DE19504782A1 - Verfahren zur Herstellung von künstlichen Felsen und Kunststeinen, aus natürlichen Stoffen mit faserverstärkten, hydraulisch erhärtenden Massen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von künstlichen Felsen und Kunststeinen, aus natürlichen Stoffen mit faserverstärkten, hydraulisch erhärtenden MassenInfo
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Description
Uns ist bekannt, daß verschiedene Patente für die Verar
beitung von Faserzement sowohl auf Basis hydraulisch er
härtender Massen als auch auf Kunststoffbasis vorhanden sind.
Gleichfalls bekannt ist, daß Verfahren zur Herstellung von
Leichtfelsen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK)
existieren.
Folgende Patente sind uns bekannt:
DE 26 17 741 C3
DP 41 37 463
DP 42 41 979
EP 93119180.
DE 26 17 741 C3
DP 41 37 463
DP 42 41 979
EP 93119180.
Die Erfindung besteht darin, daß ohne Zusatz von
künstlichen Stoffen, nur unter Beigabe von natür
lichen Bindemitteln und Zuschlagsstoffen, Kunst
steine entstehen, die in der Oberflächen
struktur dem natürlichen Vorkommen gleichkommen.
Speziell die hergestellten Kunstfelsen sind den Original
vorkommen in der Natur in Form, Struktur und Farbe gleich.
Durch den steten Abbau von Felspartien wird die Natur
ständig in ihrem Gleichgewicht gestört.
Entstandene Biotope werden zerstört.
Flora und Fauna werden nachhaltig gestört und bedingen
vom Menschen immer neue Anstrengungen, diese wieder in
ein Gleichgewicht zu bringen.
Durch diese Erfindung ist es möglich, die Natur zu schonen
und in einer Weise nachzubilden, die es dem Betrachter
nicht sehen läßt, daß es sich um Nachbildungen handelt.
Stark verwitterte Felspartien von z. B. Muschelkalkformationen
oder Schiefergestein, die mit ihren schmalen, oft locker
zusammengehaltenen Gesteinsriemchen praktisch nicht nach
dem Abbau wieder in ihrem ursprünglichen Erscheinungsbild
aufzubauen sind, werden durch diese Erfindung nachbaubar.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Vervielfältigung von
Naturschönheiten in der Form, daß vorwiegend äußerst deko
rative Formationen in einem umweltschonenden Verfahren ab
geformt werden und somit kein ständiger Eingriff
in die Natur erfolgt.
Durch die Verwendung der vormals abgenommenen Formen ist
eine problemlose Vervielfältigung möglich, die auf kosten
sparende Weise die Natur nachbauen läßt und somit einen
Beitrag zur Renaturierung von durch Baumaßnahmen wie
Straßen, Schiffahrtskanäle, Hochbaumaßnahmen und durch
bergbauliche Maßnahmen belastete Landstriche oder Regionen
schafft.
Nicht nur der optische Effekt dieser künstlichen Wände
gibt dem Betrachter ein Gefühl, Natur vor sich zu haben,
sondern auch die durch die Verwendung im Schallschutz
sich eröffnenden Möglichkeiten der Lärmreduzierung.
Ein weiterer Vorteil dieses Produktes liegt darin,
daß durch die Verwendung von nichtbrennbaren Materialien
ein aktiver Brandschutz für den Einsatz im Dekorations
bereich gegeben ist.
Die Verwendung von Materialien, die seit je her als schadstoff
frei gelten, verhilft dazu, daß der Einsatzbereich für dieses
Produkt in seiner Vielfalt noch nicht einzugrenzen ist.
Die in der beschriebenen Form hergestellten Produkte sind
voll recyclebar d. h. wieder rückgebaute oder zerstörte
Teile können ohne großen Aufwand zerkleinert und als Komponente
einem Schotter oder Beton als Zuschlagsstoff zugeführt werden.
Weiterhin bestehen verschiedene Variationsmöglichkeiten in der
Materialzusammensetzung und Formkörperkonturengestaltung, die
nicht nur auf Felsen beschränkt sind.
Bezüglich Umweltverträglichkeit gelten für Zement, Zuschlags
stoffe und ggf. Zusatzmittel die gleichen Bedingungen wie für
Beton.
Sowohl bei der Verarbeitung als auch bei der Entsorgung von
Glasfaserbeton werden keine Schadstoffe freigesetzt.
Unter Einhaltung der üblichen Schutzmaßnahmen ist daher die
Umweltverträglichkeit gegeben.
Bedingt durch den definierten Durchmesser von in der Regel
< 13 µm gilt die im Glasfaserbeton verwendete textile Glas
faser in gesundheitlicher Hinsicht als unbedenklich.
Nachgewiesenermaßen gelten Fasern mit einem Durchmesser
unter 3 µm als kritisch, da sich Fasern mit einem solchen
Durchmesser als Schwebstoffe in der Luft halten.
AR-Glasfasern sind textil und haben einen definierten Durch
messer von 10 bis 30 µm. Der Alkaliwiderstand der Glasfaser
wird im wesentlichen durch die Glaszusammensetzung (z. B. Anteil
an Zirkoinoxyd) und die Schlichte (= Beschichtung) erreicht.
Die Formkörpernachbildung wurde durch Spritzbeton d. h. Glas
faserbeton hergestellt, bei dem die Glasfaser während des Spritz
prozesses von der Matrix ummantelt wird, und nach der üblichen
Aushärtungszeit der Form entnommen wird.
Durch die mechanische Bearbeitung von Glasfaserbeton wie
Sägen, Bohren, Brechen und Schleifen wird die Glasfaser nicht
in dünnere Fasern gespalten. Deshalb können auch für die Bear
beitung gängige Werkzeuge und Geräte verwendet werden.
Die Oberflächenstruktur entsteht dadurch, daß die Matrix in
Siliconformen, die von natürlichen Felsformationen oder Stein
quadern oder Mauern abgenommen wurden, im Negativverfahren
aufgespritzt werden.
Die Wandstärke der Formkörpernachbildungen hängt ab von der
Oberflächenstruktur und schwankt zwischen 8 und 20 mm.
Die Oberflächenfarbe und Materialfarbe entspricht der Farbe
des Bindemittels Zement und ist grau oder weiß (Zementeigenfarbe).
Glasfaserbauteile sind in der Regel dünnwandige, montierbare
Bauteile. Ihre Fertigung erfolgt üblicherweise im Gieß- oder
Spritzverfahren. Vorwiegend werden die Bauteile in Formen her
gestellt. In Sonderfällen ist es auch möglich, mit Matrix vor
bereitete bzw. im Dünnbettverfahren beschichtete Glasfaser
matten mit hohem Alkaliwiderstand in Formen einzulegen oder
frei zu formen.
Montierbare GFB-Bauteile werden nach der erforderlichen Aus
härtungs- und Lagerungszeit im Innen- oder Außenbereich ein
gebaut. Hierbei ist zu beachten, daß sich GFB-Bauteile im
Außenbereich anders verhalten als im Innenbereich. Es ist dar
auf zu achten, daß entsprechende Dehnungsfugen geschaffen wer
den, die das unterschiedliche Dehnverhalten im Wechsel der
Temperaturen ausgleichen.
Einbauart und Befestigungsmittel richten sich nach den Rand
bedingungen bzw. der Unterkonstruktion am Befestigungsort.
Die Formkörpernachbildungen sind untereinander kombinierbar.
Einzelteile können als Ganzes oder als Bruchteil mittels ent
sprechender Matrix verbunden bzw. vergrößert werden.
Die entsprechende Verbindung erfolgt durch Verspannung der an
den Teilenden herausstehenden Fasern.
Die Befestigung der in sich verbundenen Formkörperteile erfolgt
durch Verschraubung an der Stützkonstruktion einer bestehenden
Wand oder Metallgerüst-Konstruktion.
Die Befestigungsmittel sind üblicherweise aus nichtrostendem
Stahl. Die Herstellungsart des Bauteils bestimmt maßgeblich,
auf welche Weise Befestigungsmittel in das Bauwerk
eingebaut werden.
- - Einlegen in die Form und Einbetten während des Herstellvorgangs
- - Anschraubung nach der Aushärtung des Elements
- - Aufkleben nach der Aushärtung des Elements.
GFB-Bauteile sind in der Regel keine Verschleißteile, sondern
für längere Nutzungsdauer ausgelegt.
Die Gebrauchstauglichkeit muß über diese Nutzungsdauer
gewährleistet sein.
Je nach Anwendung kann die lange Lebensdauer eine konstruk
tive Ausbildung bedingen, die eine Kontrolle der Befestigungs
mittel oder anderer Teile des Gesamtsystems erlauben. Diese
Voraussetzung muß besonders da gegeben sein, wo die eingesetzten
GFB-Bauteile in Verbindung mit den Elementen Wasser und Boden
stehen. Besonders der Einsatz von Düngestoffen bei bepflanzten
GFB-Bauteilen sowie der ständige Kontakt mit mineralhaltigem
Wasser kann zu erhöhten Abnutzungserscheinungen führen.
Die Konstruktion eines Bauteils ist maßgeblich von seiner
Funktion und dem Einsatzort bestimmt.
Zur Funktion eines Bauteils kann gehören:
- - architektonische Gestaltung
- - Tragfähigkeit
- - Schall- und Wärmedämmung
- - Brandwiderstand.
Zusammensetzung der Mischung für das Spritzverfahren
einer üblichen Matrix ohne besondere Ansprüche.
Zement PZ 55|100 kg | |
Sand 0/2 | 100 kg |
Wasser | 22 kg |
Betonverflüssiger | 3 kg |
Glasfaser (4 Vol.-%) | 12 kg |
Alle verwendeten Materialien müssen in ihren Eigen
schaften den Kriterien der entsprechenden DIN-Normen
entsprechen. Insbesondere gelten folgende Normen und
Richtlinien für vorgenannte Materialien.
DIN 1164 | |
für Zement | |
DIN 4226 | für Zuschlagsstoff Sand |
Teil 1 bzw. nach Regelsieblinien und DIN 1045 | |
DIN 1085 | Güteüberwachung Beton |
DIN 1048 | Prüfung Beton |
CEN-Vornorm | für Glasfaserbeton |
Zulassungsbescheid für alkalibeständige Glasfaser
Nr. Z-4.5-67 für Glasfaser "CemFil 2".
Fließmittel sind nicht nach DIN 1045 bzw 1084 konform.
Diese wurden von DAfStb untersucht nach den Richtlinien
für die Herstellung und Verarbeitung von Fließbeton.
Als Zuschlagsstoff Sand wird ein natürlicher Quarzsand
der Körnung 0/2 mit hohem Feinteilgehalt, als gewasche
ner Sand verwendet.
Mittels eines Zwangsmischers werden die einzelnen Kom
ponenten exakt abgewogen und zu einem homogenen Gemisch
(Matrix) vermischt.
Der Mischer muß hohe Geschwindigkeiten fahren können
und optimale Schneideeigenschaften aufweisen.
Das Spritzgut ist vor Einbringung in das Pumpaggregat
durch ein Sieb mit max. 2 mm weiten Maschen zu lenken.
Abhängig vom verwendeten Pumpaggregat ist (wir verwenden
eine handelsübliche Dickstoffpumpe) wird der Matrix so
wenig wie möglich Betonverflüssiger zugegeben. Ziel ist
es, die Matrix so standfest wie möglich zu halten, um bei
der Ausbringung auch an senkrechten Flächen ein Abgleiten
zu verhindern.
Die so hergestellte Matrix wird nun in vorbereitete Sili
conformen eingespritzt.
Vorab werden die Siliconformen in Hartschalen eingelegt,
die eine gleichmäßige wiederkehrende Form des zu fertigen
den GFB-Teils gewährleisten.
Nachdem die GFB-Teile nur eine Wandstärke von 8-20 mm
haben, ist es erforderlich, möglichst Fasern mit einer
Länge von über 30 mm zu schneiden bzw. zuzuführen. Da
Fasern dieser Länge beim Pumpvorgang geschädigt würden
bzw. den Sprühkopf verstopfen, können diese nicht vorab
der Matrix zugemischt werden.
Abhängig vom jeweils herzustellenden GFB-Formteil muß
mit unterschiedlichen Sprühkegeln beim Ausspritzen ge
arbeitet werden.
Hat der Hauptluftstrom etwa 3 kg/cm² Druck, der Zerstäuber
etwa 4 kg/cm², so entsteht ein schmaler Sprühkegel, der
vorwiegend für filigrane Teile Verwendung findet.
Hat der Hauptluftstrom etwa 4 kg/cm² Druck, der Zerstäuber
etwa 3 kg/cm², entsteht ein breiter Sprühkegel, der vor
wiegend bei ebenen Flächen Verwendung findet.
Die speziell für diesen Gebrauch entwickelte Spritzpistole
ist kombiniert mit einem Faserhacker.
Der Luftdruck für den Faserhacker ist so einzustellen,daß
ein Ausstoß von 630 g pro Minute erfolgt.
Durch unterschiedliche Bestückung des Faserhackers mit
Schneidemessern wird erreicht, daß Fasern in verschiedenen
Längen geschnitten werden.
Die Pumpleistung der Förderpumpe ist auf 12 kg Matrix pro
Minute Förderleistung einzustellen.
Die Endlos-Glasfaser (Roving) wird unmittelbar dem Faser
hacker zugeführt und geschnitten.
Durch die konzentrische Düse ist die Handhabung der Spritz
pistole relativ einfach. Die Pistole ist etwa 35 cm von
der Oberfläche der Form zu halten, möglichst im rechten
Winkel zur Form. Anschließend sind gefühlvolle und gleich
mäßige Sprühzüge, bei denen die Pistole gleichmäßig in
Kreisen bewegt wird, durchzuführen.
Die Auftragsstärke sollte in einem Arbeitsgang nicht über
5 mm liegen. Entsprechend der Teilstärke sind somit mehrere
Arbeitsgänge erforderlich, wobei jede Auftragsschicht mit
einem Faserroller nachzuwalzen ist.
Großes Augenmerk ist darauf zu legen, daß die GFB-Teile
richtig nachbehandelt werden. Hierzu ist es erforderlich,
daß nach dem Nachwalzen die Flächen mit einer Folie abge
deckt werden, die das schnelle Austrocknen bzw. übermäßiges
Verdunsten der Abbindeflüssigkeit verhindern.
Die GFB-Flächen sind nach ca. 24 Stunden entformbar. Die
Teile werden aus der Stütz-Form genommen, und die Matrize
wird abgezogen. Anschließend werden die GFB-Teile bis zur
vollständigen Aushärtung stehend in Regalen gelagert.
Die verwendeten Begriffe entsprechen den zur Zeit für
Glasfaserbeton üblichen Bezeichnungen. Die in den CEN-
Vornormen (prEN-Norm) benutzten Bezeichnungen weichen
teilweise davon ab, wurden aber deshalb nicht verwendet,
weil diese CEN-Dokumente teilweise noch in Bearbeitung
sind.
Glasfaserbeton | |
Zementgebundener Feinbeton, der mit Glasfasern bewehrt ist, die mit der Matrix verträglich sind. | |
GFB | Abkürzung für Glasfaserbeton |
Matrix | Grundmasse eines faserbewehrten Verbundwerkstoffs. |
Feinbeton | Beton mit obtimiertem Kornaufbau unter Verwendung von Zement und Zuschlägen mit Größtkorn unter 4 mm und ggf. Zusatzstoffen und Zusatzmitteln. |
Zusatzstoffe | Komponenten der Matrix, die ihre Zusammensetzung mitbestimmen und als Volumenanteil bei der Stoffraumrechnung berücksichtigt werden. Zusatzstoffe sind zum Teil reaktiv, werden aber nicht als Bindemittel angerechnet (z. B. Microsilica). Zusatzstoffe können auch organisch sein (z. B. Polymerdispersionen). |
Zusatzmittel | Stoffe, die die Verarbeitungseigenschaften oder das Gefüge des Betons durch ihre Wirkung verändern (z. B. Fließmittel, Luftporenbildner). Sie werden bei der Stoffraumberechnung nicht als Volumenanteil berücksichtigt. |
AR-Glasfasern | Glasfasern mit hohem Alkaliwiderstand, die mit der Zementmatrix verträglich sind. AR-Glasfasern sind textil und haben einen definierten Durchmesser von 10 bis 30 µm. Der Alkaliwiderstand wird im wesentlichen durch die Glaszusammensetzung (z. B. Anteil Zirkonoxyd) und die Schlichte (= Beschichtung) erreicht. |
E-Glasfasern | Glasfasern, die nur in speziell modifizierten Matrices eine anwendungsspezifisch ausreichende Beständigkeit aufweisen können (bekannt sind z. B. Matrices mit Polymeranteil → 15 |
LOP | Proportionalitätsgrenze bei Biegebelastung (engl. Limit of Proportionality) |
MOR | Biegezugfestigkeit |
Mixbeton | Glasfaserbeton, bei dem die Glasfaser vor seiner Verarbeitung in die Matrix bereits eingemischt sind. |
Spritzbeton | Glasfaserbeton, bei dem die Glasfasern während des Spritzprozesses in die Matrix eingemischt werden. |
Claims (21)
1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern in Form von
Oberflächennachbildungen einer bestimmten Gesteinsart
mittels einer flexiblen Form und hydraulisch erhärtenden
Massen, dadurch gekennzeichnet, daß
die flexible Form mit einem bestimmten Gemisch aus unge
färbten oder gefärbten Beton bestimmter Art, dem in einem
besonderen Verfahren ein Gewichtsanteil von Fasern bestimm
ter Stärke und Zusammensetzung zugefügt ist, in der nötigen
Stärke ausgefüllt und nach dem Erhärten entschalt und der
Verwendungsstelle zugeführt wird.
2. Formkörpernachbildung nach den Ansprüchen unter 1, jedoch
mit einer Oberflächenstruktur von Eruptiv- und Sedimentge
steinen wie z. B. Sandstein, Porphyr, Basalt, Keuper, Lava
und anderen natürlichen Gesteins- und Erdformationen.
3. Formkörpernachbildung nach den Ansprüchen unter 1, jedoch
unter Verwendung von Betonfarben wie z. B. Eisenoxidpigmente
und Chromoxid-Pigmente.
Die Farbintensität des damit pigmentierten Betons hängt ab
von der Pigmentierungshöhe, dem Wasserzementwert, der Zement
eigenfarbe, der Härtungstemperatur und dem Einfluß der Schalung
und Nachbehandlung.
Entstehende Ausblühungen werden nicht unterdrückt und sind
erwünscht.
4. Formköpernachbildung nach den Ansprüchen unter 1, jedoch
unter Verwendung von Stahlfasern zur Erhöhung der Biegezug
festigkeit und Ausfärbung von Eisenoxid (Rostflecken) mit
der entsprechenden Antik-Patina.
5. Formkörpernachbildung nach den Ansprüchen 1 bis 4, jedoch
unter Verwendung von Silikatfarben und anderen Farben, die
unter Beachtung der
Herstellungsvorschriften und vorheriger Hydrophobierung auf
Basis Kieselsäureverbindung zur Farbgebung bzw. Maserungs
nachbildung aufgespritzt werden.
6. Formkörpernachbildung nach den Ansprüchen 1 bis 5, jedoch
unter Verwendung von in die Form eingestreuten Natursanden und
Natursplitten zur Erzielung einer dem natürlichen Gestein
gleichem Aussehen.
7. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 6, jedoch
werden die Strukturen nachträglich mit Hilfe von Strukturwalzen
bzw. Abdrücke mit Matrizen aus elastischen Materialien oder
Handmodellierung aufgebracht.
8. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 7, jedoch
mit Nachbehandlung der Oberflächenstruktur durch Absäuern,
Auswaschen, Sandstrahlen oder Spitzen.
9. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 8, jedoch unter
Verwendung von Glasfasermatten mit hohem Alkaliwiderstand als
Ersatz der in die Matrix eingeblasenen Fasern.
10. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 8, jedoch unter
Verwendung von synthetischen Fasern o. dgl. als Ersatz der
Glasfasern, daß man Mineralfasern und/oder Kohlestoffasern
und/oder organische Fasern und/oder Metallfasern einsetzt.
11. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 10, jedoch unter
Verwendung von Metallgeflechten als Trägerkonstruktion der
Formgebung.
12. Formköpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 11, jedoch
unter der Verwendung von Trasszementen als Bindemittel zur
Minderung des pH-Wertes in Verbindung mit Wasserbauteilen bzw.
Einsatz in Flora- und Faunabereich.
13. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 12, jedoch
unter Verwendung von polymeren Zusatzstoffen (polymermodifizier
ter Beton) zur Senkung des Eigengewichtes der Formkörper.
14. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung
in den Formkörper Verankerungslöcher o. dgl. eingeformt
werden.
15. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß mittels mit Matrix befüllter
Glasfasermattenstücke Befestigungsteile aus Metall nach
träglich auf der Rückseite anbetoniert werden.
16. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß während des Spritzvorganges
metallaschen in den Formkörper miteingespritzt werden,
die im Fasergefüge eingebettet sind.
17. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsteile aus Metall
nachträglich auf der Rückseite des Formkörpers mit
2-Komponenten-Kleber aufgeklebt werden.
18. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß Einzelteile der Formstücke
mittels mit Matrix befüllter Glasfasermatten zu Groß
teilen zusammengefügt werden.
19. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 18,
dadurch gekennzeichnet, daß Einzelteile der Form
stücke nach entsprechender Anpassung der Teile
mittels 2-Komponenten-Kleber verklebt werden.
20. Befestigung der Formkörpernachbildungen nach den
Ansprüchen 14 bis 20 durch Dübelsysteme wie
Durchsteck-Anker, Einschlagdübel, Einsetzanker,
Nylondübel, Hohlraumanker, Leichtbetonanker
Der unterschiedliche Abstand der Formkörper
wird durch PVC-Abstandhalter (PVC-Hülsrohre)
die über Gewindestabstücke geschoben werden,
erreicht. Als Mutter dient ein speziell ange
fertigtes Teil mit Innengewinde und angeschweißten
Flügeln.
21. Formkörpernachbildungen nach den Ansprüchen 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Wandstärke
durch Einsatz von elektronischer Steuerung die Körper
stärke exakt eingehalten wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19504782A DE19504782C5 (de) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | Verfahren und Formkörper für die Herstellung von künstlichen Felsformationen |
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DE19504782A DE19504782C5 (de) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | Verfahren und Formkörper für die Herstellung von künstlichen Felsformationen |
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