DE102009047917B4

DE102009047917B4 - Mehrschichtige, gekrümmte Leichtbauplatte sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102009047917B4
Application number: DE102009047917.1A
Authority: DE
Inventors: Franz Xaver Liebl; Andreas Bock
Original assignee: FERMACELL GmbH
Current assignee: James Hardie Europe GmbH
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2029-10-02
Also published as: DE102009047917A1

Abstract

Mehrschichtige, gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte, Leichtbauplatte mit Sandwichstruktur auf Zementbasis für Wandbekleidungen eines Trockenbausystems in einem Bauwerk, mit einer Kernschicht aus Leichtbeton, wobei auf beiden Hauptoberflächen der Kernschicht eine Deckschicht angeordnet ist, die im Wesentlichen eine Festmörtelmatrix aus hydratisiertem Zementstein und mindestens einen Leichtzuschlagsstoff aufweist, wobei in mindestens einer Deckschicht eine Armierung, insbesondere in Form eines textilen Armierungsflächengebildes, eingebettet ist gekennzeichnet durch a) einen Biegeradius ≤ 120 cm, insbesondere ≤ 100 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 100 cm, ganz besonders zwischen 20 und 80 cm, b) eine Schlitzung mit parallelen Schlitzen quer zur Biegung der Leichbauplatte, wobei die Schlitze von einer Hauptfläche der Leichtbauplatte ausgehen und durch die folgende Deckschicht und in die Kernschicht oder durch die Kernschicht verlaufen bis maximal zur Armierung der anderen Deckschicht, ohne diese Armierung zu verletzen, c) eine erhärtete Fixierbeschichtung auf der die Schlitzung aufweisenden, gekrümmten Hauptoberfläche der Leichtbauplatte, wobei d) die Fixierbeschichtung aus einer erhärteten Klebstoffbeschichtung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrschichtplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Erfindung hat demgemäß zum Gegenstand eine mehrschichtige, gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte, Leichtbauplatte mit Sandwichstruktur auf Zementbasis (im Folgenden auch zementäre Leichtbauplatte genannt) für Wandbekleidungen eines Trockenbausystems in einem Bauwerk, insbesondere zur Verwendung im Nassraumbau, mit einer Kernschicht aus Leichtbeton, die im Wesentlichen hydratisierten Zementstein und mindestens einen Leichtzuschlagstoff aufweist, wobei auf beiden Hauptoberflächen der Kernschicht eine Deckschicht angeordnet ist, die im Wesentlichen eine Festmörtelmatrix aus hydratisiertem Zementstein und mindestens einem, insbesondere geschlossenzelligen und/oder geschlossenporigen, insbesondere ungebrochenen Leichtzuschlagstoff aufweist, wobei in mindestens einer Deckschicht mindestens eine Armierung, insbesondere in Form eines textilen Flächengebildes, z. B. in Form eines Armierungsgewebes aus vorzugsweise alkaliresistenten Glasfasern und/oder wasserundurchlässigen Glasfaseranordnungen, insbesondere aus alkaliresistenten Glasfasern eingebettet ist.
Eine solche Leichtbauplatte ist aus der DE 10 2005 004 149 A1 bekannt. Diese Leichtbauplatte hat sich sowohl für den Innenausbau, insbesondere für Nassräume als auch für den Außenbereich eines Baukörpers bewährt. Die Gestaltungsvarianten der Leichtbauplatte sind in der Patentanmeldung angegeben. In der Beschreibung dieser Patentanmeldung sind Strukturdetails der Leichtbauplatte erläutert. Das Herstellungsverfahren für die Leichtbauplatte wird in der europäischen Patentanmeldung EP 1 685 932 A1 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt beider Patentanmeldungen wird hiermit als integriert erklärt.
Die beschriebene Leichtbauplatte wird für Wandbekleidungen auf z. B. Metallunterkonstruktionen verwendet. Dabei soll es auch möglich sein, gebogene Wandkonstruktionen mit 12,5 mm dicken Leichtbauplatten in Großformat mit Längen von über 2000 mm zu erstellen. Eine Krümmung der Leichtbauplatte nach dem vorgenannten Stand der Technik wird insoweit als bekannt vorausgesetzt. Die Ausführungsmöglichkeiten sind im Wesentlichen abhängig vom Krümmungsradius der zu erstellenden Flächen. Bei Radien über 4000 mm wird das Biegen mit einem Unterkonstruktionsabstand von über 312,5 mm durchgeführt. Zum Einsatz kommen großformatige Leichtbauplatten mit Längen von über 2000 mm, die quer auf der Unterkonstruktion befestigt werden. Bei Radien über 1500 mm bis 4000 mm wird zum Biegen ein Unterkonstruktionsabstand von über 250 mm verwendet. Die Leichtbauplatten sollen über eine Form vorgekrümmt werden. Dies führt zum Gefügebruch. Beim Verkrümmen darf das Gewebe nicht reißen. Bei beiden Varianten sollten vorzugsweise die großformatigen Platten längs aufgetrennt werden mit Breiten von 625 mm und mit etwa 3 bis 5 mm Abstand auf der Unterkonstruktion montiert werden.
Vorgeschlagen werden auch zweilagige Ausführungsformen, bei denen die untere Lage stumpf gestoßen wird. Bei der Sichtlage kann die übliche Klebefugentechnik mit Fugenkleber angewendet werden (Fermacell Powerpanel H₂O-Broschüre, Seite 19).
Die gebogenen Leichtbauplatten sind nicht biegespannungsfrei und es können keine Radien unter 1000 mm verwirklicht werden.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Leichtbauplatte mit oben beschriebener Sandwichstruktur als biegespannungsfreie Leichtbauplatte mit gekrümmten Hauptoberflächen zu schaffen, wobei insbesondere Krümmungsradien unter 1200 mm erstellt werden und wobei vorzugsweise die Eigenfestigkeit der gekrümmten Leichtbauplatte derart sein soll, dass auf eine Unterkonstruktion verzichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gebogene, zementär gebundene Leichtbauplatten mit andersartiger Struktur sind auf dem Markt bekannt. Es handelt sich um Leichtbauplatten mit Strukturen gemäß US 3 284 980 A oder DE 198 04 325 C2 . Diese Leichtbauplatten bestehen aus einem Kern aus Zementmatrix und mineralischem Leichtzuschlagstoff und weisen beidseits der Kernschicht je eine Deckschicht aus Zementmatrix und darin einliegender Armierung aus Glasfasergewebe auf. Die bekannten Leichtbauplatten werden in trockenem Zustand im elastischen Bereich des Materials der Platten gebogen und im gebogenen Zustand an entsprechenden Befestigungselementen einer Unterkonstruktion befestigt. Dabei sind aber meist Krümmungsradien nicht unter 1200 bis 1000 mm erwirkbar, weil bei geringeren Krümmungsradien im zementären Material Risse auftreten und die Platte zerbricht. Außerdem weist die bekannte Leichtbauplatte nach dem Krümmen erhebliche Biegespannungen auf, die nach dem Erstellen einer Wand noch zum Bruch der Leichtbauplatte führen können.
Neben der biegespannungsbehafteten, gebogenen zementären Leichtbauplatte sind biegespannungsfreie formstabil gebogene Bauplatten auf Gipsbasis aus Gipskartonplatten bekannt ( DE 602 07 238 T2 , DE 691 06 921 T2 , DE 60 2004 013 087 T2 ).
Bauplatten auf Gipsbasis sind einfach zu biegen, wenn sie nass gemacht werden, weil der Gips dann verformbar wird. Gleichwohl wird bei engen Krümmungsradien auch die Schlitztechnik angewendet, wonach von einer Hauptfläche ausgehend, parallel zueinander verlaufende, nicht durch die Platte durchgehende Schlitze in das Plattenmaterial eingebracht werden. Auch ist bekannt, zwei Gipskartonplatten miteinander an Hauptflächen zu verkleben und zu krümmen, entweder geschlitzt oder ungeschlitzt. Bekannt ist auch, gebogene Gipsbauplatten rückwärtig mit einem Vlies zu versehen. Grundsätzlich ist aber die Technologie des Biegens von Gipsbauplatten nicht ohne weiteres auf zementäre Bauplatten der erfindungsgemäßen Art übertragbar, weshalb solche gebogenen zementären Bauplatten mit Krümmungsradien unter 1000 mm noch nicht auf dem Markt sind.
Des Weiteren sind gebogene Holzwerkstoffplatten aus der DE 39 24 835 C1 bekannt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Biegetechnologie ist ebenfalls nicht auf zementäre Leichtbauplatten der erfindungsgemäßen Art übertragbar.
Nach der Erfindung werden gekrümmte, insbesondere zylindrisch gebogene, Leichtbauplatten, die die eingangs angegebene Sandwichstruktur aufweisen, erstellt mit z. B. folgenden Abmessungen und Eigenschaften:
Länge: 1–3 m, insbesondere 2–2,6 m
Breitenerstreckung: 0,5–2,5 m, insbesondere 1–2 m
Dicke: 10–20 mm, insbesondere 12–15 mm
Rohdichte: 800–1200 kg/m³, insbesondere 900–1000 kg/m³
Die Biegeradien der Krümmung liegen ≤ 120 cm, vorzugsweise ≤ 100 cm, insbesondere zwischen 15 und 100 cm, ganz besonders zwischen 20 und 80 cm.
Die Biegeradien werden erfindungsgemäß erreicht durch eine z. B. U-förmige oder V-förmige Schlitzung quer zum Verlauf der Biegung bzw. Krümmung mit z. B. Schlitzbreiten zwischen 1,5 und 4,5 mm, insbesondere zwischen 2 und 3 mm, wobei die Schlitze parallel zueinander auf Abstand angeordnet und zweckmäßigerweise gleich breit sind und mit entsprechenden Sägen oder Fräsen von einer Hauptfläche in das Innere der Sandwichstruktur der Platte z. B. in Längsrichtung der Platte eingebracht werden.
Dabei ist wesentlich, dass die Schlitze durch die schlitzseitige Deckschicht und in die Kernschicht, zweckmäßigerweise durch die gesamte Kernschicht gehen. Sie können auch noch in die gegenüberliegende Deckschicht eindringen, dürfen aber keinesfalls die Armierung dieser Deckschicht durchtrennen bzw. beeinträchtigen.
Gewählt werden zum Beispiel Schlitztiefen zwischen 2/3 und 3/4 der Dicke der Platte. Der Schlitzabstand beträgt z. B. 3,5 bis 20 cm, insbesondere 4 bis 10 cm.
Eine derart geschlitzte Platte ist aufgrund ihres Gefüges aus im Wesentlichen Zementstein und Leichtzuschlagstoffen so elastisch, dass sie ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Struktur mit den angegebenen Radien gebogen werden kann mit der Schlitzung entweder auf der konkaven oder auf der konvexen Hauptfläche. Vorzugsweise wird so gebogen, dass sich die Schlitzung auf der konvexen Hauptfläche befindet.
Erfindungsgemäß wird die Raumform der gebogenen Platte fixiert mit einer Fixierbeschichtung aus einer erhärteten Klebstoffbeschichtung, so dass sie eine Eigenfestigkeit aufweist bzw. die gebogene Raumform arretiert ist, wobei die Eigenfestigkeit zweckmäßigerweise derart eingestellt wird, dass die gebogene Platte ohne Unterkonstruktion verbaubar ist.
Die Fixierung erfolgt z. B. dadurch, dass als Fixierbeschichtung auf die geschlitzte Hauptoberfläche eine flächenarmierte Spachtelung aufgebracht wird, die als Armierung zweckmäßigerweise ein textiles Armierungsflächengebilde, z. B. aus einem Vlies oder Gewebe oder Gewirk oder Gestrick und z. B. ein Glasfasergittergewebe ist, z. B. aus alkaliresistenten Glasfasern, die z. B. eine alkaliresistente Beschichtung haben, aufweist. Diese Gewebe sollten zweckmäßigerweise ein Flächengewicht zwischen 120 und 180 g/m², insbesondere zwischen 160 und 170 g/m² sowie Maschenweiten zwischen 3 × 3 mm bis 5 × 5 mm haben.
Für die Spachtelung werden z. B. Estrich-Kleber in Form eines Einkomponentenklebstoffs auf Polyurethanbasis oder ein mineralischer polymervergüteter Fliesenkleber oder eine Flächenspachtelmasse verwendet. Die Spachtelung ist zweckmäßigerweise 1,5 bis 3 mm, insbesondere 2 bis 2,5 mm dick.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung zur Fixierung der gebogenen Raumform sieht vor, zwei geschlitzte Leichtbauplatten aufeinander geklebt anzuordnen. Dabei können die Schlitzungen jeweils auf der konkaven oder konvexen Seite der beiden Platten angeordnet sein.
Bevorzugt wird eine Anordnung der beiden Leichtbauplatten, bei denen die Schlitzungen sich gegenüberliegend angeordnet sind, so dass sich die Schlitzung der einen Leichtbauplatte auf ihrer konvexen Hauptfläche und die Schlitzung der anderen Leichtbauplatte auf der konkaven Hauptfläche befinden. Dabei ist zweckmäßig, gleich dimensionierte und strukturmäßig gleich aufgebaute Leichtbauplatten mit gleicher Schlitzung jeweils zu verwenden und die Schlitze sich gegenüberliegend anzuordnen. Zwischen den beiden Platten befindet sich eine Klebstoffschicht aus z. B. den oben beschriebenen Klebemitteln.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, in die Klebung zwischen den beiden Leichtbauplatten ein textiles Armierungsflächengebilde der oben beschriebenen Art einzubringen. Bei der Ausführungsform mit den beiden verklebten Leichtbauplatten erübrigt es sich, hauptflächenaußenseitig eine Armierung oder Spachtelung aufzubringen. Die Eigenfestigkeit und Fixierung der gebogenen, doppellagigen Leichtbauplatte ergibt sich aus dem Aufbau der einzelnen Platten und der Verklebung. Die Hauptaußenflächen der doppellagigen Leichtbauplatte sind von Haus aus glatt und benötigen keine Bearbeitung.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im Folgenden beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch den Sandwichaufbau eines Teilbereichs einer bekannten, erfindungsgemäß biegbaren Leichtbauplatte im Querschnitt;
2 schematisch einen Teilbereich einer gebogenen erfindungsgemäßen Leichtbauplatte im Querschnitt;
3 schematisch einen Teilbereich einer erfindungsgemäßen, aus zwei Leichtbauplatten ausgebildeten, gebogenen Leichtbauplatte im Querschnitt;
4 schematisch und perspektivisch einen Teilbereich einer Hilfsvorrichtung zum Biegen einer erfindungsgemäßen Leichtbauplatte.
Eine erfindungsgemäße Leichtbauplatte 1 besteht gemäß 1 im Wesentlichen aus einer Kernschicht 2, die beidseitig mit je einer Deckschicht 3a, 3b abgedeckt ist. Die Deckschichten 3a, 3b weisen jeweils eine Matrix aus Zementstein 5 und einen Leichtzuschlagstoff z. B. ungebrochenem Blähglasgranulat 6 und ein in die Matrix integriertes, textiles Armierungsflächengebilde, z. B. ein Armierungsgewebe 7 mit Kettfäden 4 und nicht dargestellten Schussfäden auf. Die Kernschicht 2 besteht im Wesentlichen aus einer Matrix aus Zementstein 8 und einem in den Zementstein 8 eingebetteten Leichtzuschlagstoff, z. B. in Form von ungebrochenen Blähtongranulaten 9. Des Weiteren können sowohl die Deckschichten 3a, 3b als auch die Kernschicht 2 Luftporen 10, 11 aufweisen. Der Aufbau der Leichtbauplatte wird in der DE 10 2005 004 148 A1 detailliert beschrieben.
Die in 2 schematisch dargestellte Leichtbauplatte 1 ist gebogen und weist Schlitze 12 auf, die das Armierungsgewebe 7 der unteren Deckschicht 3b nicht durchdringen. Zur Fixierung der gebogenen Raumform der erfindungsgemäßen Leichtbauplatte ist auf der geschlitzten Hauptoberfläche der Leichtbauplatte eine Klebstoffschicht 13 angeordnet, die vorzugsweise ein textiles Armierungsgewebe 14 aufweist.
Die in 3 schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung weist zwei gebogene Leichtbauplatten 1, 1a auf, die einen gleichen Aufbau haben, wobei die Schlitze 12 der Leichtbauplatte 1 an der konvexen Hauptfläche münden und die Schlitze 12a der Leichtbauplatte 1a an der konkaven Hauptfläche dieser Leichtbauplatten münden, so dass sich die Schlitze gegenüber liegen. Zwischen den beiden Leichtbauplatten 1, 1a ist eine Klebstoffschicht 15 angeordnet, die die beiden Platten zusammenhält. In der Klebstoffschicht 15 kann ein textiles Armierungsflächengebilde enthalten sein (nicht dargestellt).
4 verdeutlicht eine einfache Möglichkeit der Biegung und Fixierung einer vorher geschlitzten Leichtbauplatte 1, die Schlitze 12 aufweist und auf einer Schablone 16 mit gekrümmter Oberfläche 17 aufliegt. Auf die geschlitzte und gebogene Hauptfläche wird erfindungsgemäß eine Klebstoffschicht aufgebracht und die Klebstoffschicht mit einem textilen Armierungsflächengebilde ausgerüstet (nicht dargestellt). Nach der Aushärtung der Klebstoffschicht weist die gebogene erfindungsgemäße Leichtbauplatte eine Eigenfestigkeit auf, die ein Abnehmen der verfestigten Leichtbauplatte von der Schablone ohne bleibende Formveränderung ermöglicht. Die verfestigte Leichtbauplatte kann ohne Unterkonstruktion verbaut werden. Selbstverständlich weist die erfindungsgemäß gebogene und erfindungsgemäß hergestellte Leichtbauplatte eine Elastizität auf, die eine geringfügige Veränderung des Krümmungsradius ermöglicht.

Claims

Mehrschichtige, gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte, Leichtbauplatte mit Sandwichstruktur auf Zementbasis für Wandbekleidungen eines Trockenbausystems in einem Bauwerk, mit einer Kernschicht aus Leichtbeton, wobei auf beiden Hauptoberflächen der Kernschicht eine Deckschicht angeordnet ist, die im Wesentlichen eine Festmörtelmatrix aus hydratisiertem Zementstein und mindestens einen Leichtzuschlagsstoff aufweist, wobei in mindestens einer Deckschicht eine Armierung, insbesondere in Form eines textilen Armierungsflächengebildes, eingebettet ist gekennzeichnet durch a) einen Biegeradius ≤ 120 cm, insbesondere ≤ 100 cm, vorzugsweise zwischen 15 und 100 cm, ganz besonders zwischen 20 und 80 cm, b) eine Schlitzung mit parallelen Schlitzen quer zur Biegung der Leichbauplatte, wobei die Schlitze von einer Hauptfläche der Leichtbauplatte ausgehen und durch die folgende Deckschicht und in die Kernschicht oder durch die Kernschicht verlaufen bis maximal zur Armierung der anderen Deckschicht, ohne diese Armierung zu verletzen, c) eine erhärtete Fixierbeschichtung auf der die Schlitzung aufweisenden, gekrümmten Hauptoberfläche der Leichtbauplatte, wobei d) die Fixierbeschichtung aus einer erhärteten Klebstoffbeschichtung besteht.
Leichtbauplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffbeschichtung ein textiles Armierungsflächengebilde enthält.
Leichtbauplatte nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierbeschichtung aus einer aufgeklebten zweiten geschlitzten Leichtbauplatte insbesondere gleicher Schichtstruktur und insbesondere gleicher Schlitzung besteht, wobei vorzugsweise die Schlitzungen sich gegenüberliegend angeordnet sind.
Leichtbauplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Abmessungen und Eigenschaften: Länge: 1–3 m, insbesondere 2–2,6 m Breitenerstreckung: 0,5–2,5 m, insbesondere 1–2 m Dicke: 10–20 mm, insbesondere 12–15 mm Rohdichte: 800–1200 kg/m³, insbesondere 900–1000 kg/m³
Leichtbauplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze Schlitzbreiten zwischen 1,5 und 4,5 mm, insbesondere zwischen 2 und 3 mm, und Schlitztiefen z. B. zwischen 2/3 und 3/4 der Dicke der Platte aufweisen.
Leichtbauplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierbeschichtung einen erhärteten Klebstoff aus einem Estrichkleber oder Fliesenkleber oder einer Spachtelmasse aufweist und z. B. 1,5 bis 3 mm, insbesondere 2 bis 2,5 mm, dick ist.
Leichtbauplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Armierungsflächengebilde ein Vlies oder Gewebe oder Gewirke oder Gestrick z. B. aus Glasfäden oder Glasfasern ist.
Verfahren zur Herstellung einer Leichtbauplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine ebenflächige Leichtbauplatte parallel zu ihrer Längserstreckung oder quer zur Längserstreckung mit parallelen Schlitzen geschlitzt wird, danach auf eine Schablone mit gekrümmter Oberfläche gelegt und quer zum Schlitzverlauf gebogen wird, wobei die Schlitze nach oben in die freiliegende Hauptoberfläche münden, anschließend auf die freiliegende Hauptoberfläche – entweder eine Klebstoffschicht und ein textiles Armierungsflächengebilde aufgebracht werden und der das textile Armierungsflächengebilde enthaltende Klebstoff zur Verfestigung gebracht wird, oder – anstelle des textilen Armierungsflächengebildes eine weitere geschlitzte und entsprechend gekrümmte Leichtbau platte aufgeklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Aufklebens einer weiteren Leichtbauplatte diese zweite Leichtbauplatte derart aufgeklebt wird, dass die Schlitzungen der beiden Leichtbauplatten sich gegenüberliegend angeordnet sind.