Bauelement zur Wärmedämmung und Dämmmaterial für Bauanwendungen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude und einem vorkragenden Außenteil, bestehend aus einem dazwischen zu verlegenden Isolierkörper mit zumindest integrierten Druckelementen, die im eingebauten Zustand des Bauelementes im Wesentlichen horizontal und quer zur im Wesentlichen horizontalen Längserstreckung des Isolierkörpers durch diesen hindurchverlaufen und jeweils an beide Bauteile anschließbar sind, wobei die Druckelemente aus Wärmedämmmaterial bestehen. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Wärmedämmmaterial, insbesondere für Bauanwendungen, das aus einer insbesondere geschäumten, thermoplastischen Polymerverbindung besteht, das eine Druckfestigkeit f von mehr als 5 N/mm² aufweist und zur Kraftundloder Momentenübertragung dient.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude und einem vorkragenden Außenteil, bestehend aus einem dazwischen zu verlegenden Isolierkörper mit zumindest integrierten Druckelementen, die im eingebauten Zustand des Bauelementes durch den Isolierkörper hindurchverlaufen und jeweils an beide Bauteile anschließbar sind.

[0002] Derartige Bauelemente werden beispielsweise zwischen einem Balkon und der zugehörigen Geschossdecke eingebaut, um eine Kältebrücke in diesem Bereich weitestgehend zu vermeiden, wobei Bewehrungsstäbe, die an beide Bauteile, also einem Balkon und an die Geschossdecke, unter Durchquerung des Isolierkörpers angeschlossen sind, für die nötige Übertragung der auftretenden Zug-, Quer- und Druckkräfte sorgen. Im Regelfall bestehen diese Bewehrungselemente im Fugenbereich aus Edelstahl, der ausreichenden Schutz vor Korrosion bietet und auf der anderen Seite auch gute Wärmedämmeigenschaften besitzt. Nachteilig an den Edelstahl-Bewehrungsstäben sind aber insbesondere die hohen Kosten, vor allem wenn - wie es bei den Druckelementen der Fall ist - zur Erzielung einer ausreichenden Tragfähigkeit Bewehrungselemente mit relativ großen Querschnitten verwendet werden müssen.

[0003] Im Stand der Technik sind aber auch schon derartige Bauelemente bekannt, die den Einsatz von Edelstahl-Druckelementen dadurch umgehen, dass sie Druckelemente aus hochfestem Beton verwenden, siehe EP-A 1 225 282. Hochfester Beton ist nicht nur in nahezu beliebig komplexer Form herstellbar, sondern zeichnet sich auch durch seine guten Wärmedämmeigenschaften aus und weist auch keine Korrosionsprobleme auf. Verglichen mit Edelstahl-Druckelementen sind Druckelemente aus hochfestem Beton auch vergleichsweise günstig herzustellen.

[0004] Hiervon ausgehend liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement zur Wärmedämmung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das sich durch noch bessere Gebrauchseigenschaften und insbesondere durch bessere Wärmedämmeigenschaften auszeichnet.

[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Druckelemente aus Wärmedämmmaterial bestehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass - sofern die statischen und dynamischen Anforderungen an die Druckelemente vom ausgewählten Wärmedämmmaterial erfüllt werden können - die Druckelemente hinsichtlich ihrer Wärmedämmeigenschaften optimierbar sind, indem man anstelle der hochfesten Druckelementmaterialien wie Edelstahl, hochfestem Beton oder dergleichen nunmehr Dämmmaterial verwendet.

[0006] Hierfür kommt beispielsweise eine insbesondere geschäumte, thermoplastische Polymerverbindung in Frage. Bevorzugt beträgt dabei die Wärmeleitfähigkeit A weniger als 0,20 W/mK und insbesondere weniger als 0,15 W/mK und bevorzugt in der Größenordnung von 0,13 W/mK oder weniger. Die bevorzugte Druckfestigkeit f beträgt mehr als 5 N/mm² und insbesondere von mehr als 7 N/mm² und liegt bevorzugt in der Größenordnung von 10 N/mm² oder mehr bis maximal 25 N/mm².

[0007] Durch ein solches Dämmmaterial lassen sich nicht nur die an ein Druckelement bestehenden Anforderungen hinsichtlich der Druckfestigkeit erfüllen, sondern auch Wärmeleitfähigkeitswerte erzielen, die man ansonsten nur von Wärmedämmmaterialien kennt, die ohne statische oder dynamische Aufgaben eingesetzt werden. Dabei hat die beschriebene Polymerverbindung gegenüber Leichtbeton beispielsweise etwa eine um den Faktor 3 bessere Isolierungswirkung.

[0008] Das erfindungsgemäße Druckelement weist außerdem einen E-Modul von mehr als 100 N/mm² und insbesondere von mehr als 300 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 400 N/mm² oder mehr auf bezogen auf eine maximale Stauchung von 3%. Das maximale Kriechmaß bei maximaler Dauerlast liegt bei derartigen Dämmmaterialien bevorzugt bei etwa 3% und/oder weist eine Bruchdehnung von mehr als 5% und insbesondere in der Größenordnung von etwa 10% auf, wodurch es den Parametern üblicher Druckelemente zumindest nahe kommt.

[0009] Zweckmäßigerweise besteht das Dämmmaterial aus einem Hartschaum mit den genannten Eigenschaften und ist durch verlorene Formen oder Bearbeiten des ausgehärteten aufgeschäumten Materials in die jeweilige gewünschte Form bringbar.

[0010] Bei den genannten Materialeigenschaften ist es sogar denkbar, den üblicherweise bei derartigen Bauelementen zur Wärmedämmung verwendeten Isolierkörper vollständig aus dem erfindungsgemäßen druckstabilen Wärmedämmmaterial herzustellen. In diesem Falle wäre das aus demselben Material bestehende Druckelement integraler Bestandteil des Isolierkörpers und könnte entweder einstückig mit dem restlichen Isollerkörpermaterial ausgebildet sein oder als separates Bauteil.

[0011] Um die Druckkrafteinleitung und/oder Druckkraftausleitung zu optimieren, empfiehlt es sich, dass die Druckelemente an ihren den Bauteilen zugewandten Stirnseiten flächige Kontaktprofile aufweisen, die entweder parallel zur Längserstreckung des Isolierkörpers oder im Horizontalschnitt kreisbogenförmig gewölbt ausgebildet sein können, wobei sie dann mit ihrem gewölbten Bereich zweckmäßigerweise in die Bauteile vorstehen.

[0012] Darüber hinaus können die Druckelemente an ihren den Bauteilen zugewandten Stirnseiten eine Gleitschicht mit im Vergleich zum Dämmmaterial der Druckelemente reduziertem Reibungskoeffizient aufweisen, wobei die Gleitschicht aus einer Beschichtung des Druckelements und/oder des angrenzenden Bauteils bestehen oder aus einem separaten Gleitelement gebildet sein kann, das angrenzend an die Kontaktprofile des Druckelements angeordnet sein kann.

[0013] Neben einem Bauelement zur Wärmedämmung mit einem aus Wärmedämmmaterial bestehenden Druckelement wird durch die vorliegende Erfindung auch ein Dämmmaterial zur Verfügung gestellt, das bei einem Bauelement zur Wärmedämmung eingesetzt werden kann. Dieses Dämmmaterial zeichnet sich durch die in Anspruch 11 aufgeführten Merkmale aus und weist hierbei eine Druckfestigkeit f von mehr als 5 N/mm² und insbesondere von mehr als 7 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 10 N/mm² oder mehr bevorzugt bis maximal 25 N/mm² auf und dient zur Kraft- und/oder Momentenübertragung. Weiter empfiehlt es sich, dass das Wärmedämmmaterial eine maximale Stauchung von 0,3% aufweist und/oder eine Wärmeleitfähigkeit λ von weniger als 0,20 W/mK und insbesondere von weniger als 0,15 W/mK und bevorzugt in der Größenordnung von 0,13 W/mK oder weniger.

[0014] Ein wesentlicher Vorteil wird dadurch zur Verfügung gestellt, dass das Wärmedämmmaterial in einem Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude und einem vorkragenden Außenteil nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 einsetzbar ist und dabei als integriertes Druckelement fungiert.

[0015] Weitere vorteilhafte Ausführungen und Beispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Zeichnungen sowie aus den nachfolgenden Patentansprüchen, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird; in den Zeichnungen zeigen

Figur 1

ein erfindungsgemäßes Bauelement zur Wärmedämmung in geschnittener Seitenansicht;

Figur 2

das Bauelement aus Figur 1 in Draufsicht (ebenfalls geschnitten);

Figur 3

das Bauelement aus Figur 1 und 2 in Vorderansicht;

Figur 4

eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements zur Wärmedämmung in geschnittener Seitenansicht;

Figur 5

das Bauelement aus Figur 4 in Vorderansicht;

Figur 6

eine weitere alternative Ausführungsform eines Bauelements zur Wärmedämmung gemäß der vorliegenden Erfindung in geschnittener Seitenansicht und

Figur 7

das Bauelement aus Figur 6 in Vorderansicht.

[0016] In den Figuren 1, 2 und 3 ist ein Bauelement 1 zur Wärmedämmung dargestellt, das aus einem zwischen zwei Bauteilen (in Figur 1 mit "A" und "B" angedeutet) anzuordnenden Isolierkörper 2 sowie aus Zugkraftbewehrungselementen 3, Querkraftbewehrungselementen 4 und Druckkraftelementen 5 besteht. Während der in herkömmlicherweise aus einem quaderförmigen Polysterol-Material hergestellte Isolierkörper 2, die aus einem herkömmlichen Stahlstab hergestellten Zugkraftbewehrungselemente 3 und Querkraftbewehrungselemente 4 gegenüber den Bauformen des Standes der Technik keine wesentlichen Änderungen aufweisen, ist das in Figur 1 dargestellte Druckkraftbewehrungselement 5 erfindungsgemäß aus einem Wärmedämmmaterial hergestellt und in Form eines Hartschaums ausgebildet. Wie aus den Figuren 1, 2 und 3 ersichtlich ist, besitzt jedes Druckkraftbewehrungselement 5 eine Zylinderform mit horizontaler Zylinderachse, wobei jedoch die stirnseitigen Enden, die so genannten Kontaktprofile ballig ausgebildet sind, also jeweils konvex gewölbt mit einer Wölbung in Vertikal- sowie in Horizontalerichtung, die eine Kreisbogenform aufweist. So bestehen diese balligen Stirnseiten aus einer kugelsegmentartigen Oberfläche. Durch diese gewölbte Oberfläche ist sichergestellt, dass das Druckelement etwaigen Setzungsbewegungen in Vertikalrichtung und/oder temperaturbedingten Längenänderungen in Horizontalrichtung zwischen den beiden Betonbauteilen A, B folgen kann, wie es beispielsweise auch aus der EP-A 1 225 283 bekannt ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Druckkraftbewehrungselement 5 möglichst auch nur in Druckkraftrichtung beaufschlagt wird.

[0017] Bei der Ausführungsform, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist, sind die stirnseitigen Kontaktprofile 5a, 5b mit an die gewölbte Oberfläche der Kontaktprofile angepassten Abdeckkappen 6, 7 versehen, die zur vergleichmäßigteren Krafteinleitung ebenso dienen wie die Funktion einer Gleitschicht übernehmen und so dafür Sorge tragen, dass die Druckkraftbewehrungselemente 5 in gleitender Anlage an den Betonbauteilen A, Anliegen.

[0018] Diese zusätzlichen Gleitschichtelemente 6, 7 sind nicht unbedingt zur Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile erforderlich, d.h. dass das erfindungsgemäße Bauelement zur Wärmedämmung auch ohne solche Abdeckkappen ohne wesentliche Beeinträchtigung eingesetzt werden kann, selbst wenn hier auf entsprechende zeichnerische Darstellung einer solchen Gleitschicht-losen Bauform verzichtet wird.

[0019] Die Figuren 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform eines Bauelements zur Wärmedämmung 11, bei dem diejenigen Bauteile, die identisch von der Ausführungsform des Bauelements 11 aus den Figuren 1 bis 3 übernommen sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Das Bauelement 11 aus den Figuren 4 und 5 unterscheidet sich von der Ausführungsform des Bauelements 1 aus den Figuren 1 bis 3 durch eine alternative Ausführungsform eines Druckkraftbewehrungselements 15: Dieses ist quaderförmig ausgebildet mit ebenen Stirnseiten 15a, 15b, die fluchtend zu den Außenseiten 2a, 2b des Isolierkörpers verlaufen und aber ebenso mit Abdeckkappen 16, 17 versehen sind, die als Kraftverteilungsplatten und Gleitschicht fungieren. Bis auf die Form des ebenso aus Wärmedämmmaterial bestehenden Druckkraftbewehrungselements 15 unterscheidet sich dieses nicht von dem Druckkraftbewehrungselement 5 aus den Figuren 1 bis 3.

[0020] Die Figuren 6 und 7 zeigen demgegenüber jedoch eine insgesamt andere Ausführungsform eines Bauelements zur Wärmedämmung 21, Auch hier ist ein quaderförmiger Isolierkörper 2 vorgesehen, der von sich in Horizontalrichtung erstreckenden Zugkraftbewehrungselementen 3 durchsetzt ist. Jedoch sind die bei den Bauelementen 1 und 11 vorhandenen Querkraftbewehrungselemente 4 dadurch weggelassen, dass ein Druckkraftbewehrungselement 25 vorgesehen ist, das die Aufgaben der Querkraftbewehrungselemente mit übernimmt, indem es stirnseitige treppenstufenförmige Vorsprünge 28, 29 aufweist, die in die angrenzenden Betonbauteile A, B vorstehen und in diesen zur Querkrafteinleitung verankert sind.

[0021] Die Stirnseiten 25a, 25b sind auch hier mit entsprechend treppenstufenförmig ausgebildeten Abdeckkappen 26, 27 versehen, die flächig an den Stirnseiten des Druckkraftbewehrungselements 25 anliegen. Die Querkrafteinleitung erfolgt somit in dem Vorsprung 29 auf der Seite des getragenen Bauteils B, also insbesondere einer Balkonplatte, wobei hier der Vorsprung 29 im unteren Bereich des Druckkraftbewehrungselements 25 vorsteht; im Gegensatz dazu ist der zweite Vorsprung 28 auf der Seite des tragenden Bauteils A im oberen Bereich des Druckkraftbewehrungselements 25 angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine Druckkraftübertragungsrichtung, die in etwa dem geneigten Verlauf der herkömmlichen Querkraftbewehrungselemente 4 entspricht, die in den Figuren 1 bis 5 dargestellt sind.

[0022] Hinsichtlich Aufbau, Form und Zusammensetzung der erfindungswesentlichen Druckkraftbewehrungselemente 5, 15, 25 gibt es natürlich eine Vielzahl von Varianten, die nicht in den Figuren 1 bis 7 dargestellt sind. Wesentlich bei allen denkbaren Varianten ist die Tatsache, dass das Druckkraftbewehrungselement aus Wärmedämmmaterial besteht, das eine ausreichende Druckfestigkeit, ein ausreichendes E-Modul und eine ausreichende Duktilität aufweist, um als Druckkraftbewehrungselement eingesetzt zu werden.

[0023] Was schließlich die Verwendung eines erfindungsgemäßen Wärmedämmmaterials betrifft, das die beschriebenen Kennwerte aufweist, so lässt sich dieses in erfindungsgemäßer Art und Weise nicht nur als Druckkraftbewehrungselement bei den hier beschriebenen Bauelementen zur Wärmedämmung einsetzen, sondern auch an anderen Stellen, wo ähnliche Funktionen erfüllt werden müssen, nämlich beispielsweise für Bauelemente zur Schubbewehrung bzw. Schubkraftübertragung, wie sie beispielsweise im Hochbau verwendet werden im stützennahen Bereich von Betondecken, die gegen ein Durchstanzen gesichert werden müssen.

Ansprüche

1. Bauelement zur Wärmedämmung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude (A) und einem vorkragenden Außenteil (B), bestehend aus einem dazwischen zu verlegenden Isolierkörper (2, 12, 22) mit zumindest integrierten Druckelementen (5, 15, 25), die im eingebauten Zustand des Bauelementes durch den Isolierkörper hindurchverlaufen und jeweils an beide Bauteile anschließbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) aus Wärmedämmmaterial bestehen.

2. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) aus einem Dämmmaterial mit einer Wärmeleitfähigkeit λ von weniger als 0,20 W/mK und insbesondere von weniger als 0,15 W/mK und bevorzugt in der Größenordnung von 0,13 W/mK oder weniger bestehen.

3. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) aus einem Dämmmaterial bestehen mit einer Druckfestigkeit f von mehr als 5 N/mm² und insbesondere von mehr als 7 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 10 N/mm² oder mehr bis maximal 25 N/mm².

4. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) aus einem Dämmmaterial bestehen mit einem E-Modul von mehr als 100 N/mm² und insbesondere von mehr als 300 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 400 N/mm² oder mehr bezogen auf eine maximale Stauchung von 3%.

5. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) aus einem Dämmmaterial mit einem maximalen Kriechmaß bei maximaler Dauerlast von etwa 3% bestehen.

6. Bauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämmmaterial aus einer insbesondere geschäumten, thermoplastischen Polymerverbindung besteht.

7. Bauelement nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Dämmmaterial aus einem Hartschaum besteht.

8. Bauelement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) an ihren den Bauteilen (A, B) zugewandten Stirnseiten Kontaktprofile (5a, 5b, 15a, 15b, 25a, 25b) zur Druckkrafteinleitung und/oder-austeitung aufweisen und dass sich die Kontaktprofile (15a, 15b, 25a, 25b) insbesondere parallel zur Längserstreckung des Isolierkörpers (2, 12, 22) erstrecken und insbesondere plattenförmig ausgebildet sind

9. Bauelement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktprofile (5a, 5b) im Horizontalschnitt kreisbogenförmig gewölbt ausgebildet sind und mit ihrem gewölbten Bereich in die Bauteile (A, B) vorstehen.

10. Bauelement nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckelemente (5, 15, 25) an ihren den Bauteilen (A, B) zugewandten Stirnseiten eine Gleitschicht (6, 7, 16, 17, 26, 27) mit im Vergleich zum Dämmaterial der Druckelemente reduziertem Reibungskoeffizient aufweisen und dass die Gleitschicht insbesondere aus einer Beschichtung des Druckelements und/oder des angrenzenden Bauteils und/oder aus einem separaten Gleitelement (6, 7, 16, 17, 26, 27) besteht.

11. Wärmedämmmaterial, insbesondere für Bauanwendungen, bestehend aus einer insbesondere geschäumten, thermoplastischen Polymerverbindung,
dadurch gekennzeichnet,
dass es eine Druckfestigkeit f von mehr als 5 N/mm² und insbesondere von mehr als 7 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 10 N/mm² oder mehr aufweist und zur Kraft- und Momentenübertragung dient.

12. Wärmedämmmaterial nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass es ein E-Modul von mehr als 100 N/mm² und insbesondere von mehr als 300 N/mm² und bevorzugt in der Größenordnung von 400 N/mm² oder mehr bezogen auf eine maximale Stauchung von 3% aufweist.

13. Wärmedämmmaterial nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass es eine Wärmeleitfähigkeit λ von weniger als 0,20 W/mK und insbesondere von weniger als 0,15 W/mK und bevorzugt in der Größenordnung von 0,13 W/mK oder weniger aufweist.

14. Wärmedämmmaterial nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass es in einem Bauelement zur Wärmedämmung (1, 11, 21) zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen einem Gebäude (A) und einem vorkragendem Außenteil (B), nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 einsetzbar ist und dabei als integriertes Druckelement (5, 15, 25) fungiert.

Zeichnung