MICHEL, Oliver (Niekamp 16, Olfen, 59399, DE)
Ansprüche
1. Bauelement aus Porenbeton, welches einstückig ausgebildet ist und wenigstens zwei entlang einer Schichtgrenze (4) getrennte Schichten (2, 3) aufweist, die aus Porenbeton unterschiedlicher Eigenschaften bestehen.
2. Bauelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbeton in einer ersten Schicht (2) des Bauelementes (1) eine Rohdichte aufweist, die von der Rohdichte des Porenbetons in einer zweiten Schicht (3) des Bauelementes (2) verschieden ist.
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbeton in zumindest einer ersten Schicht (2) eigenschaftsbestimmende bzw. eigenschaftsverändernde Zusätze enthält, die der Porenbeton in zumindest einer zweiten Schicht (3) nicht oder in einer anderen Konzentration aufweist.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Grenzlinie in Schichtgrenze (4) zwischen zumindest zwei Schichten (2, 3) gewellt oder gezackt verläuft.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Porenbeton in zumindest einer der Schichten (2, 3) zur Unterscheidbarkeit der Schichten (2, 3) Farbpigmente oder vergleichbare Unterscheidungsmerkmale enthält.
6. Verfahren zum Herstellen eines einstückigen Bauelementes aus Porenbeton mit wenigstens zwei jeweils Porenbeton unterschiedlicher Eigenschaften aufweisenden Schichten, bei welchem in eine Form zunächst eine Schicht einer ersten Rohmaterialmischung in einer ersten, Porenbeton mit ersten Eigenschaften ausbildenden Rezeptur eingebracht und vor einem finalen Aushärtschritt, insbesondere einem Autoklavieren, auf die erste Schicht wenigstens eine zweite Schicht einer zweiten Rohmaterialmischung in einer zweiten, Porenbeton mit zweiten, von den ersten Eigenschaften abweichenden Eigenschaften ausbildenden Rezeptur aufgebracht und die fertig geschichtete Ausgangsmasse einer Härtungsreaktion zum Erreichen der finalen Festigkeit, insbesondere in einem Autoklav, unterzogen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird, nachdem letztere durch einen ersten Erstarrungsvorgang eine gewisse Grundfestigkeit, insbesondere eine Grünsteifigkeit, erreicht hat.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht auf die erste Schicht aufgebracht wird, während erstere noch flüssig bzw. zähflüssig ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der zweiten oder einer weiteren Schicht die zuvor in die Form eingebrachte Schicht auf ihrer Oberfläche mit wellen- oder zackenförmigen Strukturen versehen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geschichtete Rohmasse bis zu einer Grünfestigkeit in allen Schichten gären bzw. reifen gelassen wird, die Rohmasse ausgeformt und geschnitten und anschließend, insbesondere in einem Autoklav ausgehärtet wird, wobei die Rohmasse so geschnitten wird, dass die daraus entstehenden Bauelemente jeweils die einzelnen Schichten in einer Quererstreckung enthalten. |
Beschreibung
[0001] Bauelement aus Porenbeton und Verfahren zu seiner Herstellung
Technisches Gebiet
[0002] Die Erfindung betrifft ein Bauelement aus Porenbeton sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Stand der Technik
[0003] Porenbeton ist ein an sich seit vielen Jahrzehnten bekannter Werkstoff, der wegen seiner günstigen Eigenschaften im Bauwesen nicht nur zur Errichtung von Außenmauern, sondern auch im Innenausbau sehr geschätzt wird.
[0004] Aus Porenbeton hergestellte Bauelemente können durch die spezifische Wahl der Rezepturen mit unterschiedlichen Eigenschaften gefertigt werden, insbesondere kann z.B. die Porigkeit und damit die Rohdichte bzw. Druckfestigkeit variabel eingestellt werden. Eine geringe Rohdichte und damit ein hoher Anteil an Poren bedingt aufgrund des hohen Maßes an Lufteinschlüssen eine besonders gute Wärmeisolationswirkung bzw. Wärmedämmung, eine geringere Porigkeit und damit höhere Rohdichte verleiht dem Bauelement eine höhere Druckfestigkeit und damit Stabilität. Es ist somit insbesondere besser geeignet, Lasten aufzunehmen, und hat darüber hinaus beispielsweise auch verglichen mit Porenbeton geringerer Rohdichte bessere Schallschutzeigenschaften.
[0005] Porenbeton wird dabei heute häufig in Verfahren hergestellt, in denen zunächst das Ausgangs- bzw. Rohmaterial für den Beton in eine Form eingebracht wird, der Porenbeton Rohling in der Form zur Ausbildung der Poren, die durch einen entsprechenden Porenbildner in der Ausgangsrezeptur gebildet werden, gären gelassen wird und abbindet bis zum Erhalt der sogenannten Grünfestigkeit, der sogenannte Grünkuchen ausgeformt, anschließend zu den Bauelementen geschnitten und abschließend diese vorgeschnittenen Bauelemente in Anwesenheit von heißem Wasserdampf und Druck ausgehärtet werden.
[0006] Bei dieser Herstellung entstehen je nach Ausgangsrezeptur Bauelemente aus Porenbeton mit einer homogenen und für das gesamte Bauelement durchgehenden Eigenschaft, wie z.B. einer vorgegebenen und aufgrund
der Rezeptur einstellbaren Druckfestigkeit. Ebenfalls bekannt ist es, dem Porenbeton eigenschaftsverändernde Zusätze beizumengen, wie z.B. gekapselte Phasenwechselmaterialien, um die
Wärmespeichereigenschaften des Porenbetons zu verändern. Auch hier wird ein einheitlicher Guss zu einem zusammenhängenden Grünkuchen vorgenommen, sodass die so eingestellten Eigenschaften für das gesamte Bauelement aus Porenbeton homogen gelten.
[0007] Bei der Verwendung der so gewonnenen Porenbetonbauelemente wird nun auf die durch die Architektur und Konstruktion des zu errichtenden Bauwerks vorgegebenen Gegebenheiten abgestellt. So werden tragende Außenwände regelmäßig mit Porenbetonbauelementen höherer Druckfestigkeit errichtet, da hier die Druckfestigkeit und damit die Tragfähigkeit wichtiger zu bewerten ist, als ein Verlust von Wärmedämmungseigenschaften, die bei Porenbeton mit niedrigerer Druckfestigkeit günstiger wären.
[0008] Die z.B. für die Errichtung von Außenmauern verwendeten
Porenbetonbauelemente weisen aufgrund der üblicherweise angestrebten und erwünschten Mauertiefen häufig größere Abmessungen auf, als dies zum Ausbilden der eigentlichen Tragfunktion erforderlich wäre. Mit anderen Worten genügt häufig ein schmaler ausgebildetes Porenbetonbauelement derselben Druckfestigkeitsklasse zur Errichtung eines ebenso stabilen wie tragfähigen Außenmauerwerkes als das tatsächlich verwendete Bauelement.
[0009] Grundsätzlich wäre es möglich, zur Verbesserung der
Wärmeschutzeigenschaften hinter einer ersten, aus Porenbeton mit höherer Druckfestigkeit und höherer Rohdichte aufgemauerten Wand, eine zweite Wand mit Bauelementen aus Porenbeton mit geringerer Rohdichte und damit besseren Wärmedämmeigenschaften zu errichten. Dies bedeutet allerdings einen Raumverlust an umbauten Raum und vor allem deutlich höhere Kosten durch das zusätzlich aufzubringende Material und den erhöhten Arbeitsaufwand.
Darstellung der Erfindung
[0010] Ausgehend von diesen Beobachtungen haben sich die Erfinder die
Aufgabe gestellt, ein Bauelement aus Porenbeton zu schaffen, welches flexibler in der Verwendung ist und insbesondere in einem Element mehrere der an sich günstigen Eigenschaften des Materials oder mit entsprechenden Zusätzen zu erzielender günstiger Eigenschaften in sich vereint.
[0011] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bauelement aus Porenbeton mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , weiterhin ist eine erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zu sehen. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauelementes sind in den Ansprüchen 2 bis 5, solche des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Ansprüchen 7 bis 10 angegeben.
[0012] Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, das ein flexibles Bauelement aus Porenbeton gestaltet werden kann, indem dieses einstückig mit wenigstens zwei Schichten gebildet wird, von denen jede Schicht Porenbeton enthält, der von dem Porenbeton der jeweils anderen Schicht abweichende Eigenschaften aufweist. So können beispielsweise die Schichten eines Bauelementes aus Porenbeton mit unterschiedlichen Rohdichten gestaltet sein, um z.B. beim Verbauen in einer Außenwand oder sonstigen tragenden Wand einerseits die guten statischen Eigenschaften und die Druckfestigkeit von Porenbeton von hoher Rohdichte vorzufinden, andererseits aber auch die guten wärmeisolierenden Eigenschaften des Porenbetons mit geringerer Rohdichte.
[0013] Die einstückige Ausbildung des Bauelementes stellt sicher, dass dieses nicht etwa an der Grenze zwischen den Schichten eine Schwachstelle aufweist und hier auseinanderzubrechen droht. Dabei kann eine einstückige Ausbildung grundsätzlich erzielt werden, indem auf ein bereits ausgehärtetes Porenbetonbauelement weitere Rohmasse zur Ausbildung eines Porenbetons mit von den Eigenschaften des ausgehärteten Bauelementes abweichenden Eigenschaften aufgebracht und aushärten gelassen wird. Die Erfinder haben nämlich festgestellt, das auch bei einem solchen nachträglichen „Anwachsen" einer weiteren Porenbetonschicht
eine innigliche und einstückige Verbindung entsteht, die hohen Festigkeits- und Stabilitätsansprüchen genügt.
[0014] Günstiger in der Herstellung ist allerdings ein Verfahren, bei dem die
Schichten von Porenbeton unterschiedlicher Eigenschaften insgesamt vor einem abschließenden Aushärtungsschritt, insbesondere vor einem Aushärten in einem Autoklav, zusammengebracht werden, da das energieaufwendige Aushärten nur ein einziges Mal vollzogen werden muss und die Produktion insgesamt zügiger erfolgen kann.
[0015] In den Schichten kann alternativ zu der unterschiedlichen Rohdichte
Porenbeton mit aufgrund von spezifischen Zusatzstoffen unterschiedlich eingestellten Eigenschaften Anwendung finden, dies kann auch kombiniert mit Porenbeton unterschiedlicher Rohdichten erfolgen. Derartige eigenschaftsbestimmende Zusätze sind beispielsweise die oben bereits beschriebenen, gekapselten Phasenübergangsmaterialien, es kommen jedoch auch andere Zusatzstoffe in Betracht, die eigenschaftsverändernde Wirkung entfalten.
[0016] Um für die spätere Anwendung in solchen Fällen, in denen bei der
Verwendung des Bauelementes eine Ausrichtung der unterschiedlich ausgebildeten Schichten z.B. zu einer Außenseite einer zu errichteten Außenwand und der Innenseite hin relevant ist, ein Identifizieren der Schichten zu vereinfachen, kann dem Porenbeton in zumindest einer Schicht ein Farbstoff, z.B. in Form von Farbpigmenten oder andere Unterscheidungsmerkmale beigemengt werden. Ebenso können dem Porenbeton zur Unterscheidbarmachung auch in mehreren der Schichten unterschiedliche Farbstoffe oder dergleichen beigemengt werden.
[0017] Auch wenn durch die einstückige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bauelementes aus Porenbeton bereits eine gute und innigliche Verbindung der Schichten gegeben ist, kann die Festigkeit dieser Verbindung durch eine gewellte bzw. gezackte Grenzlinie zwischen den Schichten bzw. eine entsprechend strukturierte Grenzfläche noch verbessert werden. Eine solche Ausgestaltung der Grenzlinien bzw. der Grenzfläche vergrößert die Kontaktfläche zwischen den Schichten und verbessert damit die einstückige und innige Verbindung.
[0018] Wie eingangs bereits ausgeführt, wird für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelementes aus Porenbeton in zumindest zwei Schichten ein Verfahren bevorzugt, bei dem die Schichten vor der eigentlichen finalen Aushärtung aufeinander aufgebracht werden und das so entstandene Schichtmaterial dann ausgehärtet wird, insbesondere in einem Autoklav.
[0019] Dabei sind grundsätzlich zwei Vorgehensweisen denkbar:
[0020] Zum einen kann eine auf eine bestehende Grundschicht aufzugießende obere Schicht erst nach einem ersten Erhärten der unteren Schicht, insbesondere erst nach Erreichen der Grünsteifigkeit erfolgen, zum anderen kann der Schichtaufbau durch ein „nass-in-nass" Verfahren geschaffen werden, bei dem die weitere Schicht auf eine noch flüssige bzw. zähflüssige und noch nicht zu einer Grünsteifigkeit erstarrte untere Schicht aufgebracht wird.
[0021] Während mit dem erstgenannten Verfahren in der Regel schärfere Grenzlinien erzielt und eine Diffusion im Grenzlinienbereich besser vermieden werden kann, kann das zweitgenannte Verfahren zu einer Verkürzung der Produktionszeiten beitragen, da die Wartezeit bis zum Erreichen der Grünsteifigkeit einer ersten Schicht vor dem Aufgießen einer weiteren Schicht entfällt.
[0022] Um eine innigliche Verbindung zwischen den Schichten zu erzielen, kann der Grenzbereich, wie oben bereits erwähnt, zackig oder wellenförmig ausgebildet werden. Hierzu kann z.B. mit einem kammartigen Werkzeug die Oberfläche einer ersten Schicht „aufgeraut" werden, insbesondere auch in zwei verschiedenen Richtungen, bevor die weitere Schicht aufgebracht wird.
[0023] Da üblicherweise der grünsteife Porenbetonkuchen, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zumindest zwei unterschiedlich ausgebildete Porenbetonschichten enthält, vor einem Autoklavieren oder einem sonstigen finalen Aushärteprozess geschnitten wird, ist bei diesem Schneiden darauf zu achten, dass die Grenzlinie zwischen den Schichten im fertigen Bauelement in der gewünschten Richtung verläuft. Dies wird häufig eine Querrichtung des Bauelementes
sein, also seine Breite, da die Länge in der Regel in der Mauerflucht verbaut wird und unterschiedliche Eigenschaften in einer im wesentlichen senkrechten zur Mauerebene liegenden Richtung am ehesten verlangt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0024] Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
[0025] Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Bauelement aus zwei Schichten Porenbeton mit unterschiedlichen Eigenschaften und
[0026] Fig. 2 eine vergleichbare schematische Aufsicht auf ein Bauelement aus Porenbeton mit anders ausgebildetem Verlauf der Grenzschicht.
Weg(e) zur Ausführung der Erfindung
[0027] In den Figuren sind in stark vereinfachter und schematischer Darstellung zwei mögliche Ausführungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Bauelement 1 aus Porenbeton jeweils in einer Aufsicht dargestellt. Das Bauelement 1 , das hier ein einfacher quaderförmiger Porenbetonstein ist, setzt sich zusammen aus zwei Schichten 2, 3, die durch eine Schichtgrenze 4 voneinander getrennt sind. Beide Schichten 2, 3 sind einstückig entlang der Schichtgrenze miteinander verbunden und bilden so das einstückige Bauelement 1.
[0028] Beide Schichten bestehen aus Porenbeton, jedoch mit unterschiedlichen Eigenschaften. So ist der Porenbeton in der Schicht 2 mit anderen Eigenschaften ausgestattet, als der Porenbeton in der Schicht 3. Zum Beispiel kann in der Schicht 2 ein Porenbeton mit hoher Rohdichte, z.B. ein Porenbetonmaterial der Klassifizierung P6 angeordnet sein, während der Porenbeton in der Schicht 3 ein solcher mit geringerer Rohdichte ist, z.B. einer der Klassifizierung P2.
[0029] Es kann allerdings auch in beiden Schichten 2, 3 Porenbeton einer einzigen Rohdichte vorkommen, die Schichten können sich durch Zugabe von eigenschaftsverändernden Zuschlagstoffen in nur einer der Schichten bzw. in beiden Schichten, aber in unterschiedlichen Konzentrationen
unterscheiden, es können auch in beiden Schichten Zuschlagstoffe, jedoch unterschiedliche zur verschiedenen Eigenschaftsveränderung enthalten sein. Solche Zuschlagstoffe können z.B. gekapselte Fasenwechselmaterialen zur Verbesserung der Wärmespeichereigenschaften oder dergleichen.
[0030] Natürlich können auch in den Schichten 2, 3 sowohl unterschiedliche
Rohdichten des jeweiligen Porenbetonmaterials realisiert sein und zudem auch noch, ggf. unterschiedliche, Zuschlagstoffe enthalten sein. Auch kann eine der Schichten 2 bzw. 3 eingefärbt sein, oder es können beiden Schichten unterschiedliche Farben beigemengt sein.
[0031] In einem Anwendungsfall z.B. zum Errichten einer Außenmauer, könnte die Schicht 2 als äußere Schicht des Steines dienen und eine hohe Rohdichte und damit gute statische Eigenschaften und Tragfestigkeit aufweisen. Die Schicht 3, die dann auf der Wandinnenseite liegt, kann aus einem Porenbeton mit niedriger Rohdichte sein, um hier die Wärmedämmeigenschaften des Steines insgesamt zu verbessern.
[0032] Das in Figur 2 gezeigte Bauelement 1 ist grundsätzlich gleich aufgebaut, wie das Bauelement 1 nach Figur 1 , unterscheidet sich lediglich im Verlauf der Schichtgrenze 4. Während diese Schichtgrenze 4 im erstgezeigten Beispiel gerade verläuft bzw. in drei Dimensionen eine Ebene bildet, verläuft diese in Figur 2 strukturiert, insbesondere gewellt. Diese Ausbildung der Schichtgrenze bringt eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen den beiden Schichten 2, 3 und kann somit zu einer verbesserten Anbindung und Anhaftung bzw. Ausprägung der einstückigen Verbindung zwischen den Schichten 2 und 3 beitragen.
[0033] Die in den Figuren gezeigten Bauelemente aus Porenbeton können grundsätzlich auf unterschiedliche Weise hergestellt werden. So ist es z.B. möglich auf eine bereits vollständig, ausgehärtete, insbesondere im Autoklav gehärtete, erste Schicht 2 aus Porenbeton eine weitere Schicht 3 aufzugießen und dieses Verbundbauelement dann erneut auszuhärten. Bei diesem erneuten Aushärtvorgang bilden sich, so haben die Erfinder festgestellt, innige und einstückige Verbindungen, die ein einstückiges Bauelement 1 entstehen lassen.
[0034] Bevorzugt wird jedoch ein anderes Herstellungsverfahren, das hinsichtlich der Produktionszeit und auch aus energetischen Gründen günstiger ist. Hierbei wird die Schicht 3 auf die Schicht 2 bereits vor dem Aushärten aufgebracht, sei es im Verfahren „nass-auf-nass", also auf eine noch flüssige bzw. zähflüssige Schicht 2, sei es in einen grünfesten Stadium der Schicht 2. Die letztgenannte Variante bietet eine schärfere Grenzfläche und erlaubt insbesondere eine sehr gute Ausbildung einer gewählten Schichtgrenzstruktur, sie dauert im Verfahrensablauf jedoch länger.
[0035] Nicht zuletzt aus der Beschreibung des Ausführungsbeispieles ist für einen Fachmann noch einmal deutlich gemacht worden, welche erheblichen Vorteile das neue erfindungsgemäße Porenbetonbauelement mit sich bringt und welche enorme Gestaltungsvielfalt sich eröffnet.
[0036] Bezugszeichenliste
1. Bauelement
2. Schicht
3. Schicht
4. Schichtgrenze