DE3242594C2 - Verfahren zur Herstellung von statisch belastbaren Bauteilen für Bauzwecke - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Bauteilen für Bauzwecke, bei dem Holz und Kunststoffe verwendet werden, wird Rundholz mit oder ohne stammseitiges Astwerk und mit oder ohne Rinde im unzerkleinerten Naturzustand in einen Füllstoffe enthaltenden, durch Reaktion verfestigenden Schaum aus anorganischen und/oder organischen Werkstoffen unter Formung zu einem Bauteilrohling allseitig eingebettet. Dieser Bauteilrohling wird nach Verfestigen des Schaumwerkstoffs bzw. der Schaumwerkstoffe im Bereich dieser Schaumwerkstoffe zu dem Bauteil oder mehreren Bauteilen zerteilt und/oder zugeschnitten. Als Schaumwerkstoff kann ein Polyester-Isozyanat-Schaum eingesetzt werden, dem als Füllstoffe Lignin und Zellulose zugesetzt werden können. Der Schaum kann durch Zusatz von feinstdispersverteilten anorganischen Zuschlagstoffen ausgemagert werden, wobei Lehm, Ton, Gips, Sand, Blähton, Blähglas, Aluminiumhydroxid oder Gemische dieser Stoffe verwendet werden können.

Description

tigung oder einer Industrieanlage vor Ort bedürfte. Es brauchen lediglich die jeweiligen chemischen Reaktionswerkstoffe für die Einbettung angeliefert zu werden, während die sonstigen Baustoffe Holz, Steine und Erden darstellen, die nahezu überall bauseits verfügbar sind. Auch der Wasserbedarf ist höchst gering, je nach der Art der verwendeten Werkstoffe. In manchen Anwendungsfällen können schon die Holz- und Erdfeuchte als Reaktionspartner ausreichend sein.

Als Schaumwerkstoff kann ein Polyester-Isozyanat-Schaum eingesetzt werden. Isozyanat reagiert mit Wasser. Dies kann genutzt werden, um einerseits die Holzgrenzschicht chemisch zu trocknen und andererseits vor späterem Pilzbefall und gegen Quellung und Schwindung durch Feuchte zu schützen. Das Einbetten in einfachen Formen, insbesondere Holzformen, ist mit diesem Schaumwerkstoff besonders günstig zu bewerkstelligen, weil dieser Schaumwerkstoff nahezu drucklos exotherm reagiert und dabei duromer vernetzt und/oder punktuell-hydraulisch abbindet Dem Polyester-Isozyanat-Schaum können als Füllstoffe Lignin und Zellulose zugesetzt werden. Der Schaum kann durch Zusatz von feinstdispersverteilten anorganischen Zuschlagstoffen ausgemagert werden. Dabei können als anorganische Zuschlagstoffe Lehm, Ton, Gips, Sand, Blähton, Blähglas, Aluminiumhydroxid oder Gemische dieser Stoffe verwendet werden. Der Schaumwerkstoff und seine Füll- und Zuschlagstoffe können vor dem Einbetten des Naturholzes durch Kolloidation feinstdispergiert werden. Während der Kolloidation können als anorganische Zuschlagstoffe bei der Aluminiumproduktion anfallende Rotmassen oder Rotschlämme zugesetzt werden. Auch können den Füllstoffen während der Kolloidation Lignin und/oder Sulfitablauge in Verbindung mit Methylzellulose zugesetzt werden, z. B. in einer Zusatzmenge von 30 Vol-% der gesamten Füllstoffmenge. Blähtonbruch oder unbearbeiteter Naturlehm oder Naturton können als Füllstoffe zugesetzt werden. Diese Füllstoffe werden insbesondere nachträglich nach der Kolloidation der übrigen Einbettungsmasse unterzogen.

Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Leistungsgewicht der erzielten Bauteile, also das Verhältnis Las'aufnahme/ Gewicht, außerordentlich günstig ist, weil die Holzzwischenräume von etwa einem Drittel des Gesamtvolumens mit dem geschilderten Schaumwerkstoff einschließlich der Füll- und Zuschlagstoife mit einer Dichte von 0,5 ± 25% gefüllt sind und die Dichte des Holzes bei der Gesamtdichte des Fertigteils noch erheblich weniger von Bedeutung ist.

Die erzielten Bauteile zeichnen sich bereits durch eine hohe Feuerwiderstandsklasse aus, wenn die geschilderten Füll- und Zuschlagstoffe in der richtigen Zusammensetzung eingebracht werden, insbesondere dann, wenn, wie weiter oben angegeben, dem Kolloidat unter anderem Gips oder Aluminiumhydroxid zugemischt wird. Auch bei dem geschilderten Einsatz von Lignin ergibt sich im Brandfall sehr schnell eine Verkohlung der Schaumoberfläche, die die Feuerwiderstandsfähigkeit stark erhöht. Es kann ferner dem Kolloidat am Ende der Kolloidation ein Hydrophobierungsmittel beigegeben werden, das die Wasseraufnahme herabsetzt, jedoch die Wasserdampfdiffusion zuläßt.

Die Bauteile können nach dem Zerteilen und/oder Zuschneiden wenigstens auf ihren für die Gebäudeaußenseite, also die Wetterseite, bestimmten Flächen mit hydrophobiertem Kolloid-Zement beschichtet werden. Auch können die Bauteile auf ihren nicht gebäudeaußenseitig gelegenen Flächen, also in der Regel den Innenflächen, mit einem Gemisch aus Gips oder Lehm oder Ton und Kunstharz beschichtet, insbesondere mit einem Gemisch aus etwa 70 Vol-% Gips und 30 Vol-% Harzanteil.

Die Oberflächen der erfindungsgemäß hergestellten Bauteile bieten wegen ihrer anorganischen und organischen Oberflächenteile einen sehr guten Haftgrund für die direkte Aufbringung von mineralischen Putzen wie

ίο auch von Hydrophobierungsmitteln und Anstrichstoffen aller Art. Ebenso lassen sie die Aufbringung von Klebern in einkomponentiger und zweikomponentiger Form zu. Es haben sich sehr gute Klebeergebnisse für Aluntiniumdecksehichten oder für Schichten aus emailliertem Stahlblech erzielen lassen. In üblicher Weise können auf die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile Latten, z. B. Pfetten, durch Nageln oder Verschrauben aufgebracht werden. Ausfachungsplatten, Fenster- und Türrahmen, z. B. aus Polyesterschaum lassen sich direkt mit den Bauteilen verkleben. Ebenso ist die Möglichkeit der Anbringung von Bauöffnungen u'<d Durchbrüchen für Ver- und Entsorgungs'eitungcn ni;C guter Abdichtmöglichkeit der Rohrdurchführungen gegeben.

Es hat sich ferner in vielen Anwendungsfällen als zweckmäßig erwiesen, wenn zwischen Bauteilflächen und der Kolloid-Zement-Beschichtung für die Gebäudeaußenseiten ein gelochtes Metallblech, insbesondere aus Stahl, Edelstahl oder Kohlenstoffstahl mit mindestens einseitiger Korrosionsschutzbeschichtung, eingefügt wird.

Die Bauteile nach der Erfindung können auch zur Gründung innerhalb oder oberhalb des Erdreichs Verwendung finden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Bauteile noch eine Polyurethanteerbeschichtung aufweisen. Angesichts der bekannten Kennwerte für Holzarten und für den definiert gefertigten Schaum ist die statische Berechnung der erfindungsgemäßen Bauteile einfach. Die statischen Werte können aber auch nach Herstellung durch einfache Meßeinrichtungen ermittelt und der Konstruktion zugrundegelegt werden. Dabei kommt erleichternd hinzu, daß angesichts der geringen Preise für die eingesetzten Werkstoffe eine großzügige Dimensionierung ohne Kostennachteil gewählt werden kann.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Bauteile ergibt sich neben der Sicherung der bauphysikalischen und raumklimatischen Eigenschaften auch hinsichtlich der statischen Nutzung und der Fügung der Bauteile zu tragenden Wänden oder Ständerkonstruktionen. Der tragende Holzkern ist in der in der Holzbauweise üblichen Form fügbar. Die Ummantelungswerkstoffe sind darüber hinaus durch Klebung in beliebiger Geometrie zu verbinden. Die gute Bearbeitbarkeit der eingesetzten Schaumwerkstoffe gestattet darüber hinaus auch Fräsungen der Oberflächen und Schnittflächen, die die Herstellung von Nut- und Federverbindungen ebenso gestatten wie Falzverbindungen. Darüber hinaus ist es möglich, werkseitig oder bauseitig Fräsungen so vorzunehmen, daß gekrümmte Oberflächen der Bauteile entstehen, die nach ihrer Fügung die Umfassungs- oder Trennwände bilden. Die bauseitige Anbringung von Außen- und Innenputz ist wegen der partiell anorganischen Beftandteile der erzielten Oberfläche sehr günstig. Ein weiterer Vorteil für den technischen Ausbau ergibt sich dadurch, daß die Bauteile außerordeniiich maßgenau und maßstabi! hergestellt werden können und die Fugenproblematik hinsichllich Undichtigkeit und statischer Lastannahmen

vernachlässigbar gering wird. Darüber hinaus bedarf die Verlegung der erfindungsgemäß hergestellten Bauteile keiner Fachkräfte sondern kann durch angelernte Hilfskräfte ausgeführt werden.

Für den Fall, daß erhöhte Feuerwiderstandsklassen 5 gefordert werden, können mineralische Schaumpartikel wie geschäumte Schamotte oder dergleichen beigemengt werden, die eine schnelle Verglasung bei hohen Temperaturen bewirken.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele io von mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Bauteilen zur weiteren Erläuterung der Erfindung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in schaubildlicher Ansicht, teilweise aufgeschnitten, ein platten- oder blockförmiges Bauteil,

Fig.2 in schaubildlicher Ansicht ein Ausschnitt aus dem Bauteil nach F i g. 1,

Fig.3 eine Schnittansicht durch einen Gebäudeabschnitt mit mehreren nach der Erfindung hergestellten Bauteilen.

F i g. 1 zeigt eine Mehrzahl von Rundhölzern 1 mit oder ohne stammseitiges Astwerk und mit oder ohne Rinde im unzerkleinerten Naturzustand. Diese Rundhölzer 1 sind allseitig eingebettet in einen Füllstoffe enthaltenden, durch Reaktion verfestigten Schaum 2 aus anorganischen und/oder organischen Werkstoffen. Dieser Bauteil 1, 2 ist aus einem in der weiter oben geschilderten Weise hergestellten Bauteilrohling nach Verfestigen des Schaumwerkstoffs 2 im Bereich dieser Schaumwerkstoffe zugeschnitten, so daß allseitig der Schaumwerkstoff 2 die Rundhölzer 1 umschließt

F i g. 2 zeigt auch im Längsschnitt, wie die Rundhölzer 1 im Schaumwerkstoff 2 eingebettet sind.

In F i g. 3 wird demonstriert, in welcher Weise aus den erfindungsgemäß hergestellten Bauteilen Gebäudeteile erstellt werden können. Ein erster in F i g. 3 dargestellter Bauteil 3 enthält wenigstens ein Rundholz 4 mit stammseitigem Astwerk 5, das derart in den Schaum 6 eingebettet ist, daß weitestgehend der Form des im Gebäudeteil vorzusehenden Durchbruchs 7 von vornher- ein gefolgt wird, also die Rundholzform 4,5 bereits der Gebäudekonstruktion Rechnung trägt. Entsprechendes gilt für den nur in einem kleineren Abschnitt dargestellten Bauteil 8 mit dem noch sichtbaren stammseitigen Astwerk 9. Oben ist der Gebäudeteil abgedeckt durch einen weiteren erfindungsgemäß hergestellten Bauteil to, der ähnlich wie der Bauteil in F i g. 1 ausgebildet sein kann. In den Durchbruch 7 des Gebäudeteils kann dann mit geeigneten ausfüllenden Werkstoffen 11 z. B. ein Fensterrahmen 12 oder ein Türrahmen 13 eingesetzt werden.

Wie weiter oben geschildert, können die jeweiligen Bauteile mit den beschriebenen Beschichtungen und Auskleidungen auf der Außen- bzw. der Innenseite versehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von statisch belastbaren Bauteilen für Bauzwecke unter Verwendung von Bestandteilen aus Holz, die in einen. Füllstoffe enthaltenden, durch Reaktion verfestigenden Schaumwerkstoff unter Formung zu einem Bauteilrohling allseitig eingeschäumt werden, und der Schaumstoff verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Rundholz mit stammseitigem oder ohne stammseitiges Astwerk und mit oder ohne Rinde im unzerkleinerten Naturzustand in den anorganischen und/ oder organischen Schaumwerkstoff eingebettet wird und der Bauteilrohling im Bereich der Schaumwerkstoffe zu dem Bauteil oder mehreren Bauteilen zerteilt und/oder zugeschnitten wird.

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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von statisch belastbaren Bauteilen für Bauzwecke unter Verwendung von Bestandteilen aus Holz, die in einem. Füllstoffe enthaltenden, durch Reaktion verfestigenden Schaumwerkstoff unter Formung zu einem Bauteilrohling allseitig eingeschäumt werden und der Schaumwerkstoff verfestigt wird.

   In der Bautechnik ist es bei der Verwendung von Holzbauteilen unter anderem üblich, Baumstämme zu schälen und zu sägen, um gut verarbeitbare Oberflächen wie Kantholzflä^hen zu erhalten. Bei dieser Verfahrensweise der Herstellung von Schnittholz für Holzbaukonstruktionen gilt eine Rohstoffausbeute von 60 bis 70% als normal. Bei der Weiterverarbe-'ung zu Halb- und Fertigfabrikaten der Holzbauindustrie ergeben sich weitere Verluste. Andererseits ist derartiges Bauholz ein aus statischen und wirtschaftlichen Gründen häufig eingesetzter Werkstoff, der gegenüber einer Reihe von sonst für derartige Bauteile verwendeten Werkstoffe erhebliche Verbilligungen mit sich bringen kann. Schließlich erfordert die übliche Verwendung von Holzbauteilen, z. B. von Fachwerken, daß spätere bauseitigt Verfüllen mit den jeweiligen Baustoffen zu Wänden, Decken und dergleichen.

   Es ist aus der DE-PS 8 51 851 ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern bekanntgeworden, bei dem kleinere Bauteile wie Klötze, Dübel oder Laschen unter anderem aus Holz in den Schaumwerkstoff eingesetzt werden. Dabei können unter anderem auch aus Holzabfällen bestehende Kerne in den Formkörper eingelegt werden. Die eingesetzten Holzklötze oder dergleichen dienen lediglich zur Aufnahme örtlich auftretender Kräfte und sind nicht in die statische Gesamtfunktion des hergestellten Formkörpers einbezogen. Auch die Kerne aus Holzabfällen tragen nicht zur statischen Funktion bei. Das bekannte Verfahren gibt keinerlei Hinweis auf den Einsatz von Bauholz der geschilderten Art zur Herstellung von statisch belastbaren Bauteilen. In der DE-PS 9 40 787 ist die Herstellung von Schwimmkörpern aus Polyurethan-Schaumstoffen beschrieben, wobei als Füllstoffe Holzteilchen eingebettet werden. Bei solchen Holzfüllkörpern handelt es sich um kleine und bearbeitete Verankerungsbauteile, die, abgesehen von der anderen Zielsetzung der Herstellung von Schwimmkörpern, in keiner Weise zur statischen Belastbarkeit beitragen. Auch hieraus ist keinerlei Hinweis auf die Verwendung von Bauholz der geschilderten Art zu entnehmen. Schließlich ist aus der CH-PS 2 89 307 ein Verfahren zur Herstellung von Konstruktionselementen bekanntgeworden, bei dem in einer Form zwischen Deckschichten ein Schaumstoff eingebracht wird und zwischen den Deckschichten Verstärkungsorgane eingebracht werden können, die vom Schaumstoff allseitig umhüllt werden, um gewünschte Festigkeitseigenschaften zu erzeugen. In dieser Druckschrift wird jedoch über die Art und den Werkstoff der VerstSrkungsorgane nichts offenbart, so daß auch hieraus keine Hinweise auf die Herstellung statisch belastbarer Bauteile für Bauzwecke unter Verwendung von Bauholz der geschilderten Art entnommen werden können.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das den Einsatz von Naturholz ohne die geschilderte nachteilige vorherige Bearbeitung und ohne die damit verbundenen Verluste ermöglicht und zugleich zu vorgefertigten Bauteilen für Bauzwecke führt, die die erforderlichen oder gewünschten statischen und übrigen Eigenschaften derartiger Bauteile aufweisen und sich leichi verarbeiten und zur jeweiligen Konstruktion zusammenfügen lassen.

   Dies wird nach der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß Rundholz mit stammseitigen oder ohne stammseitiges Astwerk und mit oder ohne Rinde im unzerfcleinerten Naturzustand in anorganischen und/ oder organischen Schaumwerkstoff eingebettet wird und der Bauteilrohling im Bereich der Schaumwerkstoffe zu dem Bauteil oder mehreren Bauteilen zerteilt und/ oder zugeschnitten wird. Hierdurch ist es möglich, auf die einleitend geschilderte Holzbearbeitung im Sinne mechanischer Oberflächenveränderung ganz zu verzichten und statt dessen vorgefundene Holzstämme einzeln oder in Stapein zusammengefaßt mit Hilfe der Schaumwerkstoffe zu blockförmigen Bauteilen zu fertigen und dann stets im Bereich der Schaumwerkstoffe diese Bauteile zu zerteilen oder zuzuschneiden, so daß die Holzbestandteile allseitig von den Schaumwerkstoffen oder dem Schaumwerkstoif umh-Jiit verbleiben. Die Verfahrensweise ist unter Einsatz der geeigneten Werkstoffe einfach, das Zerteilen oder Zuschneiden kann mit einfachen handwerklichen Sägewerkzeugen geschehen. Die Holzbestandteile sind allseitig gegen die wesentlichen Korrosionen geschützt Andererseits wird durch die Einbettung, z. B. durch Umgießen der Hölzer, also des unbearbeiteten Holzrohlings, eine für die Weiterverarbeitung im Bau zweckmäßige Geometrie erzielt, ohne auf die statisch günstigen Naturgeometrien und Naturstrukturen verzichten zu müssen. Vielmehr können diese Geometrien und Strukturen für die jeweiligen Belastungsfälle ausgenutzt werden. Die hohe Biegesteifigkeit des Holzes kann mit der jeweiligen Druckfestigkeit und den übrigen Eigenschaften der jeweiligen Schaumwerkstoffe kombiniert werden, wobei durch Füll- oder Zuschlagstoffe die jeweils gewünschten Eigenschaften differenziert erzielt werden können. Der Einbettungswerkstoff kann aus kolloidiertem und geschäumtem anorganischen Werkstoff bestehen, der entweder hydraulisch oder organisch oder teils hydraulisch und teils organisch gebunden ist. Die Einbettung kann in einfachen Holzformen durch Gießen geschehen, wobei auch geeignete Schichtwerkstoffe, auch Wetterschutzschichten, in die Form eingelegt werden, um eine Art Sandwichbauweise zu ermöglichen. Es ist durch das Verfahren nach der Erfindung möglich, einzelne Stützen, Ausfachungen, Vorhangplatten oder ganze Wände herzustellen, ohne daß es dazu einer mechanischen Fer-