-
Die
Erfindung betrifft einen Bausteinverbund mit einer Vielzahl von
einzelnen, mittels eines Verbindungsmaterials in Form eines expandierten
Kunststoffmaterials auf Basis von Polyurethanschaum miteinander
verbundenen Bausteinen.
-
Unter
den Begriff Bausteine fallen verschiedenartigste Baumaterialien,
insbesondere Ziegel, Betonsteine, Poren-Betonsteine wie z.B. Ytong-Steine,
Leka-Steine, Kalksandsteine oder vieles mehr, wie sie zur Errichtung
von Bauwerken oder dgl. eingesetzt werden.
-
Unter
den Begriff Bausteinverbund fallen beispielsweise Wände oder
Wandelemente, Decken oder Deckenelemente, Träger oder Stürze, Treppen oder Treppenelemente
und vieles mehr. Die vorliegende Erfindung kann sowohl an der Baustelle
selber als auch in einem Fertigteilwerk, wo derartige Bausteinverbunde
vorgefertigt werden, Anwendung finden.
-
Bislang
werden Bausteine, wie z.B. Ziegel, meistens mittels (silikatisch)
gebundenem Material, wie Mörtel,
Zement oder dergleichen, miteinander verbunden. Hydratisierungsprozesse
der Ausgangsmaterialien führen
zu hohen Festigkeiten und bilden eine hinreichende Haftwirkung zwischen
den zu verbindenden Bausteinen. Herkömmlicherweise werden derartige
Verbindungsmaterialien an der Baustelle zusammengemengt, homogenisiert
und in fließfähigem Zustand
auf die Verbindungsflächen
der Bausteine mittels einer Kelle oder Auftragswalze flächig aufgetragen.
Abgesehen von dem relativ hohen Verarbeitungsaufwand ist es aufgrund
des zur Aushärtung
des Materials notwendigen Wassers nicht möglich, in der kalten Jahreszeit
zu arbeiten, da Mörtel beispielsweise
nur bis ca. +5°C
verarbeitbar ist. Demgemäß müssen Arbeiten,
bei welchen ein derartiges Material verwendet wird, im Winter eingestellt werden,
wodurch lange Wartezeiten in Bezug auf die Fertigstellung des Bauwerkes
und damit verbundene Kosten verursacht werden. In jüngster Zeit
werden zur Verbindung insbesondere von Planziegeln auch flüssige, pastöse oder
gelartige Kleber auf Zementbasis anstelle von Mörtel eingesetzt.
-
Seit
langem gibt es im Baubereich das Bestreben, auch die kalte Jahreszeit
für Arbeiten
zu nutzen, um so rasch wie möglich
eine Fertigstellung des Bauwerkes herbeizuführen und dadurch Zeit und Kosten
einzusparen.
-
Zum
Ausschäumen
von Hohlräumen
ist es in der Baubranche üblich
und bekannt, Polyurethanschaum einzusetzen. Beispielsweise beschreibt
die WO 94/25274 A1 ein Verfahren zum Anbringen von Dachziegeln auf
eine Dachoberfläche
unter Verwendung eines Zweikomponenten-Polyurethanschaums. Dabei
wird der Polyurethanschaum streifenweise und relativ voluminös auf die
Dachoberfläche
aufgebracht und die halbkreisförmig
ausgebildeten Dachziegel werden mit ihren Kanten in den Schaumstreifen
eingedrückt.
Durch den Schaum wird der keilförmige
Spalt zwischen Dachziegel und Dachoberfläche, welcher durch das Übereinanderlegen
der Dachziegel bedingt ist, ausgefüllt. Dabei resultiert ein relativ
hoher Materialaufwand und eine nur begrenzte Haftfähigkeit,
welche bei Bausteinverbunden, wie z.B. Wänden, zu niedrig wäre.
-
Die
US 3 839 519 A beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung von Wänden für ein Fertigteilhaus, wobei
mehrere Ziegel mittels Polyestermörtel aneinandergefügt werden.
Zur Erzielung der notwendigen Festigkeit der Fertigteile wird an
der Rückseite
der Wand ein Stahlnetz angebracht, an welches die Innenwand positioniert
wird. Zwischen der Innenwand und dem mit Polyestermörtel ausgefüllten Stahlnetz wird
Polymerschaum eingebracht. Der Schaum dient dabei als Isoliermaterial,
die Festigkeit wird durch das Stahlnetz erzielt. Abgesehen vom relativ
hohen Herstellungsaufwand ist dieses Verfahren nur in Fertigteilwerken
und nicht direkt an der Baustelle anwendbar.
-
Der
Aufwand für
die Vorfertigung solcher Bausteinverbunde, welche eine sehr hohe
Tragfähigkeit
aufweisen müssen,
wie z.B. Stürze
für die
Erstellung der oberen Begrenzung von Durchbrüchen, Fenster- und Türöffnungen
oder dgl. in Wänden,
Deckenelemente zur Herstellung von Balkonen oder dgl. Stiegenaufgänge, ist
derzeit relativ groß.
Fenster- oder Türstürze und
Deckenelemente werden heutzutage meist aus Beton mit Stahlarmierungen hergestellt
und mit einer Ziegelumhüllung
versehen, um eine Homogenität
in einer Ziegelwand zu erzielen. Abgesehen vom erwähn ten Herstellungsaufwand
weisen derartige Bausteinverbunde ein relativ hohes Gewicht auf,
wodurch der Transport zur Baustelle und die folgende Handhabung
erschwert wird. Darüber
hinaus bewirkt die Betonfüllung
eine schlechte Wärmedämmung.
-
Um
das Gewicht derartiger Bausteinverbunde in Grenzen zu halten, weisen
diese üblicherweise eine
geringere Höhe
als die Bausteine zur Herstellung des Mauerwerkes eines Gebäudes auf.
Dies erschwert wiederum die Herstellung von Wänden mit Tür- oder Fensteröffnungen
oder dgl., da beispielsweise die Ziegelreihe über einem Sturz durch entsprechende
Ziegel mit geringerer Höhe
hergestellt werden muss, um wieder auf die normale Ziegelhöhe zu gelangen.
Somit resultieren erhöhte
Bauzeiten und in der Folge höhere
Baukosten. Ein Beispiel für derartige
vorgefertigte Deckenelemente oder Stürze für Fenster- oder Türöffnungen
gibt die
EP 970 883 A2 .
-
Die
AT 397 528 B zeigt einen Bausteinverbund in Form einer Ziegelüberlage,
deren Höhe
jener von Hohllochziegeln entspricht und die leicht hantierbar und
stapelbar ist und darüber
hinaus auch gute Wärmedämmeigenschaften
aufweist. Zu diesem Zweck weist die Ziegelüberlage einen besonderen Querschnitt
mit mehreren Hohlräumen
auf, in welchen Vorspannelemente aus Eisen angeordnet sind, und
welche vorzugsweise mit Beton ausgegossen sind. Darüber hinaus
existiert ein Wärmedämmbereich
mit zumindest einer Hohlkammer. Eine derartige Ziegelüberlage
ist allerdings weiterhin relativ aufwendig in der Herstellung und
weist durch die Betonfüllung
relativ hohes Gewicht auf.
-
Ein
anderer Bausteinverbund in Form eines Sturzelements für ein Ziegelmauerwerk
ist aus der
DE 196
28 963 A1 bekannt, wobei Ziegelsteine mit dazwischen angeordneten
Abstandhaltern über
Zugstangen miteinander verspannt werden. Als Abschluss werden winkelartig
ausgebildete Auflageelemente angeordnet, über die das Sturzelement auf
die Seitenwände
einer Fensteröffnung
oder dgl. aufgelegt wird. Dieses Sturzelement ist zwar wegen der fehlenden
Betonausgießung
leichter als herkömmliche
Sturzelemente, weist jedoch aufgrund der Zugstangen noch immer relativ
hohes Gewicht auf und ist relativ aufwendig in der Herstellung.
-
Zusammenfassend
ergibt sich daher, dass bekannte Verfahren zum Verbinden von Bausteinen zur
Bildung eines Bausteinverbundes relativ zeit- und kostenintensiv
sind und bzw. oder die dadurch hergestellten Bausteinverbunde eine
unzureichende Festigkeit aufweisen.
-
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines Bausteinverbunds, der möglichst
stabil ist, möglichst
geringes Gewicht aufweist, und die bautechnischen und baurechtlichen
Auflagen für
Bauwerke, insbesondere für Gebäude, erfüllt. Darüber hinaus
soll der Bausteinverbund in Bezug auf Schall- und Wärmedämmung gute
Eigenschaften aufweisen. Schließlich
soll der Bausteinverbund möglichst
einfach, rasch und kostengünstig
herstellbar sein und möglichst
einfach und rasch im Bauwerk integrierbar sein. Der Bausteinverbund
soll auch bei tieferen Temperaturen, also auch während der kalten Jahreszeit,
aufgebaut werden können.
Die Festigkeit der Bausteinverbunde soll möglichst hoch sein, um auch
den Aufbau tragender Bausteinverbunde zu ermöglichen. Nachteile bekannter
Konstruktionen sollen vermieden oder zumindest reduziert werden.
-
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen oben genannten
Bausteinverbund gelöst,
wobei der Klebespalt zwischen zwei verbundenen Bausteinen eine im
Wesentlichen konstante Breite von kleiner 1 mm aufweist. Der Klebespalt
soll für
optimale Festigkeits- und Dämmeigenschaften des
Bausteinverbunds möglichst
gering sein. Bei sehr präzise
gefertigten bzw. plangeschliffenen Bausteinen kann die Breite des
Klebespalts gegen Null gehen.
-
Gemäß der Erfindung
wird unter expandierbarem Kunststoffmaterial ein vor bzw. während der Verarbeitung
expandierbares bzw. aufschäumendes Material
verstanden, das anschließend
aushärtet. Vor
der Aushärtung
ist das Kunststoffmaterial klebefähig. Beispielsweise weist das
Material ein Prepolymer auf, das durch Polyaddition oder Polymerisation expandiert.
Günstigerweise
findet die Reaktion unter Einfluss von Luftsauerstoff bzw. Luftfeuchtigkeit
statt, so dass kein Additiv zugefügt werden muss. Die Vorteile
von expandierfähigem
Kunststoffmaterial zur Verbindung von Bausteinen bestehen sowohl
in einer einfachen Verarbeitbarkeit als auch in den hervorragenden
Materialeigenschaften im ausgehärteten
Zustand. Das Verbindungsmaterial liegt in Form eines expandierten
Kunststoffmaterials auf Basis von Polyurethanschaum vor. PUR-Schaum
wird derzeit zum Abdichten von Hohlräumen, wie zum Beispiel beim Einsetzen
von Fenstern, verwendet. Ein derartiges Kunststoffmaterial umfasst
bekannterweise Diphenylmethan-Diisocyanat, Methylen-Diphenyl-Diisocyanat
oder dergleichen. Des Weiteren sind Isomere, Homologe und Ähnliches
enthalten. Die Vorteile des PUR-Schaums bestehen nicht nur in seiner
einfachen Verarbeitbarkeit, sondern auch in seinen Eigenschaften,
wie eine ausgezeichnete Haftung auf diversen Materialflächen. Dies
wird erfindungsgemäß für eine starke
und dauerhafte Verbindung von Bausteinen ausgenutzt. Ferner erfüllt ein
PUR-Schaum die normtechnischen Anforderungen hinsichtlich des Dämmverhaltens.
Dies hat nicht nur zur Folge, dass eine wesentlich bessere Dämmung erreicht
werden kann, sondern auch, dass zusätzliche Mittel zur Dämmung von
Bauwerken eingespart werden können. Bei
Aufbringung des expandierbaren Kunststoffmaterials auf eine Verbindungsfläche eines
Bausteins kann dieser in die Poren des Bausteins eindringen, wodurch
die Schall- sowie auch die Wärmeleitung über die
Poren im Baustein verringert bzw. sogar unterbunden werden. Insbesondere
in Bezug auf die Wärmebrücken, welche
große
Schwachstellen an Außenwandbauteilen
darstellen, ist ein Verbindungsmaterial, wie PUR-Schaum von Vorteil.
Der Vorteil liegt nicht nur in der Energieeinsparung, sondern auch
in der Vermeidung einer Materialkorrosion infolge von Tauwasserbildungen
an der Innenseite der betroffenen Bauteile, was im schlimmsten Fall
zu Bauschäden,
Schimmelbildungen, Rissen und dgl., führen kann. Dies sind nur einige
wenige Vorteile, welche einen Einsatz von PUR-Schaum gegenüber herkömmlichen
Klebern, wie beispielsweise Klebemörtel, insbesondere mit Zement,
begünstigen.
Nicht nur die Einsatzmöglichkeit
bei tieferen Temperaturen ist für
den Baustellenbetrieb zur kalten Jahreszeit von Vorteil, sondern
auch die Tatsache, dass keine aufwändigen Vorarbeiten, wie Mischen,
zeitaufwändiges Homogenisieren,
etc., durchgeführt
werden müssen, um
das Material einsatzfähig
zu machen. Beispielsweise kann das Kunststoffmaterial in unter Druck
stehenden Behältern
an die Baustelle geliefert und von dort ohne Aufwand verarbeitet
werden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass durch solche Behälter die
Expansion des Kunststoffmaterials gefördert werden kann und zum anderen,
dass das Kunststoffmaterial sogleich in dosierten Mengen auf die
Oberfläche
der zu verbindenden Bausteine aufgebracht werden kann. Zum Beispiel
kann es direkt auf die Verbindungsfläche aufgespritzt werden, was
bei relativ kurzen Reaktionszeiten des Kunststoffmaterials wichtig ist.
Dadurch wird der Materialverbrauch auf ein Minimum reduziert. Im
Falle einer zur Verfügungstellung in
unter Druck stehenden Behältern
ist es hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit günstig, wenn es frei von FCKW,
HFCKW und HFKW ist. Die geforderte Festigkeit der Verbindung wird
einerseits durch die Art des Verbindungsmaterials und andererseits
die Beschaffenheit der Verbindungsflächen der Bausteine erzielt.
Die Verbindungsflächen
sind nämlich
derart ausgestattet, dass die gegenüberliegenden Verbindungsflächen der
aneinandergereihten Bausteine im Wesentlichen parallel zueinander
angeordnet sind, so dass sich ein Klebespalt ergibt, der im Wesentlichen
konstante und möglichst
geringe Breite von kleiner 1 mm aufweist. Neben der besseren Festigkeit
ist auch der Verbrauch des Verbindungsmaterials bei geringer Klebespaltbreite
minimal.
-
Um
einen Klebespalt mit im Wesentlichen konstanter und möglichst
geringer Breite zu erzielen ist es von Vorteil, wenn die Bausteine
des Bausteinverbunds zumindest eine geschliffene Verbindungsfläche aufweisen.
Dies ist insbesondere bei Ziegeln von Vorteil, die nach dem Brennen
einem gewissen Schwund unterliegen, so dass eine nicht ebene Verbindungsfläche resultiert,
was beim Verbinden der Bausteine zu Klebespalten führen würde, welche
unterschiedliche Breite aufweisen. Dadurch würde die Festigkeit des Bausteinverbunds
reduziert und gleichzeitig der Verbrauch des Verbindungsmaterials erhöht. Bei
anderen Bausteinen, wie z.B. Bausteinen aus Porenbeton, kann eine
Nachbearbeitung des Bausteins nach dessen Herstellung unterbleiben, wenn
die Verbindungsflächen
ohnedies besonders glatt bzw. eben ausgebildet sind. Es wird darauf
hingewiesen, dass es sich bei den Verbindungsflächen nicht um ebene Flächen handeln
muss, sondern auch anders gestaltete Verbindungsflächen möglich sind,
welche eine Verbindung zweier Bausteine in Art einer Nut-Feder-Verbindung
bilden. Wesentlich bei der Verbindung ist, dass der sich ergebende
Klebespalt im Wesentlichen konstante Breite aufweist und möglichst
schmal ist. Die Feinheit des Schliffs des Bausteins kann an das
verwendete Material des Bausteins und an die Anforderungen des Bausteinverbunds
angepasst werden.
-
Gemäß einem
weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind die Bausteine
mit einem Mehrkomponentenmaterial verbunden. Ein solches Verbindungsmaterial
hat den Vorteil, dass sowohl die chemischen als auch die technologischen
Charakteristika eines Einkomponenten-Verbindungsmaterials beeinflusst
werden können.
Die Verarbeitbarkeit des Verbindungsmaterials kann weiters verbessert
werden, wenn das expandierbare Kunststoffmaterial aus zumindest
zwei Komponenten besteht, welche vor dem Aufbringen auf die Oberfläche der
Bausteine in Kontakt gebracht werden. Das Zusammenführen der beiden
Komponenten kann beliebig gestaltet sein, wobei hierzu beispielsweise
ein unter Druck stehender Behälter
mit zwei Kammern für
die beiden Komponenten herangezogen werden kann. Ein Zusammenführen der
zwei Komponenten kann zum Beispiel in einem Spritzkopf dieses Behälters stattfinden und
das so homogenisierte Material auf die Oberfläche der zu verbindenden Bausteine
in dosierten Mengen aufgebracht werden. Zusätzlich können dem Verbindungsmaterial
Zusätze,
wie Stabilisatoren, Katalysatoren, alterungs-, flammhemmende Mittel
oder dergleichen beigemengt werden. Je nach Anforderung an die Festigkeit
der Verbindung kann das Verbindungsmaterial punktuell, entlang zumindest
einer Linie oder auch flächig
aufgebracht werden. Gegenüber
einer punktuellen Anordnung des Verbindungsmaterials hat die Anordnung
in einer Linie oder auf einer Fläche
in Bezug auf Wärme-
und Lärmschutz
einen Vorteil, da eine durchgehende Verbindung geschaffen wird und
eine Ritzenbildung für
eine Wärme-
oder Schallübertragung
vermieden werden kann. Hinsichtlich der Druckbelastung ist es immer günstig, das
Kunststoffmaterial möglichst
dünn aufzutragen.
Zur Auftragung des Kunststoffmaterials können Hilfsmittel, wie beispielsweise
Schablonen, herangezogen werden. Die Dämmung der miteinander verbundenen
Bausteine kann weiters dadurch optimiert werden, wenn mit dem Verbindungsmaterial auch
Hohlräume
in den Bausteinen, wie sie beispielsweise bei Hohlkammerziegeln
auftreten, befüllt
werden. Das expandierte ausgehärtete
Kunststoffmaterial hat nämlich
auch gute Dämmeigenschaften.
-
Wenn
die Bausteine Hohlkammern aufweisen, kann das zur Verbindung der
Bausteine verwendete Material in diese Hohlkammern eindringen und somit
eine höhere
Haftung infolge der vergrößerten Kontaktfläche des
Bausteins mit dem Verbindungsmaterial erzielt werden. Hinsichtlich
der Festigkeit ist das in die Hohlkammern eingedrungene Verbindungsmaterial
insoweit vorteilhaft, da die Bereiche, in denen Kohäsionskräfte wirken,
erhöht
werden können.
Darüber
hinaus ist dies in Bezug auf die Dämmeigenschaften des Bausteinverbundes
günstig,
da die Wärme-
und Schallbrücken
durch die größere Verteilung
des Verbindungsmaterials am Baustein verstärkt minimiert werden. Aufgrund
der ausgezeichneten Dämmeigenschaften
der Materialien, insbesondere von Polyurethanschaum ist es möglich, herkömmliche
Dämmmaterialien
einzusparen. Zudem stellt diese Ausgestaltung auch eine Verminderung
von Arbeitsschritten beim Herstellen eines Bausteinverbundes dar.
Insbesondere ist es günstig, wenn
die Befüllung
der Hohlräume
mit dem Verbindungsmaterial gleichzeitig mit dem Aufbringen des Verbindungsmaterials
auf zumindest eine Verbindungsfläche
des zu verbindenden Bausteins erfolgt. Dies hat auch hinsichtlich
Zeit-, Material- und Kostenersparnis Vorteile. Einige Arbeitsschritte
(und auch dafür
erforderliche Materialien) auf der Baustelle können eingespart werden, welche
herkömmlicherweise darin
bestehen, die Hohlräume
der Bausteine beispielsweise mit Styroporkörpern zu befüllen. Für eine bessere
Verbindung bzw. Haftung der einzelnen Bausteine ist es gemäß der Erfindung
vorteilhaft, wenn die Verbindungsfläche des zu verbindenden Bausteins
vor dem Aufbringen des Verbindungsmaterials vorbehandelt wird. Beispielsweise
kann die Oberfläche
befeuchtet werden. Die Haftung kann weiters verbessert werden, indem
vor Auftragung des expandierbaren Kunststoffmaterials die Verbindungsflächen von
losen Teilen, Schmutz und dgl. befreit werden, so dass sauber gearbeitet
werden kann.
-
Alternativ
dazu können
die Hohlkammern auch mit anderen Dämmmaterialien, wie zum Beispiel
Styropor, Dämmmatten,
Dämmwolle
oder dgl. gefüllt
sein, welche die Wärme-
und Schalldämmung erhöhen.
-
Zusätzlich können die
Bausteine an den Verbindungsflächen Öffnungen
zur Aufnahme des Verbindungsmaterials aufweisen. Durch diese Öffnungen
an den einander zugewandten Verbindungsflächen der Bausteine wird erreicht,
dass das expandierbare Kunststoffmaterial einen entsprechenden Halt
findet und somit eine extrem stabile Verbindung zwischen den Bausteinen
ermöglicht.
Die Kombination des verwendeten Verbindungsmaterials und der entsprechenden
Gestaltung der Bausteine an den Verbindungsflächen ermöglicht die Herstellung von Bausteinverbunden,
welche eine extrem hohe Tragfähigkeit
aufweisen, ohne dass zusätzliche
Verstärkungselemente,
wie Vorspannelemente, aus Eisen und bzw. oder Bereiche, welche mit
Beton ausgegossen werden, notwendig sind. Somit resultiert einerseits
ein geringes Gewicht des Bausteinverbunds, was die Handhabung und
den Transport wesentlich erleichtert. Zusätzlich entsprechen die Wärmedämmeigenschaften
eines derartigen Bausteinverbunds im Wesentlichen jenen der verwendeten
Bausteine und werden nicht durch Wärmebrücken aufgrund von Betoneinschlüssen oder
dgl. herabgesetzt. Die Herstellung derartiger Bausteinverbunde ist
besonders rasch und kostengünstig
möglich,
da die Bausteine lediglich miteinander verklebt werden müssen. Dies kann
sowohl manuell als auch automatisiert erfolgen. Zudem weisen derartige
Bausteinverbunde im Brandfall besonders gute Eigenschaften auf,
da es nicht wie bei herkömmlichen
Bausteinverbunden, wie zum Beispiel Stürzen oder dgl. zu einem Bruch
des Sturzes aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten
von Ziegel, Eisenarmierung und Beton kommen kann. Die Öffnungen
an den Verbindungsflächen
der Bausteine können
einfach durch Bohrungen oder Schlitze gebildet werden. Diese können nach
der Herstellung des Bausteins vorzugsweise automatisiert hergestellt
werden. Die Öffnungen
können über einen
Teilbereich oder auch die gesamte Höhe des Bausteins reichen.
-
Vorteilhafterweise
reichen die Öffnungen
an den Verbindungsflächen
der Bausteine zumindest teilweise bis zu Hohlkammern der Bausteine
und ist das Verbindungsmaterial zumindest teilweise in den Hohlkammern
angeordnet. Dadurch kann sich das expandierbare Material des Verbindungsmaterials über die Öffnungen
bis in die Hohlkammern ausdehnen und somit eine besonders hohe Zugfestigkeit entwickeln.
Das Verbindungsmaterial baut somit über die Öffnungen und die Hohlkammern
eine Art Widerlager auf.
-
Insbesondere
bei der Verwendung eines derartigen Polyurethan schaums ist es zweckmäßig, dass
zumindest die mit den Öffnungen
an den Verbindungsflächen
der Bausteine verbundenen Hohlkammern vollständig mit Verbindungsmaterial
ausgefüllt
sind. Dadurch wird nicht nur die Zugfestigkeit des Bausteinverbunds
erhöht,
sondern auch das Wärme- und
Schalldämmverhalten
verbessert.
-
Um
die Tragfähigkeit
derartiger Bausteinverbunde noch weiter zu erhöhen, ist zumindest an einer Oberfläche der
miteinander verbundenen Bausteine zumindest ein Verstärkungselement,
beispielsweise ein Verstärkungsgewebe
oder eine Verstärkungsleiste
angeordnet und mit diesem verklebt. Das Verstärkungselement schützt den
Bausteinverbund auch während
des Transports vor Beschädigung
aufgrund unzulässiger
Krafteinwirkungen. Das Verstärkungselement
kann durch ein Glasfasergewebe gebildet sein, das einerseits leicht
und gut an der Oberfläche der
verbundenen Bausteine aufklebbar ist und andererseits gute Festigkeitseigenschaften
aufweist und zudem schwer brennbar ist.
-
An
der Oberfläche
des Bausteinverbunds, an der das zumindest eine Verstärkungselement
angeordnet ist, kann eine Nut oder dgl. zur Aufnahme des Verstärkungselements,
insbesondere der Verstärkungsleiste,
angeordnet sein.
-
Noch
bessere Eigenschaften werden dann erzielt, wenn jeweils zumindest
ein Verstärkungselement
sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der miteinander
verbundenen Bausteine angeordnet ist. Dabei kann das Aufkleben der
Verstärkungselemente
herstellungsseitig oder auch erst an der Baustelle erfolgen. Durch Übereinanderstapeln mehrerer
Bausteinverbunde mit dazwischen angeordneten Verstärkungselementen
können
für besondere
Anforderungen Elemente mit noch höherer Tragfähigkeit hergestellt werden.
Abgesehen von Glasfasergeweben können
auch andere Materialien, wie z.B. Kunststoffgewebe aus Carbonfasern,
Keflar oder dgl., für
die Verstärkungselemente
eingesetzt werden.
-
Zur
Bildung eines Sturzes, Trägers
oder dgl. werden die Bausteine in einer Richtung aneinandergereiht.
Auf diese Weise können,
wie bereits erwähnt,
Stürze
zur Bildung des oberen Abschlusses von Wandöffnungen, wie z.B. Fenster-
oder Türöffnungen,
aber auch Träger
für Balkone
oder dgl., gebildet werden.
-
Dabei
ist es von Vorteil, wenn die Höhe
des Bausteinverbunds im Wesentlichen der Höhe angrenzender Bausteine entspricht.
Dadurch wird eine rasche Herstellung von Bauwerken mit entsprechenden
Wandöffnungen
ermöglicht,
da die Baustein-Lage ober dem Sturz oder dgl. nicht mit besonders
angefertigten oder zurechtgeschnittenen Bausteinen ergänzt werden
muss, sondern gleich mit den Bausteinen, wie z.B. Ziegeln, mit Normhöhe weitergebaut
werden kann.
-
Wenn
die Bausteine in einer Ebene aneinander angeordnet werden, können Deckenelemente oder
dgl. hergestellt werden. Flächige
Bausteinverbunde können
auch durch Aneinanderreihen mehrerer oben erwähnter Stürze, Träger oder dgl., allenfalls unter
Zwischenlage von Verstärkungsschichten,
gebildet werden.
-
Weiters
ist es möglich,
durch teilweise überlappende
Anordnung entsprechender Bausteine auch Treppenelemente zu bilden.
-
Um
Bausteinverbunde mit besseren Dämmeigenschaften
zu erhalten, ist vorgesehen, dass mit den Bausteinen zumindest eine
Isolierschicht mit dem expandierbaren Kunststoffmaterial verbunden ist.
Die Verwendung dieses Verbindungsmaterials gewährleistet einerseits den guten
Halt der Isolierschicht an den Bausteinen und erleichtert auch die Arbeitsschritte,
da sowohl zur Verbindung der Bausteine untereinander als auch zur
Verbindung der Bausteine mit der Isolierschicht das selbe Verbindungsmaterial
verwendet wird.
-
Weiters
kann zwischen Bausteinen zumindest eine Isolierschicht angeordnet
sein, wobei die Isolierschicht mit den Bausteinen und allenfalls
mehrere Isolierschichten untereinander mit dem expandierbaren Kunststoffmaterial
verbunden sind. So können
zweischalige bzw. mehrschalige Bausteinverbunde hergestellt werden,
welche neben einer hervorragenden Festigkeit auch hervorragende
Dämmeigenschaften
aufweisen. Je nach verwendetem Material für die Isolierschicht, muss
diese zur Erzielung eines möglichst
niedrigen U-Wertes eine mehr oder weniger große Dicke aufweisen.
-
Die
vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Abbil dungen näher erläutert. Darin
zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht
eines aus mehreren Bausteinen aufgebauten Bausteinverbunds;
-
2 einen Schnitt durch einen
Teil eines Bausteinverbunds im Bereich der Verbindung zweier Bausteine;
-
3a und 3b Schnittbilder durch Bausteinverbunde
im Bereich der Verbindung zweier Bausteine gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
4 einen Schnitt durch einen
zweischaligen Bausteinverbund;
-
5 einen Schnitt durch einen
zweischaligen Bausteinverbund mit dazwischen angeordneter Isolierschicht;
-
6 schematisch eine Anordnung
eines herkömmlichen
Fenstersturzes in einer Hauswand mit einer Fensteröffnung;
-
7 schematisch die Anordnung
eines als Fenstersturz ausgebildeten erfindungsgemäßen Bausteinverbunds
in einer Hauswand mit einer Fensteröffnung;
-
8 eine perspektivische Ansicht
eines durch eine Reihe von miteinander verbundenen Bausteinen gebildeten
Bausteinverbunds;
-
9 einen horizontalen Schnitt
durch einen Bausteinverbund gemäß 8 in vergrößerter Darstellung
im Bereich der Verbindung zweier Bausteine;
-
10 und 11 zwei Ausführungsformen der Öffnungen
an den Verbindungsflächen
der Bausteine;
-
12 und 13 perspektivische Ansichten weiterer
Beispiele für
erfindungsgemäße Bausteinverbunde;
-
14 eine perspektivische
Ansicht eines Bausteinverbunds mit daran angeordneten Verstärkungsleisten;
-
15 einen Schnitt durch den
Bausteinverbund gemäß 14;
-
16 eine Variante gegenüber 15;
-
17 einen flächigen Bausteinverbund; und
-
18 ein Schnittbild eines
Bausteinverbunds in Form einer Treppe bzw. eines Treppenelements.
-
Die 1 zeigt einen Bausteinverbund 1 aus miteinander
verbundenen Bausteinen 2, wie zum Beispiel Ziegeln Die
Bausteine 2 sind in üblicher
Weise versetzt aufeinandergelegt, wobei als Verbindungsmaterial 3 expandierbares
Kunststoffmaterial verwendet wird. Das Verbindungsmaterial 3 kann
flächig,
entlang Lini en, oder punktuell aufgetragen werden. Das Auftragen
des Verbindungsmaterials 3 kann beispielsweise mit einer
Pistole oder dgl., durchgeführt
werden. Der Baustein 2 kann Hohlkammern 5 aufweisen,
welche mit dem Verbindungsmaterial 3 oder einem anderen
Dämmmaterial 4 befüllt sein
können.
Die Zahl und Form der Hohlkammern 5 kann beliebig sein.
Ebenso müssen
nicht alle Hohlkammern 5 mit dem Verbindungsmaterial 3 oder
einem anderen Dämmmaterial
gefüllt
sein. Erfindungsgemäß sind die
Verbindungsflächen
der Bausteine 2 derart ausgebildet, dass sich ein Klebespalt
mit im Wesentlichen konstanter Breite und möglichst geringer Breite ergibt.
-
2 zeigt ein Schnittbild
durch einen Bausteinverbund 1 im Bereich der Verbindung
zweier Bausteine 2, wie er gemäß dem Stand der Technik auftritt.
Die Bausteine 2, insbesondere Ziegel, weisen meist relativ
unregelmäßige Verbindungsflächen 12 auf,
resultierend in einem Klebespalt mit unregelmäßiger Breite d, welche von
Minimalwerten d1 bis zu Maximalwerten d2 reichen. Dadurch, dass die Verbindungsflächen 12 der
zu verbindenden Bausteine 2 nicht parallel angeordnet sind,
wird einerseits der Materialverbrauch für das Verbindungsmaterial 3 erhöht, andererseits
die Festigkeit des Bausteinverbunds 1 verringert. Insbesondere
bei der Herstellung von Ziegeln ist eine derartige konkave Gestalt
der Verbindungsflächen 12 üblich.
-
3a zeigt ein Schnittbild
durch einen Bausteinverbund 1 im Bereich zweier Bausteine 2 gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei die Verbindungsflächen 12 der Bausteine 2 derart
gestaltet oder ausgebildet sind, dass sich ein Klebespalt mit im
Wesentlichen konstanter und möglichst
geringer Breite d ergibt. Mit dem Begriff im Wesentlichen wird zum Ausdruck
gebracht, dass selbstverständlich
Oberflächenrauigkeiten
der Verbindungsflächen 12 bis
zu einem gewissen Ausmaß vorhanden
sind, welche makroskopisch und mikroskopisch gesehen natürlich zu einer
gewissen Schwankungsbreite der Breite d des Klebespalts führt. Ein
Bausteinverbund 1 gemäß 3a hat den Vorteil, dass
wenig Verbindungsmaterial 3 für die Verbindung notwendig
ist, und weiters durch die geringe Breite d des Klebespalts eine
optimale Verbindung der Bausteine 2 mit ausgezeichneten
Festigkeits- aber auch Dämmeigenschaften
resultiert.
-
3b zeigt eine Variante einer
Verbindung zweier Bausteine 2, bei der die Verbindungsflächen 12 nicht
eben sind, sondern zur Verhinderung eines seitlichen Verrutschens
der Bausteine 2 mit komplementär gestalteten Ausformungen
versehen sind. Wesentlich dabei ist, dass die Breite d des Klebespalts
im Wesentlichen konstant ist und vorzugsweise einen bestimmten Maximalwert
nicht überschreitet.
Natürlich
ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass entlang bestimmter
Teilbereiche der Verbindungsflächen 12,
wie z.B. den vertikal angeordneten Teilbereichen in 3b, die Breite d des Klebespalts von
der Breite des restlichen Klebespalts abweicht.
-
4 zeigt einen Schnitt durch
einen Bausteinverbund 1 bestehend aus mehreren übereinander
und nebeneinander angeordneten Bausteinen 2, 2', so dass ein
zweischaliger Bausteinverbund 1 hergestellt werden kann.
Alle Bausteine 2, 2' sind
mit dem erfindungsgemäßen Verbindungsmaterial 3, dem
expandierbaren Kunststoffmaterial miteinander verbunden.
-
5 zeigt einen gegenüber 4 erweiterten Bausteinverbund 1,
bei dem zwischen zwei Bausteinverbunden eine Isolierschicht 6 angeordnet
ist, welche ebenfalls mit dem Verbindungsmaterial 3 mit den
Bausteinen 2, 2' verklebt
ist. Durch Verwendung spezieller Isolierschichten 6, wie
z.B. Vakuumisolationen, können
auf diese Weise stabile Bausteinverbunde 1 mit hervorragenden
Dämmeigenschaften
erzielt werden. Beispielsweise konnte ein zweischaliger Bausteinverbund
mit 25 cm breiten Hohlkammerziegeln, einem 4 cm dicken Vakuumisolationspaneel und
einer weiteren Ziegelschicht aus 10 cm breiten Hohlkammerziegeln,
welche mit Polyurethanschaum verbunden wurden, aufgebaut werden,
der einen U-Wert von 0,1 W/m2K aufweist.
Ein zweischaliger Bausteinverbund mit 30 cm breiten Hohlkammerziegeln,
einem 4 cm dicken Vakuumisolationspaneel und einer weiteren Ziegelschicht
aus 17 cm breiten Hohlkammerziegeln brachte sogar einen U-Wert von 0,09
W/m2K. Ein derartiger U-Wert wäre mit herkömmlichen
Bausteinverbunden nur bei Verwendung besonders dicker Isolationsschichten,
wie z.B. 50 cm dicken Styroporschichten erzielbar.
-
6 zeigt eine Seitenansicht
auf einen Teil einer aus einer Vielzahl von Bausteinen 2 aufgebauten
Wand eines Gebäudes.
In der Wand befindet sich eine Fensteröffnung 7, in welche
ein Fenster eingebaut wird. Zur Bildung des oberen Abschlusses der Fensteröffnung 7 wird
ein vorgefertigter sog. Sturz 8 auf die aufgemauerte Wand
aufgelegt. Um dies zu ermöglichen,
weist der Sturz 8 eine Länge auf, die größer ist
als die Breite der Fensteröffnung 7.
Da herkömmliche
Stürze 8 meist
Beton und allenfalls Metallverstärkungen
enthalten, weisen sie relativ hohes Gewicht auf. Um dieses Gewicht
in Grenzen zu halten, ist die Höhe
des Sturzes 8 üblicherweise
geringer als die Höhe
der Bausteine 2. Dies erschwert naturgemäß die Herstellung
einer mit einer Fensteröffnung 7 oder
dgl. ausgestatteten Wand, da die direkt über dem Sturz 8 angeordneten
Bausteine 2" entsprechend
zugeschnitten werden müssen,
so dass wieder eine Ebene für
die darüberliegende
Lage an Bausteinen 2 geschaffen wird.
-
7 zeigt schematisch die
Anordnung einer Ausführungsform
eines Bausteinverbunds 1 als obere Begrenzung einer Fensteröffnung 7 in
einer aus einer Vielzahl von Bausteinen 2 aufgebauten Wand.
Der Bausteinverbund 1 ist vorzugsweise aus den selben Bausteinen 2 wie
die übrige
Wand hergestellt.
-
8 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines derartigen Bausteinverbunds 1, der aus fünf Bausteinen 2,
insbesondere Ziegeln, aufgebaut ist. Die Bausteine 2 weisen
Hohlkammern 5 auf, welche einerseits das Gewicht der Bausteine 1 reduzieren
und andererseits die Wärme-
und Schalldämmung
verbessern. In den Hohlkammern 5 können auch Dämmelemente angeordnet sein
(nicht dargestellt). Erfindungsgemäß werden die Bausteine 1 mittels
eines Verbindungsmaterials 3, das durch ein expandierbares
Kunststoffmaterial gebildet ist, miteinander verbunden.
-
Das
Detail gemäß 9 zeigt einen horizontalen
Schnitt durch einen Teil des Bausteinverbunds 1 gemäß 8 im Bereich zweier nebeneinander
angeordneter Bausteine 2. An den gegenüberliegenden Verbindungsflächen 12 der
Bausteine 2 können Öffnungen 9 angeordnet
sein, die vorzugsweise bis zu den hinter den Verbindungsflächen 12 angeordneten Hohlkammern 5 reichen.
Das Verbindungsmaterial 3 ist sowohl an den Verbindungsflächen 12 der
Bausteine 2 als auch in den Öffnungen 9 und teilweise
in den Hohl kammern 5 angeordnet. Dadurch wird in Verbindung
mit dem verwendeten expandierbaren Material eine besonders gute
und stabile Verbindung zwischen den Bausteinen 2 erzielt.
Zusätzlich
dient das Verbindungsmaterial 7 in den Hohlkammern 5 als Dämmung. Auch
die nicht mit den Öffnungen 9 in Verbindung
stehenden Hohlkammern 5 können mit dem Verbindungsmaterial 3 ausgefüllt werden,
um die Wärme-
und Schalldämmung
des Bausteinverbunds 1 zu erhöhen. Die Bausteine 2 können an
den einander gegenüberliegenden
Verbindungsflächen 12 komplementär gestaltete
Verbindungselemente aufweisen, welche beispielsweise durch Nuten 10 und
entsprechende Stege 11 gebildet sein können.
-
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel
eines Bausteins 2 in perspektivischer Ansicht auf die Verbindungsfläche 12.
An der Verbindungsfläche 12 können Nuten 10 angeordnet
sein, in welche entsprechende Stege 11 eines zu verbindenden
Bausteins 2 eingreifen und somit eine bessere und sicherere
Verbindung erzielt werden. Die Öffnungen 9 sind
durch Bohrungen 13 gebildet, welche vorzugsweise bis zu den
hinter der Verbindungsfläche 12 liegenden
Hohlkammern 5 reichen, so dass das Verbindungsmaterial 3 über die
Bohrungen 13 zumindest teilweise in die Hohlkammern 5 eindringen
kann und eine Art Widerlager aufbauen kann.
-
Bei
der Ausführungsvariante
gemäß 11 sind die Öffnungen 9 durch
Schlitze 14 gebildet, welche vorzugsweise ebenfalls bis
zu den Hohlkammern 5 hinter der Verbindungsfläche 12 reichen,
so dass das Verbindungsmaterial 3 über die Schlitze 14 bis
zu den Hohlkammern 5 vordringen kann. Die Schlitze 14 können über die
gesamte Höhe
des Bausteins 2 reichen oder auch nur über einen Teil der Höhe des Bausteins 2 verlaufen.
-
12 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Bausteinverbunds 1, bestehend aus einigen Bausteinen 2,
welche gemäß obiger
Beschreibung miteinander verbunden sind. Zur Verstärkung des Bausteinverbunds 1 ist
ein Verstärkungsgewebe 15, welches
beispielsweise durch ein Glasfasergewebe gebildet ist, an der Ober- und bzw. oder Unterseite des
Bausteinverbunds 1 angeordnet. Das Verstärkungsgewebe 15 wird
vorzugsweise mit dem selben Verbindungsmaterial 3, das
zur Verbindung der Bausteine 2 verwendet wird, aufgebracht.
-
13 zeigt eine schematische
perspektivische Ansicht einer Anordnung zweier Bausteinverbunde 1 gemäß 12, wodurch eine höhere Tragfähigkeit
erzielt werden kann.
-
14 zeigt eine perspektivische
Ansicht eines Bausteinverbunds 1 bestehend aus einigen
Bausteinen 2, wobei an der Oberseite des Bausteinverbunds 1 zwei
Verstärkungsleisten 16 angeordnet sind.
-
Wie 15 zu entnehmen ist, können die Verstärkungsleisten 16 an
der Oberseite des Bausteinverbunds 1 angeordnet und vorzugsweise
angeklebt sein.
-
Bei
der Variante gemäß 16 werden in der Oberfläche des
Bausteinverbunds 1 Nuten 17 angeordnet, in welche
die Verstärkungsleisten 16 eingebracht
werden. Dabei resultiert eine im Wesentlichen ebene Oberfläche des
Bausteinverbunds 1.
-
17 zeigt die Draufsicht
auf einen Bausteinverbund 1, bei dem mehrere Bausteine 2 in
einer Ebene nebeneinander angeordnet werden, um eine Decke oder
ein Deckenelement zu bilden. Über
den nebeneinander angeordneten Bausteinen 2 kann wiederum
ein Verstärkungsgewebe 15 angeordnet sein.
-
Schließlich zeigt 18 eine Anordnung mehrerer
Bausteine 2, welche teilweise überlappend miteinander verklebt
werden, wodurch eine Treppe oder ein Treppenelement gebildet werden
kann. Dabei wird an den Verbindungsflächen der Bausteine 2 das
Verbindungsmaterial 3 aufgetragen, das auch in die Hohlkammern 5 reicht,
und somit eine stabile Verbindung schafft. An der Ober- und bzw. oder Unterseite
des Bausteinverbunds 1 kann wiederum ein Verstärkungsgewebe 15 aufgeklebt
werden.
-
Es
können
gemäß der vorliegenden
Erfindung verschiedene Bausteinverbunde lediglich unter Zu-Hilfe-Nahme üblicher
Bausteine 2, insbesondere Ziegel, und unter Verwendung
des expandierbaren Kunststoffmaterials als Verbindungsmaterial 3 hergestellt
werden. Die Bausteinverbunde können
aus jeglichen Bausteinformaten, insbesondere Ziegelformaten aufgebaut
sein.
-
Im
Folgenden wird anhand eines weiteren Beispiels noch die Festigkeit
derartiger Bausteinverbunde erläutert.
Es wurden drei Bausteinverbunde aus Planziegeln mit den Maßen 25×50 cm,
zu je 2 m2 aufgebaut. Die Planziegeln wurden
in versetzter Anordnung aufeinander gesetzt, wobei als Verbindungsmaterial
herkömmlicher
Polyurethanschaum eingesetzt wurde. Dabei wurde der Schaum sowohl punktuell
als auch entlang einer Linie, sowie auch flächig auf die Oberfläche der
Planziegeln aufgespritzt. Es wurden drei Wände bei Temperaturen von +18°C, +8°C und –5°C aufgebaut.
Zur Prüfung
des Zusammenhalts des Bauwerkes wurde nach einer Aushärtezeit
von etwa einer ½ h
bis 1 h des PUR-Schaums die Wand mittels eines Krans aufgehoben.
Es konnten keine Risse oder abgelöste Ziegel beobachtet werden;
hingegen blieben die einzelnen Bausteine im Verbund. Die durch den
Kran aufgebrachten Zugkräfte
beliefen sich auf etwa 3 t/m2. Als weiterer
Test zur Festigkeit sowie Belastbarkeit wurde nach Aushärtung des
PUR-Schaums mit
einem Schlaghammer auf die Wand eingeschlagen. Diesen Kräften haben
lediglich Teile der Ziegel nachgegeben, nicht jedoch der verbindende
Polyurethanschaum.
-
Weitere
Tests zeigten auch eine Eignung derart aufgebauter Bausteinverbunde
in Erdbebengebieten. Darüber
hinaus wurden gute Brandeigenschaften erzielt, beispielsweise konnten
mit erfindungsgemäß aufgebauten
Bausteinverbunden die Brandschutzklassen F180 erzielt werden, wobei
eine Erfüllung
der Brandschutzklassen F60 bis F90 ausgereicht hätte. Lediglich an der Seite
des Bausteinverbunds, die dem Feuer zugekehrt war, fand eine thermische
Zersetzung des Verbindungsmaterials statt. In Bereichen an jener
Seite des Bausteinverbunds, welche dem Feuer abgewandt war, blieb
das Verbindungsmaterial unverändert
erhalten.