegossen ist. Das fertig gestellte Bauteil kann als Sichtbetonteil verwendet werden und hat eine Wärmeleitfähigkeit von < 0.16 W/mK.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
    • Stand der Technik
  • Für Sichtbetonbauten (Aussenwand und Innenwand mit Sichtbeton) ist bis zum heutigen Zeitpunkt das Verfahren so, dass man zuerst eine innere tragende Schale betoniert, dann den Beton aushärten lässt, die Schalung sodann entfernt, eine Dämmebene stellt, sodann die Schalung für die äussere Schalung stellt und nochmals betoniert. Das Ganze ist sehr zeitaufwändig und teuer wegen den vielen Vorgängen, die für die Erstellung der Baute nötig sind. Eine zweite Variante sieht vor, dass man eine einschalige Konstruktion mit Innendämmung erstellt. Dies hat jedoch folgende Nachteile: 1. sehr viele aufwändige Anschlussdetails, z.B. bei mehrgeschossigen Bauten besteht im Bereich der Decke eine Wärmebrücke, die nur aufwändig gedämmt werden kann. 2. die fehlende Speichermasse im Inneren des Gebäudes. Dies führt dazu, dass solare Gewinneinträge durch opake Bauteile nicht zu Gunsten eines tieferen Heizwärmebedarfs genutzt werden können.
  • Die US 2001/0010140 offenbart ein Gebäudeteil umfassend zwei parallele, zueinander beabstandete Drahtgitter, zwischen welchen ein Dämmkörper angeordnet ist. Gerade Verbindungsstäbe, deren Enden an die Drahtgitter geschweisst sind, durchdringen den Dämmkörper und halten die Drahtgitter in Abstand zueinander. Der Dämmkörper kann aus geschäumtem Kunststoff, aus anderen isolierenden Materialien unterschiedlichster Art oder auch aus Leichtbeton bestehen. Zwischen den Drahtgittern und dem Dämmkörper besteht eine Distanz zwischen 10 und 30 mm. Im Falle von rechtwinkligen Verbindungsstäben sind zusätzlich Abstandshalter vorgesehen, welche den Dämmkörper von den Drahtgittern beabstanden. Im fertigen Bauteil, z.B. einer Wand, welches vor Ort gegossen wird, sind die Drahtgitter im ausgehärteten Beton aufgenommen. Dabei können - je nach statischen Anforderungen - die inneren und äusseren Wände unterschiedliche Stärken aufweisen.
  • Die DE-OS-197 48 457 offenbart ein wärmegedämmtes, tragendes Aussenwandelement in einer mehrlagigen Sandwich-Konstruktion. Dieses besteht aus einer als Traglage dienenden Innenwand, einer von dieser beabstandeten Aussenwand und einer zwischen den Wänden angeordneten Wärmedämmlage. Sowohl Aussen- wie auch Innenwand sind aus Leichtbeton der Klasse LB15 hergestellt. Als Wärmedämmlage kommt u.a. auch ein Polyurethan oder Polystyrol-Schaum in Fragen. Aussen- und Innenwand sind via sich kreuzenden Kupplungsstäben, deren geriffelte Enden im Leichtbeton eingebettet sind, fest miteinander verbunden. Durch diese Konstruktion ist sichergestellt, dass das Aussenwandelement verwindungssteif ist und beispielsweise an der Traglage angehoben werden kann.
  • US 2006/0201090 offenbart eine Leichtgewichtzusammensetzung bestehend aus 22 bis 90 Volumenprozent einer Zementzusammensetzung und 10 bis 78 Volumenprozent Partikel mit einer Dichte zwischen 0.03 g/cm3 und 0.064 g/cm3. Isolierte Betonelemente bestehen aus zwei parallelen, voneinander beabstandeten Wänden, welche durch Metallstäbe miteinander verbunden sind. Der Zwischenraum zwischen den Wänden wird dabei mit einem Leichtbeton aufgefüllt.
    • Aufgabe
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein insbesondere vor Ort gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement, insbesondere ein Sichtbetonelement, bereitzustellen, welches bei gegebener Wandstärke einen möglichst guten Dämmwert hat. Ziel ist es insbesondere, eine gegossene und gedämmte Wand und ein Verfahren zu deren Herstellung vorzuschlagen, welche rasch und kostengünstig herstellbar ist. Auch ist es ein Ziel, eine monolithisch erscheinende Wand sowohl auf der Innenseite als auch auf der Aussenseite in Sichtbetonqualität vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement gemäss Oberbegriff von Anspruch 1 gelöst, indem als Dämmschicht Materialien, vorzugsweise Dämmplatten, mit einer Druckspannung bei 10% Stauchung σ10≥ 60 kPa, vorzugsweise σ10≥ 150 kPa, und ganz besonders bevorzugt σ10≥ 300 kPa eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Element als vor Ort gegossenes Bauteil eines Bauwerks, insbesondere eines Gebäudes, hat den Vorteil, dass es rasch und kostengünstig als voll isoliertes Bauteil herstellbar ist, da es in einem Arbeitsgang gegossen werden kann. Die Dämmung ist dabei so ausgelegt, dass diese durch den statischen Druck des noch flüssigen Leichtbetons nicht zusammengedrückt wird. Da die Dämmung im Element bereits integriert ist, ist eine nachträgliche Dämmung nicht mehr nötig. Dadurch, dass die äussere Wand weniger als halb so stark und vorteilhaft weniger als ein Drittel der Stärke der Innenwand hat und lediglich als Verblendung dient, braucht es nur wenige Kopplungsbügel, um die äussere Wand zu befestigen, insbesondere auch, weil das Bauelement als Teil einer grösseren Baukonstruktion vor Ort gegossen wird. Durch die geringe Anzahl von Kopplungsbügel entstehen nur wenige Wärmebrücken, sodass die Konstruktion überraschenderweise die Anforderungen bei der Herstellung von Passivhäusern zu erfüllen vermag. Das erfindungsgemässe Wand-, Boden- oder Deckenelement hat den Vorteil, dass es sowohl auf der Innenseite als auch auf der Aussenseite in Sichtbetonqualität herstellbar ist und damit die Anforderungen der modernen Architektur erfüllen kann.
  • Vorteilhaft ist das Element aus Leichtbeton mit einer Trockenrohdichte von maximal 2000 Kg/m3, vorzugsweise < 1500 Kg/m3 und ganz besonders bevorzugt < 1200 Kg/m3. hergestellt ist. Durch den Einsatz eines Leichtbetons ist die Gefahr eliminiert, dass die Dämmschicht zusammengedrückt wird. Entsprechend können kostengünstig erhältliche Dämmmaterialien eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise ist die eingesetzte Gussmasse im Wesentlichen aus Zementen, Bindemitteln, Schaumglas oder Blähton als Zuschlagstoff, und Anmachwasser und Additiven (Zusatzmitteln) hergestellt. Ein Leichtbeton mit Schaumglas als Zuschlagstoff ist beispielsweise in der EP-A-1 183 218 offenbart, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme aufgenommen wird.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Wand als die statische Tragkonstruktion und die zweite Wand als Verblendung ausgeführt. In diesem Fall kann eine Decke auf der inneren Tragschale abgestützt, und die äussere zweite Wand relativ dünn sein. Die zweite äussere Wand kann beispielsweise eine Stärke zwischen 40 und 140 oder 160 mm, vorzugsweise 50 bis 120 oder 140 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 60 und 100 oder 120 mm haben. Dadurch, dass die innere Wand oder Schale stärker ausgebildet ist also die äussere Schale, ist im Innern des Gebäudes eine grosse Speichermasse vorhanden. Dies hat den Vorteil, dass solare Gewinne durch opake Bauteile von der Innenschale gespeichert werden können. Es ist jedoch denkbar, auch der äusseren Wand eine tragende Funktion zuzuordnen und die Decke z.B. durch nockenartiges Herausführen teilweise auf der äusseren Schale abzustützen. Dabei kann die äussere Wand vollflächig oder nur in Teilbereichen tragend ausgeführt sein. Hat nur eine Wand eine tragende Funktion, so können diese unterschiedliche Stärken aufweisen.
  • Vorzugsweise hat die erste Wand eine Bewehrung aus Stahl, welche vorzugsweise zentrisch respektive symmetrisch zur Systemachse in der Wand angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass Schwindspannungen zu keiner Deformation der Wand führen können. Vorteilhaft besitzt die Bewehrung mindestens zwei ungefähr parallele Ebenen, welche mittels Distanzmitteln, z.B. durch dreidimensionale Bewehrungskörbe oder -böcke, fest miteinander verbunden sind. Diese Ebenen haben vorzugsweise ungefähr den gleichen Abstand von der Mittelachse der Wand. Die einsetzbaren dreidimensionalen Bewehrungsböcke können im Querschnitt dreieckförmig sein, wobei in den Eckpunkten in Längsrichtung verlaufende Stäbe vorhanden sind. Solche Bewehrungsböcke werden beispielsweise in Betondecken eingesetzt.
  • Zweckmässigerweise werden vorgefertigte Bewehrungsstahlnetze oder Metallkörbe, welche ein sich stabiles dreidimensionales Gefüge darstellen, eingesetzt. Von Bedeutung ist, dass die Metallkörbe in sich stabil sind und nicht durch den eingefüllten flüssigen Beton zusammengedrückt werden. Die Bewehrungslagen sollen auch zueinander und in ihrer Lage innerhalb der Schalung durch den Beton nicht verschoben werden.
  • Vorteilhaft besitzt wenigstens die zweite Wand lediglich eine durch Fasern gebildete Bewehrung. Vorzugsweise kommen Polymerfasern in Gestalt von Kurzschnittfasern zum Einsatz. Dies hat den Vorteil, dass bei der zweiten Wand auf eine Bewehrung aus Bewehrungsstahl verzichtet werden kann. Dies führt zu einer wesentlichen Zeiteinsparung bei der Herstellung der gedämmten Wand. Dabei kann der Anteil an Polymerfasern in der zweiten Wand zwischen 0.4 bis 2.0 Kg/m3, vorzugsweise zwischen 0.5 bis 1.5 Kg/m3, und ganz besonders bevorzugt zwischen 0.6 und 1.2 Kg/m3 betragen.
  • Besonders vorteilhaft sind Polymerfasern ein hochkristallines Polymer, vorzugsweise aus der Gruppe der Polyvinylalkohole, eingesetzt. Diese Fasern haben den Vorteil, dass sie chemische Bindungen mit der Gussmasse eingehen können. Als Polymerfasern sind vorzugsweise solche eingesetzt, welche eine Zugfestigkeit > 1'000 N/mm2, vorzugsweise > 1'200 und ganz besonders bevorzugt > 1'500 N/mm2 und ein E-Modul > 30'000N/mm2, vorzugsweise > 35'000 N/mm2, und ganz besonders bevorzugt > 40'000.-- N/mm2 haben.
  • Vorteilhaft sind Dämmschichtmaterialien eingesetzt, welche eine Wärmeleitfähigkeit (Lambda-D- Wert = λD) ≤0.04 W/mK, vorzugsweise ≤ 0.035 W/mK und ganz besonders bevorzugt ≤ 0.03 W/mK besitzen. Idealerweise werden Dämmplatten eingesetzt mit einer Wärmeleitfähigkeit ≤ 0.029 W/mK. Als Materialien kommen insbesondere Kunststoffe mit der Ausnahme von Polyurethan oder mineralische Fasern (Steinwolle oder Glasfaser) in Frage. Mineralische Fasern müssen jedoch so behandelt sein, dass die Wasseraufnahmefähigkeit auf ein vertretbares Mass reduziert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Dämmschicht im Wesentlichen aus Polystyrol, vorzugsweise einem expandierten oder extrudierten Polystyrol-Hartschaum. Polystyrol Dämmplatten sind kostengünstig erhältlich und besitzen im Allgemeinen eine ausreichende Druckfestigkeit.
  • Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind als Dämmschicht Dämmplatten eingesetzt, welche vorzugsweise mit Nut und Kamm ausgestattet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Dämmung nicht gegeneinander verschoben werden kann. Denkbar ist auch, möglichst großflächige Dämmplatten einzusetzen. Es können je nach Geschosshöhe Platten mit unterschiedlichen Druckfestigkeiten eingesetzt werden. Platten mit einem σ10 zwischen ungefähr 100 kPa und 250 kPa sind ideal, da solche relativ preisgünstig sind. Vorteilhaft ist auch, wenn die als Dämmschicht eingesetzten Dämmplatten eine Wasserdampfdiffusionszahl ≤ ∞, vorzugsweise ≤ 250 µ, und ganz besonders bevorzugt ≤ 50 µ aufweisen. Dies ist im Zusammenhang mit dem Einsatz von Leichtbeton von Vorteil, weil dadurch die Diffusionsoffenheit der ganzen Konstruktion gewährleistet ist und im Taupunkt anfallendes, kondensiertes Wasser ausdiffundieren kann.
  • Um das Trocknen des gegossenen Elements nicht zu beeinträchtigen, soll die Wasseraufnahmefähigkeit der Dämmschicht < 4 Vol%, vorzugsweise < 1.0 Vol% und ganz besonders bevorzugt < 0.2 Vol% sein. Idealerweise ist die Wasseraufnahmefähigkeit 0 V% gemessen nach der Prüfnorm EN 12087. Dabei ist von Bedeutung, dass bei einer eventuellen Wasseraufnahme die Dämmplatte masshaltig ist. Ansonsten kann es zu Spannungen und Deformationen der gegossenen Wand kommen. Zur Vermeidung von Schwindspannungen sind der Gussmasse vorzugsweise Schwindreduktionsmittel beigemengt.
  • Vorteilhaft sind die erste Wand und die zweite Wand mittels Kopplungsbügel, vorzugsweise mittels solchen aus rostfreiem Stahl, miteinander verbunden. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Wände voneinander lösen können. Die Kopplungsbügel können beispielsweise eine U-, V-, L-, T- oder Z-Form haben. Die Kopplungsbügel können grundsätzlich in einem beliebigen Winkel zu den flachen Wandseiten eingebaut sein. Vorzugsweise erstrecken sich diese jedoch ungefähr senkrecht zu den flachen Wandseiten. Zweckmässigerweise sind pro Quadratmeter 0.1 bis 0.6 Kopplungsbügel, vorzugsweise 0.2 bis 0.4 Kopplungsbügel vorgesehen. Die Kopplungsbügel können aus Baustahl, rostfreiem Stahl oder vorteilhaft aus einem Glas-, Carbonfaser oder Kunststofffaser verstärkten Kunststoff hergestellt sein. Letztere Kopplungsbügel haben gegenüber Stahl den Vorteil einer bedeutend geringeren Wärmeleitfähigkeit.
  • Vorteilhaft hat dass das ausgehärtete Element eine Wärmeleitfähigkeit < 0.16 W/mK.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer vor Ort gegossenen Betonwand mit folgenden Verfahrensschritten:
    • Erstellen einer ersten, vorzugsweise ungefähr vertikalen, Schalungswand,
    • Anbringen einer ersten Bewehrungslage aus Stahl in Abstand von der ersten Schalungswand,
    • Anbringen von Distanzmitteln, vorzugsweise in Gestalt von Distanzkörben, an der ersten Bewehrungslage,
    • Anbringen einer zweiten Bewehrungslage aus Stahl an den erwähnten Distanzmitteln,
    • Anordnen einer Dämmschicht mit einer Druckspannung bei 10% Stauchung von σ10≥ 60 kPa, vorzugsweise σ10≥ 150 kPa, und ganz besonders bevorzugt σ10≥ 300 kPa in Abstand von der zweiten Bewehrungslage, welche Dämmschicht eine Fläche hat, die im Wesentlichen der Fläche der ersten Schalungswand entspricht, sodass ein erster Schalungsraum mit Bewehrung gebildet ist,
    • Einbringen von einer Mehrzahl von Kopplungsbügeln, welche sich durch die Dämmschicht erstrecken und diese beidseits um eine bestimmte Distanz überragen,
    • Erstellen einer zweiten Schalungswand, sodass zwischen der Dämmschicht und der zweiten Schalungswand ein zweiter Schalungsraum ohne Bewehrung gebildet ist,
    • Ausgießen des Schalungsraumes zwischen der ersten Schalungswand und der zweiten Schalungswand mit einer aushärtbaren Gussmasse, wobei die Schalungsräume im Wesentlichen gleichzeitig oder mit leichtem Vorlauf für den zweiten Schalungsraum mit der aushärtbaren Gussmasse gefüllt werden, sodass nach dem Aushärten der Gussmasse eine erste Wand und eine zweite Wand gebildet sind. Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass eine Wand mit einer Kerndämmung in einem Arbeitsgang direkt auf der Baustelle hergestellt werden kann. Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens ist es auch möglich, ein dreidimensionales Bewehrungsgefüge mit mindestens zwei Ebenen in einem Verfahrensgang einzubringen. Zwischen der ersten Schalungswand und der ersten Bewehrungslage einerseits und der zweiten Bewehrungslage und der Dämmschicht andererseits werden vorteilhaft Distanzhalter eingesetzt, damit die Bewehrung ausreichend tief im Beton eingebettet ist.
  • Die Befestigung der Dämmschicht an der zweiten Bewehrungslage erfolgt vorzugsweise mittels Kunststoffdübeln, wie sie bei der Befestigung von Dämmschichten an Fassaden verwendet werden. Dabei können die vorderen Enden der Kunststoffdübel an der zweiten Bewehrungslage mit einem Binder festgebunden werden. Andere Befestigungsmittel und Befestigungsarten sind jedoch ebenso denkbar.
  • Das vorzugsweise jeweils vor Ort, d.h. auf der Baustelle, gegossene Wand-, Boden- oder Deckenelement der vorliegenden Erfindung kann grundsätzlich als senkrecht stehendes Bauteil (Wand) oder als liegendes Bauteil (Platte) eingesetzt werden. Entsprechend soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Begriff "Wand" jeweils auch "Platten" verstanden werden. Im letzteren Fall wird das Element liegend gegossen, indem zuerst die eine Scheibe gegossen wird, anschliessend die Dämmschicht aufgebracht und sodann die zweite Scheibe gegossen wird.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter die Bezugnahme auf die Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1
    im Grundriss ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Wandelements mit einer ersten Wand, welche in der Regel die Innenwand darstellt, einer zweiten Wand, welche in der Regel die Aussenwand darstellt, und einer zwischen den ersten und zweiten Wänden eingegossen Dämmschicht;
    Figur 2
    ein Schnitt durch das Wandelement von Figur 1 entlang der Linie A - A;
    Figur 3
    ein Schnitt durch das Wandelement von Figur 1 entlang der Linie B - B;
    Figur 4
    ein vergrösserter Vertikalschnitt durch die Wand von Figur 1; und
    Figur 5
    ein vergrösserter Horizontalschnitt durch die Wand von Figur 1.
  • Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Wandelement 11 besitzt eine erste Wand 13, welche in der Regel die Innenwand einer mehrschaligen Wand darstellt, und eine zweite Wand 15, welche in der Regel die Aussenwand einer mehrschaligen Wand darstellt. Zwischen der ersten und der zweiten Wand 13,15 ist eine Dämmschicht 17 angeordnet, welche im Verbund mit den ersten und zweiten Wänden 13,15 ist. Die erste Wand 13 ist mit einer Bewehrung 19 aus Bewehrungsstahl versehen. Die Bewehrung 19 besteht vorzugsweise aus einem dreidimensionalen, in sich stabilen Gebilde, z.B. einem Stahl-Drahtkorb. Die Bewehrung 19 besitzt zwei jeweils in einer Ebene angeordnete Draht- oder Bewehrungsstahlnetzwerke (= Bewehrunslagen), welche mittels Abstandsmittel 21, vorzugsweise einem dreidimensionalen Bewehrungskorb aus Baustahlstäben, voneinander beabstandet sind. Der Einsatz eines dreidimensionalen Bewehrungskorbs hat den Vorteil, dass der Innenwand eine grosse statische Tragfähigkeit zukommen kann. An den seitlichen Enden sind die beiden Ebenen von Draht- oder Eisennetzen mittels U-förmiger Bügel 23 miteinander verbunden, sodass ein in sich stabiler Draht- oder Bewehrungsstahlkorb gebildet ist. Vorzugsweise besteht die Bewehrung aus sich überlappenden Bewehrungsstahlnetzen 24 (Fig. 2).
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die ersten und zweiten Wände 13,15 mittels einer Mehrzahl von Windankern 25 miteinander verbunden. Die Windanker 25 können eine U-, Z- oder eine beliebig andere Form haben, die gewährleistet, dass die Enden der Windanker 25 unter Zugbelastung nicht aus den Wänden gezogen werden können.
  • Ein erfindungsgemässes Wand- oder Plattenelement wird wie folgt hergestellt: An einer Schalungswand (in den Figuren nicht ersichtlich) werden erste Distanzhaltemittel 27, z .B. in Gestalt von Schienen, angeordnet und daran die Armierung 19 festgemacht (Figuren 4 und 5). An der den Distanzhaltemitteln 27 gegenüberliegenden Seite der Bewehrung 19 werden zweite Distanzhaltemittel 29, ebenfalls vorzugsweise in Gestalt von Schienen, befestigt. Dann wird die Dämmschicht 19 an den zweiten Distanzhaltemitteln 29 angeordnet und mittels Plastikdübeln 31 an der Bewehrung 19 oder den Schienen befestigt. Als Plastikdübel 31 können solche verwendet werden, wie sie auch für die Befestigung von Dämmplatten an Fassaden zum Einsatz gelangen. Diese Dübel besitzen einen Kopf 33 mit einer grossen Auflagefläche. Die Befestigung des Dübelschafts kann beispielsweise durch einen Draht 35 erfolgen. Zwischen einzelnen Dämmelementen können Windanker 25 eingelegt werden, die mit ihren Enden an gegenüberliegenden Seiten aus der Dämmschicht ragen. Anschliessend wird sodann in Abstand zur ersten Schalungswand und zur Dämmschicht eine zweite Schalungswand angeordnet (in den Figuren nicht gezeigt). Die Schalungswände werden, je nach Schalungssystem z.b. mittels Bindstellen und Verbindungsrohre (Distanzhalter) 37 und dann die Schalungshohlräume zwischen den Schalungswänden und der Dämmschicht 19 mit einer Leichtbetonmischung ausgefüllt.
    • Ausführungsbeispiel Wand (Masse in cm):
  • Gesamtwandstärke: 44
    Innere Scheibe: 16
    Bewehrungsnetz 4-lagig mit Abstandshalter:
    Äussere Scheibe ohne Bewehrungsnetz: 12
    Kerndämmung (EPS-Kunststoff): 16
    Kopplungsbügel aus nichtrostendem Stahl 0.2/m2
    Leichtbeton mit Schaumglasbrocken und Flugasche
    als Zuschlagstoffe, Schwindreduktionsmittel und
    Kunststofffasern
    Wärmeleitfähigkeit der Gesamtwand (berechnet)
  • Generell wird Beton nach der europäischen Norm (SN) EN 206-1 mit folgenden Eigenschaften eingesetzt:
    Druckfestigkeitsklasse: LC12/13 oder besser LC8/9
    Expositionsklassen: XC4 XF1
    Grösstkornklasse; (alle Klassen): z.B. Dmax = 8 oder Dmax 016, oder
    Dmax =32
    Chloridgehaltsklasse: Cl 0.10
    Konsistenzklasse:
    Verdichtungsmass nach Walz: mindestens C2, besser C3, oder
    Ausbreitmass: F3, besser Bereich F4 bis F6, oder
    Setzmass: S3 besser S4 oder S5
    Rohdichteklasse: D1.4 oder D1.2 besser D1.0
    Ein vor Ort gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement ist hergestellt aus einer aushärtbaren Gussmasse auf Zementbasis, insbesondere aus Leichtbeton. Das Element hat eine erste Wand mit einer ersten Stärke und eine zweite Wand mit einer zweiten Stärke, wobei die Stärke der ersten Wand deutlich grösser als die Stärke der zweiten Wand ist. Zwischen der ersten Wand und der zweiten Wand ist eine Dämmschicht vorgesehen, welche vollflächig in die Gussmasse eingegossen ist. Das fertig gestellte Bauteil kann als Sichtbetonteil verwendet werden und hat eine Wärmeleitfähigkeit von < 0.16 W/mK.
    • Legende:
    • 11
    Wandelement
    13
    erste Wand
    15
    zweite Wand
    17
    Dämmschicht
    19
    Bewehrung
    21
    Abstandsmittel, z.B. 3-dimensionalen Bewehrungsgefüge
    23
    U-förmige Bügel
    25
    Windanker
    27
    Distanzhaltemittel an äusserer Schalungswand
    29
    zweite Distanzhaltemittel zwischen Bewehrung und Dämmschicht
    31
    Plastikdübel
    33
    Kopf des Dübels
    35
    Draht
    37
    Verbindungsrohr

Claims (15)

  1. Gegossenes Wand-, Boden- oder Deckenelement hergestellt aus einer aushärtbaren Gussmasse auf Zementbasis, insbesondere aus Leichtbeton,
    - einer ersten Wand (13) mit einer ersten Stärke und
    - einer zweiten Wand (15) mit einer zweiten Stärke, wobei die Stärke der ersten Wand (13) größer als die Stärke der zweiten Wand (15) ist, und
    - einer zwischen der ersten Wand (13) und der zweiten Wand (15) vorgesehenen Dämmschicht,
    - einer in der ersten Wand (13) vorgesehenen Bewehrung aus Stahl mit mindestens einer ersten und einer zweiten Bewehrungslage, welche mittels Distanzmitteln formstabil miteinander verbunden sind, und
    Kopplungsbügeln, welche die erste Wand (13) und die zweite Wand (15) miteinander verbinden,
    dadurch gekennzeichnet,.
    dass als Dämmschicht Materialen mit einer Druckspannung bei 10% Stauchung σ10≥ 60 kPa, vorzugsweise σ10≥ 150 kPa, und ganz besonders bevorzugt σ10≥ 300 kPa eingesetzt werden.
  2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Bewehrunglage und der Dämmschicht Abstandshalter vorgesehen sind.
  3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Gussmasse eine Trockenrohdichte von maximal 1500 Kg/m3. vorzugsweise < 1200 Kg/m3 und ganz besonders bevorzugt < 1000 Kg/m3 aufweist.
  4. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die zweite Wand (15) eine Bewehrung mit Fasern, vorzugsweise mit Polymerfasern und vorteilhaft in Gestalt von Kurzschnittfasern, besitzt.
  5. Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Polymerfasern in der zweiten Wand (15) zwischen 0.4 bis 2.0 Kg/m3, vorzugsweise zwischen 0.5 bis 1.5 Kg/m3, und ganz besonders bevorzugt zwischen 0.6 und 1.2 Kg/m3 beträgt.
  6. Element nach Anspruch 4oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymerfasern ein hochkristallines Polymer, vorzugsweise aus der Gruppe der Polyvinylalkohole, eingesetzt sind.
  7. Element nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfasern eine Zugfestigkeit > 1'000 N/mm2, vorzugsweise > 1'200 und ganz besonders bevorzugt > 1'500 N/mm2 und ein E-Modul > 30'000N/mm2, vorzugsweise > 35'000 N/mm2, und ganz besonders bevorzugt > 40'000.-- N/mm2 haben.
  8. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht eine Wärmeleitfähigkeit <0.04 W/mK, vorzugsweise < 0.035 W/mK und ganz besonders bevorzugt < 0.03 W/mK besitzt.
  9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht aus einem Kunststoff oder mineralischer Dämmung mit Ausnahme von Polyurethan, vorzugsweise im Wesentlichen aus Polystyrol, vorzugsweise einem expandierten oder extrudierten Polystyrol-Hartschaum, hergestellt ist.
  10. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämmschicht Dämmplatten eingesetzt sind mit einer Wasserdampfdiffusionszahl ≤ ∞, vorzugsweise ≤ 250 µ, und ganz besonders bevorzugt ≤ 50 µ.
  11. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufnahmefähigkeit der Dämmschicht < 4 Vol%, vorzugsweise <1 Vol% und ganz besonders bevorzugt < 0.2 Vol% ist.
  12. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsbügel eine U-, Z-, L-, T- oder ähnliche Form haben oder Spiralanker sind.
  13. Element nach einem der Ansprüche 1 12, dadurch gekennzeichnet, dass pro Quadratmeter 0.2 bis 0.4 Kopplungsbügel vorgesehen sind.
  14. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete und getrocknete Element eine Wärmeleitfähigkeit < 0.16 W/mK hat.
  15. Verfahren zum Herstellen eines Betonelements mit folgenden Verfahrensschritten:
    - Erstellen einer ersten Schalungswand,
    - Anbringen einer ersten Bewehrungslage aus Stahl in Abstand von der ersten Schalungswand,
    - Anbringen von Distanzmitteln, vorzugsweise in Gestalt von Distanzkörben,
    - Anbringen einer zweiten Bewehrungslage aus Stahl auf den erwähnten Distanzmitteln,
    - Anordnen einer Dämmschicht mit einer Druckspannung bei 10% Stauchung σ10≥ 60 kPa, vorzugsweise σ10 ≥ 150 kPa, und ganz besonders bevorzugt σ10 ≥ 300 kPa in Abstand von der zweiten Bewehrungslage, welche Dämmschicht eine Fläche hat, die im Wesentlichen der Fläche der ersten Schalungswand entspricht, sodass ein erster Schalungsraum mit Bewehrung gebildet ist,
    - Einbringen von einer Mehrzahl von Kopplungsbügeln, welche sich durch die Dämmschicht erstrecken und diese beidseits um eine bestimmte Distanz überragen,
    - Erstellen einer zweiten Schalungswand, sodass zwischen der Dämmschicht und der zweiten Schalungswand ein zweiter Schalungsraum ohne Bewehrung gebildet ist,
    - Ausgießen des Schalungsraumes zwischen der ersten Schalungswand und der zweiten Schalungswand mit einer aushärtbaren Gussmasse, wobei die Schalungsräume im Wesentlichen gleichzeitig oder mit leichtem Vorlauf für den zweiten Schalungsraum mit der aushärtbaren Gussmasse gefüllt werden, sodass nach dem Aushärten der Gussmasse eine erste Wand und eine zweite Wand gebildet sind.
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