DE2641982A1 - Feuerfestes verbindungssystem fuer strukturen aus beton - Google Patents
Feuerfestes verbindungssystem fuer strukturen aus betonInfo
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Description
^ F»atentanwä!te
Licht . Dr. Schmidt Hansmanti ■ Herrmann
Postfagh 7O12O5
80OO München 70
2841982
17. September 1976
Paul Lewis Earle 3500 E. Iloyd Dr.
Denver, Colorado
und
George William Snider 88 Carriage Stone Dr. Chagrin !alls, Ohio
V.St.A.
"Feuerfestes Yerbindungssystem für Strukturen aus Beton"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbindungssysteme für Strukturen aus Beton und insbesondere auf feuerfeste
Verbindungsanordnungen für Wände, Böden, Decken und ähnliche G-ebäude struktur en, die aus mehreren nebeneinander
angeordneten Betontafeln hergestellt sind.
Viele Gebäude werden aus vorfabrizierten Betontafeln aufgebaut, zu denen Außenwände, Innenwände, Decken, Böden
und/oder ähnliche Teile der Gebäudestruktur gehören. Derartige vorfabrizierte Tafeln, die auch vorgespannt sein können, werden
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im allgemeinen fluchtend und aneinander anstoßend angeordnet
und ergeben die meisten Wände, Decken usw. (Zur Vereinfachung der Darstellung wird die Erfindung anhand einer Wand erläutert,
doch gelten die Erfindungsprinzipien in gleicher Weise
für Böden, Decken und ähnliche Strukturen.) Üblicherweise wird bei dieser Bauweise eine kleine Lücke zwischen benachbarten
Tafeln gelassen, um der normalen Ausdehnung und Zusammenziehung der Tafeln Rechnung zu tragen. Deshalb muß eine
Dichtung zum Verschließen der Lücken (oder "Verbindungen") zwischen den benachbarten Tafeln vorgesehen werden.
Manche Verbindungssysteme für Innenräumlxchkexten können hauptsächlich für Dekorationszwecke vorgesehen sein, während
andere an ähnlichen Stellen eine völlige Abtrennung benachbarter Räume ergeben sollen. An Außenwänden dienen Verbindungssysteme
hauptsächlich zur wetterfesten Abdichtung. Ähnliche Abdichtungen an den Betontafeln des Unterabschnitts eines
Dachbodens dienen ebenfalls zur wetterfesten Abdichtung und stellen daneben einen Teil der Grundfläche für spätere Auflagen
von Teer oder anderen Bedachungsmaterialien dar.
Alle diese verschiedenen Verbindungssysteme, ob sie nun Dekorationszwecken dienen oder eine andere Funktion im Bau
zu erfüllen haben, haben einen wesentlichen Nachteil, der seit langem für die Bauindustrie von großer Bedeutung ist.
J5Js handelt sich dabei nämlich um die geringe Feuerfestigkeit
der Verbindungen. Die aus Betontafeln bestehenden Abschnitte von Wänden widerstehen der Flammenausbreitung, Hitze und Feuer
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eine oder mehrere Stunden, wohingegen die Verbindungen im allgemeinen innerhalb einiger Minuten zerstört sind. Deshalb
kann ein in einem Teil eines Gebäudes ausgebrochener Brand sich rasch durch das ganze Gebäude ausbreiten, obwohl die
Betontafeln feuerfest sind. Dies stellt natürlich eine ernstliche Gefahr für die Öffentlichkeit dar, insbesondere ira
Falle sehr hoher Gebäude, in denen sich das Feuer nicht nur horizontal in einem einzigen Stockwerk ausbreiten kann sondern
auch, in Vertikalrichtung zu höheren bzw. niedrigeren Stockwerken über die in den Böden und Decken angebrachten Verbindungen
vordringen kann. Die Bauindustrie und die Feuerpolizei haben deshalb seit langem versucht, wirksame "feuerfeste"
Verbindungen zu schaffen, die einerseits so feuerfest wie Betontafeln sind und andrerseits ihre Funktionsfähigkeit im
Feuer bewahren.
Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird die folgende Terminologie verwendet.
"Verbindungsseite" bezeichnet die Tafelabschnitte, die mit den Hauptflächen der Tafeln koplanar sind; "Verbindungstiefe"
bedeutet eine Abmessung, die äquivalent der Dicke der Tafeln ist; "Verbindungslänge" bedeutet eine Längenabmessung,
die äquivalent der Länge der aneinander anliegenden Tafeln ist; "einstufige Verbindung" bedeutet eine Verbindung mit
einer geradlinigen Bohrung (siehe Figuren 2 und 3); "zweistufige Verbindung" bedeutet eine Verbindung mit zwei geradlinigen
Bohrungen und einem versetzten oder vergrößerten
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Abschnitt zwischen diesen Bohrungen (siehe Figuren 4 und 5); "Feuerfestigkeit" bedeutet die Fähigkeit einer Verbindung,
mindestens eine Stunde lang in dem Feuertest gemäß A3TH
S-119 brauchbar zu bleiben.
Ausgedehnte Untersuchungen an feuerfesten Betonwänden wurden von Organisationen der Betonbauer, beispielsweise
dem "Prestressed Concrete Institute" (Institut für Spannbeton), durchgeführt. Eine Beschreibung beispielhafter Arbeiten auf
diesem Gebiet und Hinweise auf andere Untersuchungen sind in einem Artikel von A.H. Gustaferro unter dem Titel "PCI
Report on Fire Resistance of Architectural Precast Concrete" ("Bericht des Instituts für Spannbeton über die Feuerfestigkeit
von vorfabriziertem Beton für Architekturzwecke"), Journal of Prestressed Concrete Institute, J_9, 5, Seiten 18-37
(September-Oktober 1974·) enthalten. In diesem Artikel wird vorgeschlagen, Asbestseil in Verbindungssystemen (sowohl
einstufige als auch zweistufige Systeme) zur Verbesserung der Feuerfestigkeit zu verwenden. In einigen der im Artikel
dargestellten Verbindungssysteme werden Dichtungsmittel in Verbindung mit Asbestseilen an den Außen- und/oder Innenseiten
der Verbindungen verwendet.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes, feuerfestes Verbindungssystem, das aus einem dichtenden
Verbindungsmittel an der kalten Seite und einem verhältnismäßig dicken Stück einer zusammendrückbaren, elastischen
Hasse aus synthetischen, anorganischen, feuerfesten
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fasern auf der heißen Seite besteht. Es hat sich herausgestellt,
daß die Korabination der Materialien eine Verbindungsstelle mit erhöhter Feuerfestigkeit ergibt und vor
allem gleichzeitig die mechanischen Kenngrößen aufweist, die die ständige Ausdehnung und Zusammenziehung und andere
Bewegungen der die Wand aufbauenden Betontafeln zulassen, ohne daß es hierbei zu Einbußen der Feuerfestigkeit der
Verbindungsstelle kommt. In weiteren speziellen Ausführungsformen des Verbindungssystems wird außerdem eine rückwärtige
Stütze für das Dichtungsmittel verwendet. Das Dichtungsmittel kann auch an beiden Seiten der Verbindung angebracht
werden. Außerdem kann mehr als eine Fasermasse in die Verbindungsstelle eingelegt werden, doch muß die Gesamtfasermasse
zur Erzielung des benötigten Gesamtwäcmewiderstands
ausreichen. Bei dem Dichtungsmaterial kann es sich um ein Dichtungsmittel für dekorative Zwecke handeln, doch wird
gewöhnlich ein wetterfestes Dichtungsmittel verwendet. Vorzuziehen sind als "Hochleistungs-Dichtungsmittel" bekannte
Materialien, insbesondere Elastomere, wie Polysulfide, Akrylpolymere,
Silikone, Polyurethane und Polyurethan-Polyepoxide.
Figur 1 ist eine vertikale, perspektivische Darstellung eines kleinen Abschnitts einer als Wand dienenden Betontafel
und zeigt die Anbringung des Dichtungsmittels und des Fasermaterials im erfindungsgemäßen feuerfesten Verbindungssystem.
Figuren 2-5 sind horizontale Querschnitte durch verschie-
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dene durch verschiedene Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen
feuerfesten Verbindungssystems.
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein verbessertes feuerfestes Verbindungssystem zur Verwendung mit Wänden aus Betontafeln
und ähnlichen strukturen. Die Teile des erfindungsgemäßen Verbindungssystems ergeben zusammen sowohl den benötigten
Wärmewiderstand (Feuerfestigkeit) als auch die mechanischen
Eigenschaften, die zur Aufrechterhaltung der Wärmebeständigkeit
notwendig sind.
Bisher wurden feuerfeste Materialien in Verbindungssysteme eingearbeitet, um Feuerfestigkeit zu erzielen (siehe beispielsweise
die Abbildungen vorgeschlagener Verbindungen mit Asbestseilen in dem oben erwähnten Artikel von Gustaferro).
Diese bekannten Verbindungen haben jedoch nicht die mechanischen Kenngrößen, die zur Erzielung von Feuerfestigkeit
benötigt werden. Die normalen Bewegungen typischer Betontafeln, einschließlich der Bewegungen aufgrund von Ausdehnung
durch Erhitzung, Zusammenziehung durch Abkühlung, Verbiegung aufgrund des Winddrucks und Bewegungen der Gesamtstruktur,
üben auf normale wärmebeständige Materialien, so z.B.
auch auf Asbest, Druckkräfte aus, von denen sich diese Materialien nicht mechanisch erholen können. Die feuerfesten Materialien
werden deshalb bald so weit zusammengedrückt, daß sie die Verbindungsstellen nicht mehr ausfüllen, und Feuer und
Hitze können leicht an der Hitzesperre vorbeigelangen. Das bedeutet, daß die Verbindung im Falle eines Feuers rasch
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versagt.
Dieser schwerwiegende Nachteil bekannter Verbindungssysteme tritt bei der vorliegenden Erfindung nicht auf.
Das vorgeschlagene Verbindungssystem ergibt nicht nur einen
sehr wirksamen Wärmewiderstand, sodaß Verbindungssysteme mit einer gleichwertigen oder besseren Feuerfestigkeit wie
die Betontafeln selbst erhalten werden, sondern hat außerdem die mechanischen Eigenschaften, die notwendig sind, um
die ausgezeichnete Feuerfestigkeit bei langer Lebensdauer zu behalten.
Das erfindungsgemäße Verbindungssystem ist besonders bei
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich. Figur 1 zeigt einen kleinen Abschnitt einer vertikalen Betonwand
an der Verbindungsstelle zweier nebeneinander angebrachter Betontafeln 2 und 4. Zwischen diesen Tafeln ergibt
sich eine Lücke oder Verbindungsstelle 6. Die "heiße", d.h. dem Feuer ausgesetzte, und die "kalte" Seite der Wand und
der Verbindung sind angegeben. In vielen Fällen entsprechen diese Seiten der Innenseite und der Außenseite einer Außenwand
eines Gebäudes. Ein Querschnitt durch' diese spezielle, einfache, einstufige Verbindung ist außerdem in Figuren 2
und 3 dargestellt.
Die Verbindung 6 wird durch die Kombination zweier Materialien, nämlich des Dichtungsmittels 8 und des feuerfesten
Fasermaterials oder der Watte 10, abgedichtet und feuerfest gemacht. In der dargestellten Ausfuhrungsform wird
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Dichtungsmittel 3 von einem Stützteil 12 verstärkt. Die
Bestandteile werden im einzelnen weiter unten noch beschrieben.
Bestandteile werden im einzelnen weiter unten noch beschrieben.
Das Dichtungsmittel 8 überdeckt vollkommen die Lücke
bzw. Verbindungsstelle 6 auf der kalten Seite und ist an
seinen gegenüberliegenden Enden an den Tafeln 2 und 4 befestigt. Die Haftung wird zweckmäßigerweise durch das Dichtungsmaterial selbst hervorgerufen, doch können auch Pälle auftreten, in denen ein getrenntes Haft- oder Bindemittel zwischen dem Dichtungsmittel 8 und der Endfläche der Tafeln eingesetzt wird. In ähnlicher Weise überdeckt das feuerfeste Fasermaterial 10 die gesamte Breite der Verbindungsstelle 6, Das
Pasermaterial wird an Verbindungsstelle 6 festgehalten durch die zwischen dem Material 10 und den Tafeloberflächen aufgrund der Elastizität des Fasermaterials auftretenden Reibungskräfte, Wie unten beschrieben, wird das Material beim Einsetzen in
die Verbindungsstelle etwas zusammengedrückt, und sein
Bestreben, sich elastisch auszudehnen, führt dazu, daß das
Material an den Endflächen der Tafeln anliegt und in dieser
Stellung gehalten wird. Zum Unterschied vom Dichtungsmittel
ist nicht vorgesehen, daß ein äußeres Klebemittel mit dem
feuerfesten 3?asermaterial verwendet wird. Ein derartiger
Kleber würde nämlich selbst Hitze übertragen und damit eine
Umleitung um die feuerfeste Fasermasse herum darstellen, was die Wirksamkeit der feuerfesten Verbindung nachteilig beeinflussen würde. Zwar kann im Prinzip ein anorganisches Bindemittel oder ein verhältnismäßig hitzebeständiges organisches
bzw. Verbindungsstelle 6 auf der kalten Seite und ist an
seinen gegenüberliegenden Enden an den Tafeln 2 und 4 befestigt. Die Haftung wird zweckmäßigerweise durch das Dichtungsmaterial selbst hervorgerufen, doch können auch Pälle auftreten, in denen ein getrenntes Haft- oder Bindemittel zwischen dem Dichtungsmittel 8 und der Endfläche der Tafeln eingesetzt wird. In ähnlicher Weise überdeckt das feuerfeste Fasermaterial 10 die gesamte Breite der Verbindungsstelle 6, Das
Pasermaterial wird an Verbindungsstelle 6 festgehalten durch die zwischen dem Material 10 und den Tafeloberflächen aufgrund der Elastizität des Fasermaterials auftretenden Reibungskräfte, Wie unten beschrieben, wird das Material beim Einsetzen in
die Verbindungsstelle etwas zusammengedrückt, und sein
Bestreben, sich elastisch auszudehnen, führt dazu, daß das
Material an den Endflächen der Tafeln anliegt und in dieser
Stellung gehalten wird. Zum Unterschied vom Dichtungsmittel
ist nicht vorgesehen, daß ein äußeres Klebemittel mit dem
feuerfesten 3?asermaterial verwendet wird. Ein derartiger
Kleber würde nämlich selbst Hitze übertragen und damit eine
Umleitung um die feuerfeste Fasermasse herum darstellen, was die Wirksamkeit der feuerfesten Verbindung nachteilig beeinflussen würde. Zwar kann im Prinzip ein anorganisches Bindemittel oder ein verhältnismäßig hitzebeständiges organisches
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Bindemittel verwendet werden, doch ist dies nicht zweckmäßig.
Außerdem könnte eine Umhüllung, oder ein Behälter aus organischem oder anorganischem Material für die Fasermasse
verwendet werden, doch wird dies zweckmäßigerweise unterlassen, da es die Feuerfestigkeit der Verbindungsstelle reduziert
(siehe das unten beschriebene Beispiel 4).
Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß Dichtungsmittel 8, Stützteil 12 und das feuerfeste Fasermaterial 10 in Form
länglicher Streifen verwendet werden, die sich über die gesamte Länge der Verbindungsstelle zwischen den Tafeln erstrecken,,
Die Verbindungsstellen haben im allgemeinen eine Breite von etwa 9 mm bis 5 cm und eine Tiefe von ca. 10 cm oder mehr.
Die Tiefenabmessung der Verbindungsstelle muß dazu ausreichen, daß etwa 2,5-5,8 cm und vorzugsweise 3,5 cm oder mehr feuerfestes
Fasermaterial eingelegt werden können, da der vom feuerfesten Fasermaterial geschaffene Wärmewiderstand mit
der Dicke des Materials direkt in Beziehung steht.
Das im Rahmen der" vorliegenden Erfindung verwendete feuerfeste Fasermaterial besteht aus einer zusammendrückbaren,
doch hochelastischen Masse aus anorganischen, synthetischen, feuerfesten Fasern. Derartige Fasern bestehen normalerweise
aus Aluminiumsilikaten und werden aus einer Schmelze aus
etwa gleichen Mengen von Siliziumdioxid und Aluminiumoxid hergestellt. Diese Materialien werden gewöhnlich in der Ofenindustrie
verwendet, in der Aluminiumsilikate normalerweise als "1130 0C Fasern" bezeichnet werden. Diese Festlegung
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bedeutet, daß die Fasern eine gute Wärmeisolation und einen guten Warmewiderstand bei Temperaturen von etwa 1130 0C an
heißen Oberflächen ergeben. Außerdem \^erden oft geringe
Hengen (d.h., bis maximal etwa 10-15/Ό anderer Oxide in die
Fasern eingearbeitet (d.h., diese Oxide sind in der Schmelze vorhanden, aus der die Fasern hergestellt v/erden). Derartige
geringe Mengen anderer Oxide können die Wärmebeständigkeit der Faser erhöhen oder erniedrigen. Geringe Mengen von Chromoxid
(CrpO^) ergeben beispielsweise Fasern für Temperaturen
von etwa 1330 0G (siehe US-Patent Nr. 3 449 137). Andere Oxide
können die Hitzebeständigkeit auf etwa 750-800 0C verringern.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist dieser Nennwert der feuerfesten Fasern ohne große Bedeutung, da alle diese
Fasern die allgemein üblichen Flainmentemperaturen von
Bränden in Y/ohnhäusern mehrere Stunden lang ohne zu schmelzen oder zusammenzusintern aushalten. Typische feuerfeste Fasern
sind in dem Artikel "Refractory Fibers" ("Feuerfeste Fasern") in Encyclopedia of Chemical Technology, Band 17, Seiten
285-295 (zweite Auflage, 1968) beschrieben.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung muß das verwendete Fasermaterial zum größten Teil oder gänzlich aus synthetischen,
feuerfesten Aluminiumsilikat-Fasern bestehen (mit geringen Mengen der anderen, oben angeführten Oxide). Andere
synthetische anorganische Fasern wie beispielsweise Glaswolle, Siliziumdioxyd-Fasern, die sogenannten Steinwollen und
Schlackenwollen und dergleichen (die meistens ganz oder vorwie-
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gend aus Silizium bestehen und nicht Aluminiumsilikate sind),
können einen kleinen Prozentsatz der Masse ausmachen, dürfen aber nicht überwiegen. Der Grund hierfür ist, daß ihre Feuerfestigkeit
nicht ausreicht, um die direkte Beaufschlagung mit Flammen über ausreichend lange Zeiträume auszuhalten,
ohne daß hierbei ein Schmelzen oder Zusammensintern stattfindet. Außerdem haben viele dieser Materialien nicht die für
die Ziele der vorliegenden Erfindung benötigte mechanische Elastizität. Doch können diese Materialien in geringen Mengen
als Zuschläge zur feuerfesten Fasermasse verwendet werden. Wegen ihrer thermischen und/oder mechanischen Eigenschaften
sollten diese Materialien gleichmäßig in der feuerfesten Fasermasse verteilt werden und dürfen nicht an bestimmten
Stellen derselben konzentriert auftreten.
Das feuerfeste Fasermaterial wird in Form einer zusammendrückbaren,
federnden Watte oder dergleichen verwendet. Ein typisches handelsübliches Material, das für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung ideal ist, ist das feuerfeste, unter dem Handelsnamen CERABLAMQ3T von der Firma Johns-Manville
Corporation verkaufte Fasermaterial. Die Watte muß dick genug sein, um beim Einsetzen in die Verbindungsstelle zusammengepreßt
zu werden; die Zusammenpressung muß so stark sein, daß die sich ergebenden elastischen Kräfte die Watte dauerhaft
und fest in der Verbindungsstelle verkeilt halten. Die Watte kann als einzelne Lage eingelegt werden, wie in Figur
3 dargestellt; es wurde jedoch festgestellt, daß es zweckmäßig
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ist, die Watte U-förmig zusammenzulegen und mit Hilfe eines spachtelartigen Werkzeugs die zusammengelegte Watteschicht
in der in Figur 2 dargestellten Weise in die Verbindungsstelle einzulegen. Andere Verfahren, die zum Kalfatern von
Verbindungsstellen verwendet werden, sind ebenfalls geeignet. Wichtig ist, daß die Watte nicht so stark zusammengepreßt
wird, daß ihr Wärmewiderstand stark abnimmt. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Wärmeisolation ist es klar, daß Watten
ihre starke Isolationsfähigkeit nur deshalb haben, weil sie leicht und flauschig sind, sodaß die Fasermasse große Gebiete
stagnierender Luft umschließt. Wenn die Watte zu stark zusammengedrückt wird, werden die Gebiete stagnierender Luft
beseitigt und die Wärmeisolation der Watte wird stark verringert.
Die feuerfeste Faserwatte kann auch nicht durch natürliche anorganische Fasern, wie beispielsweise Asbest, ersetzt
werden, obwohl dies in dem oben erwähnten Artikel von Gustaferro vorgeschlagen wird« Die Elastizität der Asbestfasern
reicht nicht dazu aus, sie in einer Verbindungsstelle über längere Zeit und bei wiederholten Ausdehnungs- und Zusammendrückungsvorgängen
festzuhalten. Es ist auch bekannt, daß Asbestfasermassen dazu neigen, nach einer Zusammendrückung
sich "zusammenzusetzen", sodaß sie nicht den folgenden Bewegungen der Tafeln und Verbindungsstellen folgen.
Natürliche und synthetische organische Fasern sind für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ungeeignet, da sie nicht
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den Wärmewiderstand aufweisen, der notwendig ist, um direkter Flammenbeaufschlagung über längere Zeiten ohne
Beschädigung zu widerstehen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtungsmittel 8 mit dem feuerfesten Fasermaterial zusammenwirkend
verwendet. Bei Dichtungsmittel 8 handelt es sich normalerweise um ein elastomeres Hochleistungs-Material, das eine
hohe Haftkraft hat und den Ausdehnungen, Zusammenziehungen und anderen Bewegungen der nebeneinander liegenden Tafeln
2 und 4 ohne Haftverluste an beiden Tafelflächen folgen kann. Hauptaufgabe des Dichtungsmittels ist es, eine wetterfeste
Abdichtung an der Verbindungsstelle zu ergeben; das Dichtungsmittel kann allerdings auch zur Dekoration angebracht werden.
Gewöhnlich wird ein Dichtungsmittel einer neutralen Farbe verwendet, sodaß es sich optisch an die Tafeln anpaßt. Bei
nicht sehr aufmerksamer Betrachtung der Wandfläche entsteht der Eindruck, daß die Betonwand einstückig und in sich
völlig zusammenhängend ist.
Hochleistungs-Dichtungsmaterialien, die sich bei der
vorliegenden Erfindung verwenden lassen, bestehen aus PoIysulfid-Elastomeren,
akrylischen Elastomeren, Silikon-Elastomeren, Polyurethan- und Polyurethan-Polyepoxid-Elastomeren.
Die Eigenschaften vieler dieser handelsüblichen Materialien sind bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht im einzelnen
beschrieben werden. Geeignete Dichtungsmittel sind in vielen der üblichen Architektur-Kataloge beschrieben. Die
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neuesten Bände der jährlichen Ausgaben von "Sweets' Architectural
Catalog" (besonders Abschnitt 7.11) enthalten gewöhnlich zahlreiche Annoncen und Beschreibungen, die von
Herstellern geeigneter Dichtungsmittel stammen.
Bestimmte Typen von Dichtungsmitteln auf der Basis von
Polyurethan-Polyepoxid sind besonders für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung geeignet. Das Hauptmaterial dieser Dichtungsmittel ist im TJtJ-Patent ITr. 3 445 436 beschrieben
worden. Diese Materialien sind vorzuziehen, da festgestellt wurde, daß sie eine ausgezeichnete Haftung aufweisen, sodaß
sie starke Ausdehnung und Zusammenziehung der benachbarten Tafeln ohne Verlust des Haftkontakts mit den Tafeln aushalten
können. Diese Materialien sind im Handel unter dem Handelsnamen DYMERIC von der Firma Tremco, Inc. erhältlich.
Eine zufriedenstellende Verbindung läßt sich nur aus den Fasern und dem Dichtungsmittel herstellen, und dies ist
die einfachste Form der vorliegenden Erfindung (siehe Figur 3)« Da jedoch die Watte wie eine Gaze an den Faseroberflächen
Feuchtigkeit absorbiert, empfiehlt es sich, Stützmaterial zu verwenden, um damit schädliche Auswirkungen des auf der
Faser festgehaltenen V/assers auf das Dichtungsmittel zu verhindern. Die in Figur 2 dargestellte Anordnung ist die
vorzugsweise allgemeine Ausfuhrungsform der Erfindung.
Das utiitzmaterial 12 wird normalerweise an der Verbindungsstelle
eingesetzt, wenn das Dichtungsmittel eingelegt wird, und schafft eine Anlagefläche bei der Einspritzung dea
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elastomeren Dichtungsmittels. Als Stützmaterial wird normalerweise
Polyäthylen- oder leopren-Schaumstoff mit geschlossenen Zellen oder ein ähnliches Material verwendet, das
leicht in die Verbindungsstelle eingeschoben werden kann und eine ausreichende Elastizität hat, um bei der Anbringung des
Dichtungsmittels in seiner Lage zu bleiben. Der Artikel von Gustaferro zeigt einen typischen Stützstreifen für das Dichtungsmittel
in einer Verbindungsstelle.
Figuren 4 und 5 zeigen andere Formen des erfindungsgemäßen
Verbindungssystems. In beiden Fällen handelt es sich um eine
zweistufige Verbindung, da in der Mitte eine Luftkammer vorgesehen ist. Derartige Verbindungsstellen werden häufig verwendet,
um die Wetterfestigkeit von Gebäuden zu erhöhen. Die
Kanten der beiden benachbarten Tafeln 14 und 16 der Figur 4 sind so angeordnet, daß zwischen ihnen ein Luftspalt 18 entsteht.
An der äußeren Seite des Luftspalts 10 wird Dichtungsmittel 20 von einem Streifen 22 abgestützt. An der gegenüberliegenden
bzw. inneren Seite der Verbindungsstelle ist ein anderer Dichtungsstreifen 24 angebracht, der aus dem gleichen
Material wie die Dichtung 20 sein kann und'die Öffnung verschließt,
durch die die feuerfeste Fasermasse 26 eingesetzt wurde. Figur 5 zeigt ein ähnliches System, in dem die mit
einem Apostroph versehenen Bezugs zahlen denen der Figur 4 entsprechen.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Systems.
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Für Prüfungen verwendete Wände wurden aus drei nebeneinander aufgestellten Betontafeln der Abmessungen 30x90x12,5
cm aufgebaut; zwischen jeweils einem Paar von Tafeln waren 2,5 cm und 12,5 cm tiefe Verbindungsstellen vorgesehen.
Verbindungsstellen für Prüfungen wurden dann in der in den Beispielen beschriebenen Weise angebracht und jede Anordnung
wurde der Feuerprüfung gemäß dem ASTM E-119 Verfahren unterzogen.
Bei diesem Verfahren war vorgesehen, daß die Betontafeln 2-2,5 Stunden bis zum Versagen halten sollten. Das
Versagen wurde durch die Zeit ausgedrückt, die vergeht, bis die Temperatur an der kalten Seite der Verbindungsstelle
139 0 über der Umgebungstemperatur erreicht; sobald brennbare
Materialien, beispielsweise organische Dichtungsmittel, mitverwendet werden, kann es frühzeitig zum Versagen kommen,
falls das Material zu brennen beginnt.
Beispiel 1. Die ersten Verbindungsstellen für Prüfzwecke
dienen zur Verdeutlichung bekannter Verbindungssysteme. Die Außenseiten der Verbindungen wurden mit dem oben erwähnten
DIMERIC Polyurethan-Polyepoxid-Dichtungsmittel abgedichtet und mit dem üblichen Stützmaterial aus Schaum-Polyäthylen
mit geschlossenen Zellen abgestützt, das im Handel unter der Bezeichnung ETHAFOAM erhältlich ist. Da es sich hierbei
um ein Elastomer handelt, konnte die genaue Tiefe des DYMERIG-Dichtungsmittels nicht gemessen werden; sie betrug
aber etwa 1,3 cm. Das ETHAFOAM-Stutzmaterial wurde in Form
eines zylindrischen Seils mit einem Durchmesser von etwas
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mehr als 2,5 cm verwendet, sodaß es in die Verbindungsstelle
eingelegt v/erden konnte. Im ASTM E-119 Test hielt diese
Verbindung nur 19 Minuten und versagte dann infolge Temperaturanstieg.
Beispiel 2. Ein Verbindungssystem der im Beispiel 1 beschriebenen Art wurde mit den gleichen Materialien aufgebaut,
doch wurde Watte aus einem synthetischen, faserartigen Aluminiumsilikat (im Handel von der Firma Johns-Manville
Corporation unter der Bezeichnung CERAFIBER erhältlich) in die Verbindungsstelle auf der Flammenseite bis zu einer Tiefe
von 3,8 cm eingeschoben. Ein Luftspalt von etwa 2,5-5 cm
verblieb deshalb zwischen der Faserwatte und dem otiitzmaterial.
Bei den Feuerprüfungen hielt diese Verbindung 106
Minuten, ehe sie infolge Temperaturanstieg versagte.
Beispiel 3. Eine der im Beispiel 2 beschriebenen Verbindung
ähnelnde Verbindung wurde mit dem DYHERIC-Dichtungsmittel und dem EIHAJ1OAM-Stutzmaterial aufgebaut. Die feuerfeste
Watte hatte die Form eines 7,5 cm langen Segments aus dem oben erwähnten CERABLAIfKET-Mat er ial, das aus der gleichen
Art von synthetischen Aluminiumsilikat-Pasern zusammengesetzt ist, die im CEBAi1 IBER-Mat er ial verwendet werden. Das
7,5 cm dicke CERABLAEKET-Material wurde in die Verbindungsstelle
eingedrückt, bis es in direktem Kontakt mit dem ΕΤΗΑϊΌΑΜ-Stutzeeil war. In dem ABTM E-119 Feuertest hielt
diese Verbindung 133 Minuten, ehe sie infolge Temperaturanstieg versagte.
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to
Aus den oben, angeführten Werten folgt, daß das erfindungsgemäße
Verbindungssystein eine feuerfeste Dichtung an Verbindungsstellen schafft, die gleichwertig oder besser als
die festgesetzte Feuerfestigkeit der abgedichteten Betonwand ist."Mit Hilfe dieses Systems lassen sich Wände aufbauen,
deren Feuerfestigkeit den Grenzwerten der Baumaterialien
selbst entspricht. Die Mangel früherer Gebäude, in denen die Verbindungsstellen die "schwachen Punkte" in den Feuerfestigkeitswerten
darstellten, werden durch das neue, erfindungsgemäße System völlig behoben.
Beispiel 4. In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen
Systems wurde eine Verbindungsstelle aufgebaut, in der das DYMERIC-Dichtungsmittel als äußere Dichtung
verwendet wurde. Die äußere Dichtung wurde abgestützt von einem dünnwandigen, hohlen Heoprenrohr, dessen Außendurchmesser
etwas größer als 2,5 cm war. Das Rohrinnere wurde mit einer bestimmten Menge der oben erwähnten synthetischen
Aluminiumsilikat-Fasern (CERAFIBER) gefüllt. Die gesamte Verbindungsstelle wurde dann gemäß dem E-119 Feuertest-Vorschriften
geprüft, wobei der Wert 84 Minuten erhalten wurde.
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Claims (8)
- PAQ? EHTANS P R Ü Ü HE.)Verbessertes feuerfestes Verbindungssystem für Gebäudeteile aus Betontafeln, gekennzeichnet durch ein elastomeres Dichtungsmittel (8), das die Verbindungsstelle (6) an der kalten Seite der Tafeln (2, 4) völlig abdichtet, und durch eine zusammendrückbare, federnde Masse aus synthetischen, anorganischen, feuerfesten Pasern (10), die mindestens den außenseitigen Abschnitt der Verbindungsstelle (6) an der heißen Seite der Tafeln (2, 4) auffüllen.
- 2. Peuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetischen, anorganischen, feuerfesten Fasern (10) hauptsächlich aus Aluminiumsilikat bestehen.
- 3. Peuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Dichtungsmittel (8) aus der aus Polysulfiden, akrylischen Polymeren, Silikonen, Polyurethanen und Polyurethan-Polyepoxiden bestehenden Gruppe gewählt wird.
- 4. Peuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Dichtungsmittel (8) aus einem Polyurethan-Polyepoxid besteht.
- 5. Peuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastomere Dichtungsmittel (8) aus einem Polyurethan-Polyepoxid besteht.
- 6. Peuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus geschlossenen Zellen aufgebautes709813/0737otützteil (12) das elastomere Dichtungsmittel (δ) berührend und zwischen demselben und dem feuerfesten Faseriaaterial (10) gelegen angebracht wird.
- 7. Feuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Fasermaterial (10) den Abschnitt der Verbindungsstelle (6) füllt, der nicht vom elastomeren Dichtungsmittel (8) gefüllt ist.
- 8. Feuerfestes Verbindungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Fasermaterial (10) den Abschnitt der Verbindungsstelle (6) füllt, der nicht vom elastomeren Dichtungsmittel (8) und deia Stützteil (12) gefüllt ist.709813/0737
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