SE436506B

SE436506B - Separate building element

Info

Publication number: SE436506B
Application number: SE8101900A
Authority: SE
Inventors: L I Ingvarsson
Original assignee: Dobel Ab
Priority date: 1981-03-25
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1984-12-17
Also published as: NO156135C; NO820952L; DK132482A; FI820709L; SE8101900L; NO156135B; FI70444C; FI70444B; DK152934B; DK152934C

Abstract

A self-supporting sandwich element for use as a roof or wall element in smaller or medium-sized houses. The element is made up of two parallel metal plates at a certain mutual distance apart and the interspace between them is filled with foamed concrete made of cement, water and a bicomponent foaming agent. By keeping the bulk density of the foamed concrete down within the range 200- 600 kg/m3, an element having a low heat transmission coefficient (0.06-0.10 W/(m3 . K)) is obtained. Because of the good adhesion between the metal plates and foamed concrete and the good strength characteristics of the foamed concrete, an element is obtained which has very good bearing strength and is insensitive to shock.

Description

15 20 25 30 35 40 81101900-2 2 om möjligt vara obrähnbárå šliëf åtminstone ej utveckla allt för besvärande rök vid eventuella brandolyckor. Man måste också vara observant ifråga om dessa byggdelar, så att ej utpräglade köldbryggor med alla dess nackdelar uppstår., Ett flertal konstruktioner av byggelement finnes för när- varande. Det vanligaste är uppbyggt av längsgående balkar på av- stånd från varandra och täckta med paneler på båda sidor samt mellanrummen fyllda med något isolerande material. Är balkarna tillverkade av stål uppstår problem med köldbryggor. Använder man trä i stället får man problem med_fuktröre1ser. Enkla trä- reglar ger ej alltid tillräckligt utrymme för fullgod isolering och använder man sig av korsande träreglar blir konstruktionen dyrbar. Vid balkkonstruktioner bör också anordnas speciella fukt- spärrar om panelerna ej i sig själva kan utgöra fuktspärr. Att isolermaterialet i sig självt är fuktspärrande är ej vanligt. 15 20 25 30 35 40 81101900-2 2 if possible be obrähnbárå šliëf at least not develop all too troublesome smoke in the event of fire accidents. One must also be observant with regard to these building components, so that non-pronounced cold bridges with all their disadvantages arise. A number of constructions of building elements currently exist. The most common is built up of longitudinal beams at a distance from each other and covered with panels on both sides and the spaces filled with some insulating material. If the beams are made of steel, problems arise with cold bridges. If you use wood instead, you get problems with_humidifiers1ser. Simple wooden bars do not always provide enough space for adequate insulation and if you use intersecting wooden bars, the construction becomes expensive. In beam constructions, special moisture barriers should also be provided if the panels themselves cannot constitute a moisture barrier. It is not common for the insulating material itself to be moisture-barrier.

Så kallade sandwich-konstruktioner består endast av paneler med mellanliggande lager av isolermaterial. Många olika utförings- former finns idag på marknaden, utan att någon visat sig speciellt lämplig. Största problemet tycks vara att få ett lämpligt material mellan panelerna som fyller kraven på fullgod isolering samtidigt som det har sådana hållfasthetsegenskaper som fordras för att få byggelementet självbärande. Det ofta förekommande polyuretanskum- met har visserligen god isolerförmâga men mycket låg tryck- och skjuvhållfasthet och utvecklar dessutom farlig rök vid eldsvâde- tillbud. Detta material förutsätter således att det yttre panel- materialet praktiskt taget helt upptar all tryck- resp dragbelast- ning. Om exempelvis metallplåt användes kan polyuretanskummet ej till fullo förhindra plåtens utbuktning vid tryckbelastning i _ plåtens plan och plåtmaterialets hâllfasthetsegenskaper kan såle- des ej fullt utnyttjas. Annat material med bättre hållfasthetsegen- skaper har också provats, men det har då visat sig att dessa i stället ej uppfyllt tillräckliga krav på värmeisoleringsförmåga.So-called sandwich constructions consist only of panels with intermediate layers of insulating material. Many different embodiments are on the market today, without anyone proving to be particularly suitable. The biggest problem seems to be to get a suitable material between the panels that meets the requirements for adequate insulation at the same time as it has such strength properties that are required to make the building element self-supporting. The frequently occurring polyurethane foam has a good insulating ability but very low compressive and shear strength and also develops dangerous smoke in the event of a fire. This material thus presupposes that the outer panel material practically completely absorbs all the compressive or tensile load. If, for example, metal sheet is used, the polyurethane foam cannot fully prevent the bulging of the sheet under pressure load in the plane of the sheet and thus the strength properties of the sheet material cannot be fully utilized. Other materials with better strength properties have also been tested, but it has then been shown that these instead do not meet sufficient requirements for thermal insulation capacity.

Dessutom har det varit problematiskt att få förbindning mellan yttre materialet och fyllnadsmaterialet. Detta är nödvändigt bl a för att kunna utnyttja fyllnadsmaterialets skjuvhållfasthet vid bl a böjbelastningar av byggelementet. Ett sätt har varit att an- vända liml Lim är dock känsligt för krypdeformation. Ett annat sätt har varit att utstansa tungor ur plâtmaterialet i sidorna och böjt in dessa i mellanrummet. För att dessutom erhålla för- styvningselement har sådana tungor gjorts så långa att dessa kunnat svetsas ihop med tungor från motsatta panelen. Systemet är dock av 10 15' 20 25 30 35 40 8101900-2 ekonomiska skäl ejïíämpligtë Enligt svenska patentansökan 7706023-4 har bryggor utstansats ur täckplåtarna och neddragits mot motstâende sida för att få ett stabilare byggelement. Detta är också ekonomiskt ofördelaktigt och skapar dessutom köldbryggor.In addition, it has been problematic to get a connection between the outer material and the filling material. This is necessary, among other things, to be able to utilize the shear strength of the filling material in, among other things, bending loads of the building element. One way has been to use glue. However, glue is sensitive to creep deformation. Another way has been to punch tongues out of the sheet material in the sides and bend them into the space. In order to also obtain stiffening elements, such tongues have been made so long that they could be welded together with tongues from the opposite panel. However, for economic reasons, the system is not suitable. According to Swedish patent application 7706023-4, bridges have been punched out of the cover plates and pulled down towards the opposite side to obtain a more stable building element. This is also economically disadvantageous and also creates cold bridges.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN: Det har nu överraskande visat sig att det går att tillverka ett mycket hållfast och ur ekonomisk synpunkt fördelaktigt bygg- element med för tidens krav helt acceptabla isoleringsegenskaper genom att som paneler på båda sidor om byggelementet använda sig av metallplåt och då framför allt stålplåt och utfylla rummet mellan dessa plåtar med skumbetong framställd av vatten, ren cement och en tvåkomponent skumbildare. Uppfinningen kommer när- mare att preciseras i efterföljande krav samt utförligare beskri- vas här nedan.SUMMARY OF THE INVENTION: It has now surprisingly been found that it is possible to manufacture a very durable and economically advantageous building element with completely acceptable insulation properties for the requirements of the time by using sheet metal as panels on both sides of the building element and then above all steel sheet and fill the space between these sheets with foam concrete made of water, pure cement and a two-component foam former. The invention will be further specified in the following claims and described in more detail below.

UTFÖRLIGARE BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN: Byggelementets längd kan variera. Om möjligt önskar man till exempel låta en elementlängd täcka hela sträckan från taknock till takfot eller hela sidoväggens höjd. Likaså önskar man ofta använda sig av så breda element som möjligt. Begränsningarna är givetvis beroende på hanteringsmöjligheterna vid tillverkning och på byggplats samt på transportmöjligheterna. Då byggelementen enligt uppfinningen kommer att bli relativt lättare än normalt förekommande element torde säkerligen storleken vara den mest av- görande begränsningsfaktorn. Längden kommer troligen ej att över- stiga 12 meter med 4 - 6 meter som normal storlek och bredden ej 2,4 meter med ca 1,2 meter som normal storlek.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION: The length of the building element may vary. If possible, it is desired, for example, to let an element length cover the entire distance from the ridge to the eaves or the entire height of the side wall. It is also often desired to use as wide elements as possible. The limitations are of course dependent on the handling possibilities during production and on the construction site as well as on the transport possibilities. Since the building elements according to the invention will be relatively lighter than normally occurring elements, the size will probably be the most decisive limiting factor. The length will probably not exceed 12 meters with 4 - 6 meters as normal size and the width not 2.4 meters with about 1.2 meters as normal size.

Den ingående plåten i panelen på båda sidor är i normalutför- ande helt slät men kan ur utseendesynpunkt eller liknande orsaker något profileras. Plåttjockleken kan variera mellan 0,4 och 2,5 mm.The included plate in the panel on both sides is in the normal version completely smooth but can be slightly profiled from the point of view of appearance or similar reasons. The plate thickness can vary between 0.4 and 2.5 mm.

Den undre gränsen är till stor del bestämd av framställningstek- niska skäl. Det är oekonomiskt att valsa ut exempelvis stålplåt till tunnare dimensioner. Övre gränsen för stålplât är normalt 1,5 mm. Tjockare än detta brukar ur hâllfasthetssynpunkt ej vara nödvändigt och konstruktionen blir då allt för tung och dyrbar.The lower limit is largely determined for technical reasons. It is uneconomical to roll out, for example, sheet steel to thinner dimensions. The upper limit for sheet steel is normally 1.5 mm. Thicker than this is usually not necessary from a strength point of view and the construction then becomes far too heavy and expensive.

Använder man sig av aluminium kan man däremot tvingas upp till 2,5 mm, då vid hantering plåten lätt deformeras av slag och stötar.If you use aluminum, however, you can be forced up to 2.5 mm, as when handling the plate is easily deformed by blows and shocks.

Värmegenomföringskoefficienten i ett modernt byggelement bör ej överstiga 0,10 W/(m3- K) då i annat fall elementen antingen måste bli överdrivet tjocka eller tilläggsisolering måste till- gripas. Genom att använda ett tvâkomponent skummedel vid tillverk- l0 15 20 25 30 35 40 a1o19oo-2 4 ning av skumbetong.Rañ.máh.htänÜsvâfí§Beilkomma ned till en värmegenomföringskoefficient av 0,06 W/(m3- K) vid en densitet hos den färdigbrunna skumbetongen av 200 kg/m3. Detta har bl a praktiskt provats vid en funktionsduglig skumbetonganläggning med det i marknaden förekommande tvåkomponent skummedlet Cellex.The heat transfer coefficient in a modern building element should not exceed 0.10 W / (m3- K) as otherwise the elements must either become excessively thick or additional insulation must be resorted to. By using a two-component foaming agent in the manufacture of foam concrete.Rañ.máh.htänÜsvâfí§Beilcome down to a heat transfer coefficient of 0.06 W / (m3-K) at a density of the ready-brown foam concrete of 200 kg / m3. This has, among other things, been practically tested at a functional foam concrete plant with the two-component foam agent Cellex on the market.

Tillverkningen av skumbetongen företogs i en speciell maskin där först vatten, cement och den ena komponenten skummedel tillsattes, varefter häftig omröring av blandningen utfördes. Därefter till- sattes under omröring och lufttillförsel även den andra komponen- ten. Skummassan pumpades sedan via slangar fram och in mellan stålpanelerna. Ingen ballast tillsattes.The foam concrete was manufactured in a special machine where first water, cement and one component of foaming agent were added, after which vigorous stirring of the mixture was performed. Then the other component was added during stirring and air supply. The foam mass was then pumped via hoses back and forth between the steel panels. No ballast was added.

Genom att ändra tillverkningsparametrarna kan skumbetongens densitet varieras från 200 kg/m3 och uppåt. Vid tillverkning av element enligt uppfinningen har gränsen för densitet uppåt satts till 600 kg/m3. Visserligen ökar skumbetongens hållfasthetsegen- skaper med ökad densitet men å andra sidan ökar värmegenomförings- koefficienten också med ökad densitet och vid 600 kg/m3 kan önskat maxim 0,10 W/(m3- K) befaras vara uppnått. Inom densitetsområdet 200 - 600 kg/m3 har uppmätta prov visat att följande hållfasthets- värden hos skumbetongen ej underskridits: tryckhållfasthet 0,3 MPa elasticitetsmodul 500 MPa skjuvmodul 250 MPa Vidhäftningen mellan metallyta och tvåkomponent skumbetong visade sig vara fullständig. Vid försök visade det sig nämligen att bristningar vid skjuvbelastningen uppstod i skumbetongskiktet och ej i gränsytan mellan skumbetong och metallplåt. På grund av detta och skümbetongens goda hållfasthetsegenskaper har det visat sig att elementen kan uppta stora belastningar.By changing the manufacturing parameters, the density of the foam concrete can be varied from 200 kg / m3 and upwards. In the manufacture of elements according to the invention, the upper density limit has been set at 600 kg / m 3. Admittedly, the strength properties of the foam concrete increase with increased density, but on the other hand the heat transfer coefficient also increases with increased density and at 600 kg / m3 the desired maximum of 0.10 W / (m3-K) can be feared to be achieved. Within the density range 200 - 600 kg / m3, measured samples have shown that the following strength values of the foam concrete have not been exceeded: compressive strength 0.3 MPa elastic modulus 500 MPa shear modulus 250 MPa The adhesion between metal surface and two-component foam concrete was found to be complete. In experiments, it turned out that cracks in the shear load occurred in the foam concrete layer and not in the interface between foam concrete and sheet metal. Due to this and the good strength properties of the foam concrete, it has been shown that the elements can absorb large loads.

Skumbetongen förhindrar buckling hos stålplåtarna så att deras materialhållfasthetsegenskaper kan utnyttjas helt; Genom den rela- tivt höga tryckhållfastheten hos skumbetongen bildar detta ett bra underlag för att tillåta höga punktbelastningar hos elementet. Då skumbetongen dessutom är en porbetong med slutna porer erfordras ej heller extra fukt- eller vindspärr. ' Genom denna kombination av metallplåtar och tvåkomponent skum- betong har ett byggelement skapats med oöverträffade hållfasthets- och byggnadsfysikaliska egenskaper och till konkurrenskraftiga kostnader.The foam concrete prevents buckling of the steel sheets so that their material strength properties can be fully utilized; Due to the relatively high compressive strength of the foam concrete, this forms a good base for allowing high point loads of the element. As the foam concrete is also a aerated concrete with closed pores, no additional moisture or wind barrier is required. 'Through this combination of metal sheets and two-component foam concrete, a building element has been created with unsurpassed strength and building physical properties and at competitive costs.

Claims

1. 0 15 8101900-2 PATENT REQUIREMENTS: 1. Non-combustible, vapor- and waterproof, cantilevered building element with a heat transfer coefficient of 0.06 - 0.10 W / (m3- K) characterized by the building element being built up of 2 parallel cover plates of metal with a thickness of 0.4 - 2.0 mm and that the space between these plates is filled with a foam concrete with closed pores, made of cement, water and a two-component foam former and that the finished brown foam concrete has a modulus of elasticity of at least 500 MPa, a shear modulus of at least 250 MPa, a compressive strength of at least 0.3 MPa and a density of 200 - 600 kg / m3.

Non-combustible, vapor- and water-tight, cantilevered building element according to Claim 1, characterized in that the cover plates are made of steel with a thickness of 0.4 - 1.5 mm.

Non-combustible, vapor- and water-tight, cantilevered building elements according to Claim 1, characterized in that the cover plates are made of aluminum with a thickness of 0.6 - 2.5 mm. SUMMARY: The invention relates to a cantilevered sandwich element to be used as a roof or wall element in small and medium-sized houses. The element is made up of 2 parallel metal plates at a certain distance from each other and the space between them is filled with foam concrete made of cement, water and a two-component foam former. By keeping the density down to 200 - 600 kg / m3 of the foam concrete, an element with a low heat transfer coefficient (0.06 - 0.10 W / (m3 ~ K) is obtained, due to the good adhesion between the metal sheets and the foam concrete and the good strength values of the foam concrete a very durable and shock-insensitive element is also obtained.