Vorgefertigte Wandelelemente im Verbundsystem-Holzspanbeton-Holzfachwerk

Abstract

 Das vorgefertigte Wandelement aus Holzspanbeton (B) besteht aus einer Mischung aus Zement und vormineralisierten Holzspänen mit einem vormineralisierten Holzfachwerkrahmen (R) als statisch tragender Teil im Verbundsystem.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein vorgefertigtes Wandelement aus Holzspanbeton. Holzspanbeton ist eine Mischung aus Holzspänen und Zement als Bindemittel. Die Holzspäne sind dabei durch das Eindringen von mineralischen Feinstoffen in die Holzporen vormineralisiert. Im Stand der Technik sind Mantelbetonwände bekannt, welche aus Holzspanbetonplatten bestehen, die als verlorene Schalung in senkrechter Richtung in Abstand voneinander aufgestellt werden und mit Beton ausgefüllt werden. Außerdem sind Schalungssteine aus Holzspanbeton bekannt, welche mit einer Innen- oder Außendämmung versehen sind, siehe Lohmeyer-Bauphysik, Ausg. 1995, Seite 135, Verlag B. G. Teubner, Stuttgart. Die bekannten Wandsysteme sind noch verbesserungsbedürftig betreffend den Wärmedämmwert und die Dampfdiffusion. Desweiteren sind die bekannten Systeme nicht ökologisch in der Herstellung. Sie sind zu aufwendig und daher unwirtschaftlich und haben ein hohes Volumengewicht.

[0002] Aufgabe der Erfindung ist es, ein vorgefertigtes Wandelement zu schaffen, das die aufgezeichneten Mängel nicht aufweist.

[0003] Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein vorgefertigtes Wandelement aus Holzspanbeton bestehend aus einer Mischung aus Zement und vormineralisierten Holzspänen mit einem vormineralisierten Holzfachwerkrahmen als statisch tragender Teil im Verbundsystem.

[0004] Vorzugsweise ist dabei der Holzfachwerkrahmen innenliegend im Holzspanbeton eingegossen.

[0005] Als Zement wird vorzugsweise Portlandzement (Hochofenzement) verwendet. Die Holzspäne und der Holzfachwerkrahmen bestehen vorzugsweise aus Nadelzolz.

[0006] Für Außenwände werden Stiftspäne mit einem Durchmesser von 1 bis 4 mm und einer Länge von 20 bis 50 mm benutzt zur Erlangung einer hohen Haufwerksporigkeit für eine gute Wärmedämmung. Für Innenwände können die oben genannten Späne mit Feinspänen vermischt werden, zum Beispiel Sägemähl von 0,1 bis 1 mm Durchmesser und einer maximalen Länge von 3 mm.

[0007] Die senkrechte Verbindung an den vertikalen Endflächen der Wandelemente erfolgt vorzugsweise über Nut- und Federverbindungen unter Einfügung einer Hartholzleiste in miteinander fluchtende Nuten in den freiliegenden Außenflächen der benachbarten vertikalen Pfosten des Fachwerkrahmens. In ähnlicher Weise können auch die Eckverbindungen durchgeführt werden.

[0008] Am oberen Ende des Wandelementes ist der Holzspanbeton vorzugsweise gegenüber dem horizontalen Obergurt des Fachwerkrahmens hochgezogen zur Bildung eines Absatzes für die Aufnahme der Deckenbalken und zur Vermeidung von Wärmebrücken.

[0009] Die Wandelemente werden liegend hergestellt. Hierzu wird der Holzfachwerkrahmen in Abstand vom Boden in einer Schalung festgeschraubt, die zur Bildung der Nut- und Federverbindungen und des Absatzes für die Deckenkonstruktion geformt ist. Der Holzspanbeton wird dann in die Schalung um den Fachwerkrahmen eingefüllt und nach dem Erhärten wird der Schalungsrahmen entfernt. Zur Herstellung des Holzspanbetons werden geeignete Holzspäne aus Nadelholz vormineralisiert durch Eindringen von mineralischen Feinstoffen in die Holzporen (absolut ohne Schadstoffe). Korrosionsfördernde Bestandteile, wie Chloride, dürfen nicht verwendet werden. Als Bindemittel wird lediglich normaler Zement nach DIN 1104 zugesetzt. Zur Vormineralisierung wird Aluminiumsulfat im Mischungsverhältnis 10kg Alu-sulfat auf 1000 ltr Wasser verwendet. In gleicher Weise wird auch der Holzfachwerkrahmen vormineralisiert.

[0010] Vorzugsweise hat mindestens eine Platte des Schalungsrahmens eine innenliegende, beidseitig abgeschrägte Nut in der ein vertikaler Pfosten des Wandelements zu befestigen ist und eine andere Platte des Schalungsrahmens hat einen innenliegenden, seitlich abgeschrägten Vorsprung an dem ein Pfosten des Fachwerkrahmens zu befestigen ist. Außerdem kann ein beidseitig abgeschrägtes Schalungsstück an der seitlich weisenden Fläche eines Pfostens des Fachwerkrahmens befestigt sein zur Bildung einer in seitlicher Richtung öffnenden, beidseitig abgeschrägten Nut in einer Seitenfläche des Wandelementes zur Herstellung einer Eckverbindung zwischen zwei benachbarten Wandelementen. Es können Wandelemente mit Türausschnitten und Fensterausschnitte mit Rolladenkasten hergestellt werden. Die oberen, unteren und seitlichen Schalungen für den Rolladenkasten sind vorzugsweise zweiteilig ausgeführt und an ihren aneinanderstoßenden Enden um 45° abgeschrägt, damit die Schalung einfach entfernt werden kann. Vorzugsweise bleibt diese Schalung als Transportsicherung in dem Fertigteil zurück und wird erst nach der Montage auf der Baustelle entfernt.

[0011] Gleiches gilt ebenfalls für die Fenster- und Türschalungen, welche beidseitig offen sind und nach der Montage schnell und leicht ausschalbar sind.

[0012] Die Wandelemente gemäß der Erfindung sind dampfdiffusionstauglich, atmungsaktiv und feuerbeständig, sie sind wirtschaftlich in der Herstellung und Montage und können schnell und ohne komplizierte Geräte hergestellt werden. Außerdem haben die Wandelemente gemäß der Erfindung ein niedriges Volumengewicht und kennzeichnen sich daher aus durch eine gute Logistik.

[0013] Wandelemente gemäß der Erfindung haben einen k-Wert von 0,285 W/qm x K bei einer Dicke von 30 cm im Vergleich zu einem k-Wert von 0,474 W/qm x K bei einer Dicke von 30cm der eingangs erwähnten Mantelbetonwände. Außerdem wiegen die erfindungsgemäßen Wandelemente bei einer Dicke von 30 cm etwa 160 kg/qm während die bekannten Mantelbetonwände bei einer Dicke von 30 cm etwa 450 kg/qm wiegen.

[0014] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Die Figuren 1, 1A, 1B, 1C, 1D das erfindungsgemäße Wandelement mit einem Tür- und Fensterausschnitt;

Die Figuren 2 und 2a ein Wandelement gemäß der Erfindung mit einem Ausschnitt für ein Fenster und einen Rolladenkasten;

Die Figur 3 und die Figur 3a die Schalung für den Rolladenkasten sowie einen Teil der Schalung für den Fensterausschnitt;

Die Figur 4 zeigt die in der äußeren Schalung befestigte tragende Fachwerkkonstruktion; und

Die Figur 5 eine Draufsicht auf miteinander verbundene Wandelemente nach entfernter Schalung.

[0015] Figur 1 zeigt ein Wandelement W mit einem Fensterausschnitt F und einem Türausschnitt T. Vertikalschnitte längs den Linien A-A, B-B, C-C und D-D sind ebenfalls dargestellt sowie ein Horizontalschnitt längs der Linie E-E. Der Holzfachwerkrahmen R besteht aus einem Untergurt 3 sowie einem Obergurt 2 und den Pfosten 4. Außerdem hat der Fachwerkrahmen R eine Fensterbrüstung 5 sowie mittlere horizontale Zwischenstreben 6. Der Fachwerkrahmen R ist in dem Aufriß nach Figur 1 gestrichelt dargestellt, da er in dem Holzspanbeton B eingegossen ist. Wie ersichtlich ist der Holzspanbeton B auf der Außenseite bei 7 in bezug auf den Obergurt 2 hochgezogen, um ein geeignetes Auflager für die Deckenbalken 18 zu schaffen und Wärmebrücken zu vermeiden.

[0016] Die Figuren 2 und 2a zeigen ein Fertigwandelement im Aufriß (Figur 2) und im Schnitt längs der Linie A-A (Figur 2a).

[0017] 2 ist der Obergurt und 3 ist der Untergurt. Die vertikalen Pfosten sind mit 4 bezeichnet. 5 ist die Aussparung für die Deckenbalken 18. 4 ist das Brüstungsholz. Der Rolladenkasten ist mit 9 bezeichnet und 8 sind die Holzspanbetonausfachungen.

[0018] Die Figuren 3 und 3a zeigen die Schalung für den Rolladenkasten 9 im Vertikalschnitt (Figur 3) und im Querschnitt (Figur 3a). Die vertikalen Pfosten des Holzfachwerkes sind mit 4 bezeichnet. 8 bezeichnet die Holzspaübetonausfachungen. Die Rolladenkastenschalung hat eine obere Schalungsplatte 16, eine untere Schalungsplatte 11 sowie seitliche Schalungsplatten 17. Diese Schalungsplatten sind jeweils zweiteilig ausgeführt und an ihren Stoßstellen um 45° geneigt. Halteleisten 15 sind an den oberen Enden der seitlichen Schalungsplatten 17 und an der Unterseite der oberen Schalungsplatte 16 festgeschraubt, zum Beispiel mittels Spackschrauben 14. Die obere Schalungsplatte 12 für die Fensteraussparung F ist mittels Spackschrauben 14 an den seitlichen Schalungsplatten 17 sowie an der unteren Schalungsplatte 11 festgeschraubt. Wie die Figur 3a zeigt ist die untere Schalungsplatte 11 für den Rolladenkasten ebenfalls in Längsrichtung in zwei Stücke aufgeteilt, welche an ihren Stoßstellen um 45° geneigt sind. Die obere Schalungsplatte 16 ist ebenfalls an ihren beiden Seiten abgeschrägt. Auch die oberen Enden der seitlichen Schalungsplatten 17 sind oben abgeschrägt. Durch diese Abschrägungen lassen sich die Schalungsplatten 11, 16, 17 einfach entfernen.

[0019] In der Figur 3 zeigen die Bezugszeichen 13 die seitlichen Schalungsplatten für die Fensteröffnung 8.

[0020] Die Figur 4 zeigt die Befestigung des Fachwerkrahmens R in der äußeren Schalung zum Einfüllen des flüssigen Holzspanbetons. Der Fachwerkrahmen R ist in Abstand vom Boden mittels Schrauben 17 an der Schalung S befestigt.

[0021] Die Wandelemente werden an ihren vertikalen Enden über Nut- und Federverbindungen 18 zusammengefügt, wie die Fig. 5 zeigt, für die Wandelemente W1, W2, W3. Eine Hartholzleiste 20 ist in miteinander fluchtende Nuten in den freiliegenden vertikalen Flächen der vertikalen Pfosten 4 eingesetzt. Eine Eckverbindung ist dargestellt zwischen den Wandelementen W1 und W3 und zwischen den Wandelementen W1 und W2 ist eine Verbindung zwischen den Endflächen der Wandelemente gezeigt.

[0022] Die äußere Schalung S ist ausgeführt zum Formen der Nut- und Federteile, siehe Figur 4. Ein Schalungselement S1 ist auf der oberen Fläche des linken Pfostens in Figur 4 befestigt zum Formen einer Nut in der oberen Seite des Wandelementes W1 für die Eckverbindung.

[0023] Die Nut- und Federteile sind seitlich abgeschrägt, z. B. in einem Winkel von 45° damit das fertige Wandelement einfach ausgeschalt werden kann.

Ansprüche

1. Vorgefertigtes Wandelement aus Holzspanbeton bestehend aus einer Mischung aus Zement und vormineralisierten Holzspänen mit einem vormineralisierten Holzfachwerkrahmen als statisch tragender Teil im Verbundsystem.

2. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fachwerkrahmen innenliegend ist.

3. Wandelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zement Portlandzement (Hochofenzement) ist.

4. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzspäne Nadelholzspäne sind und der Holzfachwerkrabmen aus Nadelholz besteht.

5. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Außenwände Stiftspäne von 1 bis vier Millimeter Durchmesser mit einer Länge von 20 bis 50 Millimeter benutzt werden zur Erlangung einer hoher Haufwerksporigkeit für eine gute Wärmedämmung.

6. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Innenwände die Späne mit Sägemehl vermischt werden mit einer Korngröße von 0,1 bis 1 Millimeter.

7. Wandelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandelement über eine Nut- und Federverbindung an einem anderen Wandelement kraftschlüssig zu befestigen ist.

8. Wandelement nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder Verbindungsstelle außenliegende Fläche eines vertikalen Pfosten des Fachwerkrahmens eine Nut zur Aufnahme eines Verbindungsholzstückes zum Beispiel einer Hartholzleiste aufweist.

9. Wandelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Wandelementes eine nutförmige Vertiefung vorgesehen ist für die Eckverbindung mit einem daran anstoßenden Wandelement, dessen Endfläche komplementar zu der Nut geformt ist.

10. Verfahren zur Herstellung des Wandelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fachwerkrahmen liegend und in Abstand von einer Bodenfläche in einem auf der Bodenfläche aufliegenden äußeren Schalungsrahmen befestigt wird und anschließend der Holzspanbeton in den Schalungsrahmen um den Fachwerkrahmen eingefüllt und der Schalungsrahmen nach der Erhärtung des Holzspanbetons entfernt wird.

11. Schalungsrahmen zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 zur Herstellung des Wandelementes, wobei mindestens eine Platte des Schalungsrahmens eine innenliegende, beidseitig abgeschrägte Nut aufweist in der ein vertikaler Pfosten des Fachwerkrahmens befestigt ist.

12. Schalungsrahmen zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 zur Herstellung des Wandelementes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine seitliche Platte des Schalungsrahmens einen innenliegenden seitlich abgeschrägten Vorsprung aufweist, an dem ein Pfosten des Fachwerkrahmens befestigt ist.

13. Schalungsrahmen zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 zur Herstellung des Wandelementes, wobei ein beidseitig abgeschrägtes Schalungsstück an der seitlich weisenden Fläche eines Pfostens des Fachwerkrahmens befestigt ist zur Bildung einer in seitlicher Richtung öffnenden, beidseitig abgeschrägten Nut in einer Seitenfläche des Wandelementes zur Herstellung einer Eckverbindung zwischen zwei benachbarten Wandelementen.

14. Schalungsrahmen zur Verwendung bei der Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10 zur Herstellung des Wandelementes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalung für einen Rolladenkasten vorgesehen ist, die obere, untere und seitliche Schalungsplatten aufweist, welche jeweils zweiteilig ausgeführt und an ihren Stoßstellen abgeschrägt sind.

Zeichnung