DE19502760A1 - Bauelement mit Schichtaufbau - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mechanisch festes und thermisch isolierendes Bauelement mit einem Schichtaufbau, der mindestens eine Schicht eines Verbundwerkstoffes aus Mörtel und Kunststoff sowie einem Klebstoff beinhaltet.

Im Bauwesen sind einerseits tragfähige Elemente, vorzugsweise aus Beton oder mit Mörtel verbundenen Steinen, bekannt, die jedoch in der Regel nur mäßig wärmedämmend sind. Zu Zwecken der Wärmedämmung sind Schaum- und Faserstoffe, wie beispielsweise Mine­ ralwolle, bekannt, die in der Regel in Form von Platten oder Schichten auf oder in die tragenden Elemente auf- oder eingebracht werden, jedoch selbst keinerlei tragende Wirkung entfaltet. Eine Mittelstellung zwischen diesen Extrema nehmen ei­ nerseits poröse Baustoffe, wie beispielsweise Gas­ beton oder Porenziegel ein; insbesondere zu Ver­ kleidungszwecken werden häufig meist mit Fasern verstärkte Gipsplatten eingesetzt. Die bekannten Bauelemente besitzen somit den Nachteil, daß sie einseitig auf Wärmedämmung oder Tragfähigkeit unter Vernachlässigung der jeweils anderen Eigenschaft ausgerichtet sind, und in der Regel verkleidet oder auf einen Träger aufgebracht werden müssen. Zudem besitzen die bekannten tragenden Baustoffe den Nachteil einer geringen Elastizität und Zugfestig­ keit.

Weiterhin sind Plastbetone und -mörtel bekannt, die neben Zement als zusätzliches Bindemittel Polymer­ dispersionen enthalten, um die Haft- und Zugfähig­ keit zu erhöhen. Wegen einer großen Schrumpfung beim Aushärten ist ihr Einsatz jedoch auf Repara­ turarbeiten und Estriche begrenzt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Bauelement anzugeben, das sich durch eine gute Wärmedämmung auszeichnet, selbsttragend ist, eine hinreichende Tragfähigkeit besitzt, so daß an ihm weitere Elemente, beispielsweise mittels Dübeln, befestigt werden können, eine gute Zugfe­ stigkeit besitzt und ohne weitere Verkleidung ver­ baut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbundwerkstoff den Kunststoff in Form von Partikeln enthält, Partikel und Mörtel raumfüllend miteinander verklebt sind und der Schichtaufbau mindestens eine Schaumstoffschicht umfaßt.

Das erfindungsgemäße Bauelement besitzt einen Schichtaufbau und umfaßt mindestens je eine tra­ gende und eine wärmedämmende Schicht. Als tragende Schicht dient ein Verbundwerkstoff, der Kunststoff­ partikel sowie Mörtel enthält, wobei die Bindung der Partikel untereinander sowie mit dem Mörtel durch einen Klebstoff erfolgt. Der Mörtel füllt den Raum zwischen den Kunststoffpartikeln vollständig aus, um dem Verbundwerkstoff eine hohe Druckfestig­ keit zu verleihen. Zur Erreichung einer hohen Wär­ medämmung des Bauelementes ist die tragfähige Schicht auf mindestens einer Seite mit einer Schaumstoffschicht versehen. Das erfindungsgemäße Bauelement besitzt den Vorteil, daß es gleichzeitig gute wärmedämmende Eigenschaften aufweist, selbst­ tragend ist und eine ausreichende Tragfähigkeit be­ sitzt, so daß an ihm Gegenstände mit Hilfe von Nä­ geln oder Dübeln befestigt werden können. Es benö­ tigt weder tragende Elemente, noch ist eine zusätz­ liche Verkleidung notwendig. Im Vergleich zu be­ kannten wärmedämmenden Elementen besitzt es eine hohe Zug- und Druckfestigkeit, im Vergleich zu be­ kannten tragfähigen Stoffen besitzt es eine hohe Elastizität.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Bauelemen­ tes erfolgt die Verbindung der Partikel des Ver­ bundwerkstoffes mit einem wasserlöslichen Kleb­ stoff. Neben der Möglichkeit des Verzichtes auf um­ weltschädliche Lösungsmittel bietet ein wasserlös­ licher Klebstoff den Vorteil, daß Kunststoffparti­ kel und Mörtel verklebt werden können, wenn letzte­ rer noch feucht und formbar ist. Zusammen mit einem Pressvorgang läßt es sich auf diese Weise errei­ chen, daß der Mörtel den Raum zwischen den Kunst­ stoffpartikeln weitgehend vollständig ausfüllt. Eine gute Raumfüllung ist Voraussetzung für eine hohe Druckfestigkeit der tragenden Schicht des Bau­ elementes.

Zweckmäßigerweise erfolgt die Verbindung tragender und wärmedämmender Schichten des Bauteils mit einem Klebstoff. Für diese Klebeverbindung ist nicht not­ wendig der gleiche Klebstoff wie für die Verbindung der Partikel im Verbundwerkstoff zu verwenden, da er einerseits auf den benutzten Schaumstoff abzu­ stimmen ist, und andererseits seine Eigenschaften für die Tragfähigkeit des Bauelementes nur von un­ tergeordneter Bedeutung sind.

Ist das Bauteil größeren Zugbelastungen ausgesetzt, so ist die Verwendung faserförmiger Kunststoffpar­ tikel vorteilhaft. Während Druckbelastungen des Bauelementes vorwiegend vom Mörtel des Verbundwerk­ stoffes aufgenommen werden, nehmen die miteinander verklebten Kunststoffpartikel Zugbelastungen auf. Analog zu anderen bekannten Faserverbundwerkstoffen wird die Fähigkeit zur Aufnahme von Zugbelastungen durch eine langgestreckte Gestalt der Kunststoff­ partikel verbessert.

Eine alternative Verbesserung oder zusätzliche Steigerung der Zugfestigkeit des Bauelementes be­ steht in einer Armierung des Verbundwerkstoffes, beispielsweise mit Stahl, Glas- oder Kohlefasern.

Der Zusatz von Farbstoffen zum Verbundwerkstoff des Bauelementes erhöht die Gestaltungsmöglichkeiten, wenn der Werkstoff eine sichtbare Oberfläche des Elementes bildet. Bildet der Verbundwerkstoff eine äußere Oberfläche des Bauelementes, so lassen sich durch poröse oder organische Zuschlagsstoffe seine feuchtigkeitsbindenden Eigenschaften beeinflussen.

Für den Schaumstoff des Bauelementes bieten sich Polyurethan- und Polystyrolschäume an, die sich be­ reits bisher zur Wärmedämmung bewährt haben.

Eine Strukturierung der sichtbaren Oberflächen des Bauelementes ist aus ästhetischen, aber auch aku­ stischen Gründen möglich. Eine Spundung auf den üb­ rigen Oberflächen erleichtern ein Zusammenfügen der Bauelemente.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des Bauelementes besteht darin, daß der Klebstoff in Wasser gelöst und die Lösung zu den Kunststoffpar­ tikeln gegeben wird. Durch Vermischen von Partikeln und Lösung wird die Kunststoffoberfläche gleichmä­ ßig mit dem Klebstoff benetzt. Anschließend werden Sand und Zement als Bestandteile des Mörtels sowie gegebenenfalls die weiteren Zuschlagstoffe zugege­ ben und untergemengt. Die Mischung wird zu einer Platte gepreßt, bis überschüssiges Wasser entfernt und die Platte erhärtet ist. Abschließend werden eine oder zwei Schaumstoffplatten seitlich auf die Verbundwerkstoffplatte aufgelegt und verpreßt. Die Verbindung zwischen Schaumstoff- und Verbundwerk­ stoffplatte erfolgt in aller Regel durch vorheriges Aufbringen einer Klebstoffschicht.

Vorteilhafte Eigenschaften in bezug auf die Tragfä­ higkeit des Bauelementes besitzt der Verbundwerk­ stoff, wenn er, bezogen auf das Volumen, aus einem Teil Klebstoff auf zehn Teile Kunststoffpartikel hergestellt ist. Zum Lösen des Klebstoffes und Bin­ den des Mörtels sind drei Teile Wasser erforder­ lich, die Menge kann jedoch erhöht werden, da über­ schüssiges Wasser beim Preßvorgang entfernt wird. Je zwei Teile Zement und Sand dienen der Herstel­ lung des Mörtelanteils des Verbundwerkstoffes; durch Variation dieser Anteile sind Gewicht und Tragfähigkeit des Bauteils auf die gewünschten Werte einstellbar.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er­ findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert ist. Sie zeigt einen Querschnitt durch das er­ findungsgemäße Bauelement, das nach Art eines Sand­ wich beidseitig mit einer Schaumstoffschicht verse­ hen ist.

Die mittlere Schicht des Sandwichelementes besteht aus einem Werkstoff (1), der aus einem Verbund von Mörtel, Kunststoffpartikeln sowie Klebstoff be­ steht. Der Klebstoff hat die Aufgabe, sowohl Kunst­ stoffpartikel als auch Mörtel raumfüllend miteinan­ der zu verbinden und hierdurch eine Raumstruktur hinreichend hoher Festigkeit zu erzeugen. Der Ver­ bundwerkstoff (1) ist somit in der Lage, eine hin­ reichende mechanische Festigkeit und Tragfähigkeit zur Verfügung zu stellen.

Die beiden äußeren, das Bauelement zu einem Sand­ wich ergänzenden Schaumstoffschichten (3) stellen die geforderte Wärmedämmung zur Verfügung. Aufgrund der Gaseinflüsse sind Kunststoffschäume bekanntlich in der Lage, eine hohe Wärmedämmung zur Verfügung zu stellen.

Im Ergebnis erhält man ein Bauelement, welches ne­ ben einer hohen Tragfähigkeit die Zurverfügungstel­ lung einer hohen Wärmedämmung in der Lage ist.

Claims (12)

1. Mechanisch festes und thermisch isolierendes Bauelement mit einem Schichtaufbau, der mindestens eine Schicht eines Verbundwerkstoffes (1) aus Mör­ tel und Kunststoff sowie einem Klebstoff beinhal­ tet, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerk­ stoff (1) den Kunststoff in Form von Partikeln (2) enthält,
Partikel und Mörtel raumfüllend miteinander ver­ klebt sind
und der Schichtaufbau mindestens eine Schaumstoff­ schicht (3) umfaßt.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Klebstoff wasserlöslich ist.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich zwischen Verbundwerkstoff (1) und Schaumstoff (3) ein Klebstoff befindet.

4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel (2) faserförmig sind.

5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff (1) des Elementes eine Armierung enthält.

6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff (1) einen oder mehrere Farbstoffe enthält.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff (1) poröse oder organische Zuschlagstoffe enthält.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffschicht (3) aus Polyurethan oder Polystyrol besteht.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die im verbauten Zustand sichtbaren Oberflächen des Elementes strukturiert sind.

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im verbauten Zustand an weitere Bauelemente grenzende Flächen eine Spundung aufweisen.

11. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Lösen des Klebstoffes in Wasser,
• - Zugabe der Kunststoffpartikel (2) zu der Lösung und Vermischen von Partikeln und Lösung,
• - Zugabe von Sand, Kalk sowie gegebenenfalls weite­ ren Zuschlagsstoffen und Vermischen aller Komponen­ ten,
• - Pressen der Mischung zu einer Platte bis die Mi­ schung erhärtet und überschüssiges Wasser entwichen ist,
• - Beschichten mit einer oder zwei Schaumstoffplat­ ten durch Auflegen der Platten auf den Verbundwerk­ stoff und Verpressen von Werkstoff und Platten.

12. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundwerkstoff bezogen auf das Volumen der Kompo­ nenten aus einem Teil Klebstoff, zehn Teilen Kunst­ stoffpartikeln, mindestens drei Teilen Wasser, zwei Teilen Sand und zwei Teilen Zement besteht.