DE19504782C2 - Verfahren und Formkörper für die Herstellung von künstlichen Felsformationen - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern für künstliche Felsformationen in Form von Oberflächennachbildungen einer bestimmten Gesteinsart mittels einer Form und einer hydraulisch erhärtenden Masse, wobei die Form mit der hydraulisch erhärtenden Masse, welcher Fasern zugefügt werden, in der nötigen Stärke ausgefüllt wird, in den Formkörper Verankerungslöcher eingeformt und/oder Metallaschen oder Befestigungsteile aus Metall zur Befestigung an einer Stützkonstruktion eingebettet oder angeklebt werden, und der Formkörper nach dem Erhärten entformt und der Verwendungsstelle zugeführt wird, sowie auf einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper.

Bei dem Versuch, für die Gartenanlagen ihrer Schlösser künstliche Grotten und Eremitenklausen zu schaffen, haben die Fürsten des Barock und Rokoko unzählige Mosaiksteinchen an ihre Gartenbauwerke zementieren lassen. Sie sind jedoch dabei der Illusion einer echten Felsformation ebenso weit entfernt geblieben wie bspw. der Vorerfinder einer Verbundbauplatte für Außenwände, der diese in dem deutschen Gebrauchsmuster 19 89 376 hat schützen lassen. Denn nach diesem vorbekannten Verfahren wurde auf den Boden einer rechtwinkligen Plattenform eine Schicht von Mosaik- oder Kieselsteinchen oder Split eingefüllt, sodann wurde die Form mit dünnflüssigem Porenbeton ausgefüllt, so daß nach dem Aushärten eine Verbundbauplatte ähnlich dem allseits bekannten Waschbeton entstand. Eine echte Felsformation kann damit keinesfalls nachempfunden werden, da hierfür jegliche Vorlage fehlt.

Auch das deutsche Gebrauchsmuster 17 70 801 sowie die deutschen Offenlegungsschriften 37 12 480 sowie 39 28 969 betreffen künstliche Steine, die zwar eine leicht profilierte Oberfläche aufweisen, in ihren Grundabmessungen jedoch quaderförmig oder kubisch gestaltet sind. Während das Gebrauchsmuster primär auf die Herstellung von Mauersteinen gerichtet ist, sollen gemäß den aus den obigen Offenlegungsschriften bekannten Verfahren Pflastersteine hergestellt werden. Hierzu wird in eine entsprechende, quaderförmige oder kubische Form zunächst eine die Oberflächengestalt wiedergebende Matrize eingelegt, sodann wird eine Betonmasse eingefüllt und festgerüttelt.

Weiterhin ist es aus der JP 6-114 811 (A) bekannt, zur Herstellung eines künstlichen Felsbrockens zunächst eine Form aus einem weichen Material in der Gestalt eines natürlichen Felsens auf ein weiches Untergrundmaterial aufzusetzen und zunächst mit einem faserverstärkten Mörtel derart auszusprühen, daß nach dem Erhärten eine schalenartige Form entsteht, die sodann mit einem Beton ausgegossen wird. Sobald dieser erhärtet ist, kann der künstliche Felsbrocken in gestürztem Zustand, so daß seine ebene Oberfläche nun auf dem Boden aufliegt, in einem Garten ausgelegt werden.

Die vorbekannten Verfahren sind völlig ungeeignet zur Herstellung von Felsformationen: Die Verbundbauplatte gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 19 89 376 hat eine ebene Gestalt, deren einzige Struktur durch die eingebetteten Mosaiksteinchen gebildet ist. Die Kunststeine gemäß den weiteren, deutschen Entgegenhaltungen weisen zwar eine natursteinähnlich profilierte Oberfläche auf, ihre Stabilität ist jedoch äußerst gering, so daß diese Technik auf massive Gegenstände beschränkt ist und größere Felsformationen sich auf diesem Weg nicht herstellen lassen, da diese viel zu schwer und unhandlich wären. Dasselbe gilt auch für den künstlichen Felsbrocken gemäß der japanischen Druckschrift, da hier der in die Form eingespritzte Mörtel trotz seiner Faserverstärkung ohne das vollständige Ausgießen mit Beton keine ausreichende mechanische Stabilität erhält. Die vorbekannten Verfahren leiden demnach allesamt an dem Nachteil, daß es nicht möglich ist, völlig natürliche und dennoch leichte Felsformationen mit größeren Abmessungen herzustellen.

Hier gibt auch die europäische Offenlegungsschrift 0 311 145 keinen weiteren Anhaltspunkt für eine Problemlösung. Diese Druckschrift ist auf das Herstellen einseitig offener Gefäße aus Zementmörtel gerichtet, wobei eine Hohlform um ihre Symmetrieachse rotiert und von ihrer Innenseite her mit einem durch Glasfasern bewehrten Zement ausgespritzt wird. Wie aus der obigen, japanischen Entgegenhaltung hervorgeht, ist die Stabilität von mit Fasern verstärktem Mörtel für den erfindungsgemäßen Zweck nicht ausreichend.

Aus den Nachteilen des vorbekannten Stands der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern für künstliche Felsformationen in Form von Oberflächennachbildungen einer bestimmten Gesteinsart mittels einer Form und einer hydraulisch erhärtenden Masse zu schaffen, wobei die Formkörper möglichst leicht sein sollen, um bequem von dem Herstellungsort zum Verwendungsort transportiert werden zu können, ohne daß hierdurch ihre Stabilität eingeschränkt werden soll.

Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung vor, daß ein gattungsgemäßes Verfahren dadurch weitergebildet wird, daß eine flexible Form von einer natürlichen Felsformation abgeformt wird, daß als hydraulische Masse ein zementgebundener Feinbeton verwendet wird mit einem Größtkorn der Zuschlagsstoffe unter 4 mm, einem Zuschlagsstoff-Gemisch aus Grob-, Mittel- und Feinquarzsand mit einem hohen Feinteilgehalt, daß als Fasern Glasfasern mit einem hohen Alkaliwiderstand und einem Durchmesser von mindestens 10 µm verwendet werden, und daß der Formkörper eine wandartige Beschaffenheit mit einer Stärke von 8 bis 20 mm erhält.

Die Erfindung besteht darin, daß ohne Zusatz von künstlichen Stoffen, nur unter Beigabe von natürlichen Bindemitteln und Zuschlagsstoffen, Kunststeine entstehen, die in der Oberflächenstruktur dem natürlichen Vorkommen gleichgestellt sind. Insbesondere die erfindungsgemäßen Kunstfelsen lassen sich von ihren Originalen aus der Natur hinsichtlich Form, Struktur und Farbe nicht mehr unterscheiden. Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen, den steten Abbau von Felspartien in der Natur zu vermeiden, so daß das natürliche Gleichgewicht, insbesondere bestehende Biotope und deren Flora und Fauna nicht gestört werden. Die Natur wird gemäß der Erfindung in einer Weise nachgebildet, die der Betrachter nicht mehr vom Original unterscheiden kann.

Dies gelingt sogar bei stark verwitterten Felspartien von bspw. Muschelkalkformationen oder Schiefergestein, die aufgrund ihrer schmalen, oft nur locker zusammengehaltenen Gesteinsriemchen nach einem Abbau nicht wieder in ihrem ursprünglichen Erscheinungsbild aufgebaut werden könnten. Von besonderem Vorteil ist es, daß vorwiegend äußerst dekorative Naturschönheiten in einem umweltschonenden Verfahren abgeformt werden können und somit einer Vervielfältigung zugänglich sind, ohne daß ein nachhaltiger Eingriff in die Natur erfolgt. Darüber hinaus ist es sogar möglich, durch die problemlose Vervielfältigung der vormals abgenommenen Formen auf kostensparende Weise die Natur nachzubauen und somit einen Beitrag zur Renaturierung von durch Baumaßnahmen wie Straßen, Schiffahrtskanäle, sonstige Hochbaumaßnahmen sowie durch bergbauliche Maßnahmen entstellter Regionen zu leisten. Dabei kann zusätzlich der Effekt genutzt werden, daß die erfindungsgemäßen Wände im Rahmen des Schallschutzes weitere Möglichkeiten zur Lärmreduzierung eröffnen. Infolge der Verwendung von nicht brennbaren Materialien bilden die erfindungsgemäßen Felsformationen einen aktiven Brandschutz und eignen sich somit besonders für den Einsatz im Dekorationsbereich. Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Kunstfelsen ist überhaupt nicht eingegrenzt, da sämtliche verwendeten Materialien schadstofffrei sind und daher überall Verwendung finden können. Die erfindungsgemäßen Produkte können wieder vollständig rückgebaut und ohne großen Aufwand zerkleinert und als Komponente einem Schotter oder Beton als Zuschlagsstoff zugefügt werden, so daß ein umweltverträgliches Recycling gegeben ist.

Durch Verwendung eines Feinbetons mit optimiertem Kornaufbau, d. h., einer Mischung aus Zement und Zuschlägen, insbesondere Sand mit einem Größtkorn unter 4 mm und einem kontinuierlichen Korngrößenspektrum bis herab zu Feinquarzsand und einem sehr hohen Feinteilgehalt wird auch ohne Rütteln eine hohe Verfestigung der Betonmatrix erreicht. Die Festigkeit wird weiterhin durch Verwendung von Glasfasern mit einem hohen Alkaliwiderstand und einem Durchmesser von mindestens 10 µm verbessert, da dieselben sich zusammen mit dem Feinquarzsand in die Zwischenräume zwischen den grobkörnigeren Zuschlagsstoffen einlagern und noch verbleibende Zwischenräume sodann durch die Zementmasse vollständig geschlossen werden können. Hierdurch ist es möglich, auf den Vorgang des Rüttelns zu verzichten, so daß sich auch Formen mit völlig unterschiedlichem Oberflächenverlauf in einen Beton-Formkörper abbilden lassen, der eine wandartige Beschaffenheit mit einer Stärke von 8 bis 20 mm aufweist. Durch diese relativ geringe Dicke kann das Gewicht eines erfindungsgemäßen Formkörpers trotz dessen hoher, mechanischer Stabilität gegenüber den bisher bekannten Kunststeinen deutlich gesenkt werden, so daß auch große Flächen felsähnlich gestaltet werden können, ohne daß hierbei schwere und dabei kaum transportfähige Blöcke entstehen. Die Erfindung profitiert hierbei davon, daß weder bei der Verarbeitung noch bei der Entsorgung von Glasfaserbeton Schadstoffe freigesetzt werden. Da Glasfasern mit einem Durchmesser von weniger als 10 µm ausgesondert werden, kann von dem fertigen Formkörper keine Gefahr für die Gesundheit von Personen ausgehen. Denn es hat sich erwiesen, daß erst Fasern mit einem Durchmesser von weniger als 3 µm für die Gesundheit kritisch sind, weil sie sich als Schwebstoffe in der Luft halten können. Der Alkaliwiderstand der verwendeten Glasfasern wird einerseits durch die Glaszusammensetzung, bspw. durch einen Anteil an Zirkonoxyd, und durch die Schlichte (= Beschichtung) erreicht. Eine derartige Glasfaser ist mit der Zementmatrix verträglich und kann daher während des Verarbeitungsprozesses von der Zementmatrix ummantelt werden. Da eine Glasfaser durch übliche mechanische Bearbeitung des Betons wie Sägen, Bohren, Brechen und Schleifen nicht in dünnere Fasern gespaltet wird, ist auch während der Verarbeitung keine Gefahr für die Gesundheit von Personen gegeben.

Als Vorbilder für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeformte Felsformationen eignen sich insbesondere Eruptiv- und/oder Sedimentgesteine wie bspw. Sandstein, Porphyr, Basalt, Keuper, Lava oder sonstige, natürliche Gesteins- oder Erdformationen.

Zur Erzielung eines besonders natürlichen Eindrucks kann in die Form zunächst Natursand und/oder Natursplit eingestreut werden.

Die Oberflächenstrukturen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sowohl durch flexible Strukturwalzen als auch durch Abdruck-Matrizen aus elastischem Material erzeugt werden.

Die Fertigung der dünnwandigen, montierbaren Bauteile erfolgt vorzugsweise im Gieß- oder Spritzverfahren. Vorwiegend werden die Bauteile in Formen hergestellt, wobei es in Sonderfällen jedoch auch möglich ist, mit einer Matrix vorbereitete und/oder im Dünnbettverfahren beschichtete Glasfasermatten mit hohem Alkaliwiderstand in Formen einzulegen oder frei zu formen.

Da für die gleichbleibende Festigkeit der erfindungsgemäßen Formkörper die Einhaltung der gewünschten Wandstärke von großer Bedeutung ist, sieht die Erfindung hierfür eine elektronische Steuerung der Körperstärke vor.

Indem als Bindemittel ein Traßzement verwendet wird, kann der pH-Wert reduziert werden, um eine Verbindung mit Wasserbauteilen und/oder einen Einsatz in Flora- und Faunabereichen zu ermöglichen.

Um eine weitere Reduzierung des Eigengewichts der erfindungsgemäßen Formkörper zu erreichen, kann der Beton mit polymeren Zusatzstoffen modifiziert werden.

Die Verwendung von Betonfarben wie bspw. Eisenoxid- und/oder Chromoxid- Pigmenten erlaubt eine besonders natürliche Farbgebung, wobei entstehende Ausblühungen sogar erwünscht sind und nicht unterdrückt werden sollten.

Weitere Fasern, wie bspw. Mineralfasern, Kohlenstoffasern, organische Fasern und/oder Metallfasern können hinzugefügt werden, wobei insbesondere Stahlfasern einerseits die Biegezugfestigkeit erhöhen und andererseits Ausfärbungen in Form von Rostflecken erzeugen, was eine naturgetreue Nachbildung von erzhaltigen Gesteinen ermöglicht.

Während in die Betonmatrix eingebettete Glasfasermatten die Festigkeit des Endprodukts erhöhen, kann ein Metallgeflecht auch als Trägerkonstruktion für die Formgebung während des Herstellungsverfahrens verwendet werden.

Die fertigen Glasfaserbeton-Formkörper müssen über einen ausreichenden Zeitraum aushärten und können sodann sowohl im Innen- wie auch im Außenbereich eingebaut werden. Hierbei ist zu beachten, daß für diese verschiedenen Anwendungsbereiche unterschiedliche Anforderungen gelten und sich das Material auch unterschiedlich verhält. Sofern die Formkörper stärkeren Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, sollte für entsprechende Dehnungsfugen ausreichende Vorsorge getroffen werden.

Die erfindungsgemäßen Formkörper sind untereinander kombinierbar und können als Ganzes oder als Bruchteil mittels einer entsprechenden Matrix verbunden bzw. zu größeren Einheiten zusammengefaßt werden. Hierbei erfolgt die Verbindung durch eine Verspannung der an den Teilenden herausstehenden Fasern.

Einbauart und hierbei verwendete Befestigungsmittel der erfindungsgemäßen Formkörper bestimmen sich nach den vorgegebenen Randbedingungen, insbesondere der am Befestigungsort vorhandenen Unterkonstruktion. Bevorzugt werden die Formkörperteile an einer Stützkonstruktion wie einer bestehenden Wand oder einem Metallgerüst angeschraubt.

Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern für künstliche Felsformatio­ nen in Form von Oberflächennachbildungen einer bestimmten Ge­ steinsart mittels einer Form und einer hydraulisch erhärtenden Masse, wobei die Form mit der hydraulischen erhärtenden Masse, welcher Fa­ sern zugefügt werden, in der nötigen Stärke ausgefüllt wird, in den Formkörper Verankerungslöcher eingeformt und/oder Metallaschen oder Befestigungsteile aus Metall zur Befestigung an einer Stützkonstruktion eingebettet oder angeklebt werden, und der Formkörper nach dem Er­ härten entformt und der Verwendungsstelle zugeführt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine flexible Form von einer natürlichen Felsformation abgeformt wird, daß als hydraulische Masse ein zementgebundener Feinbeton verwendet wird mit einem Größtkorn der Zuschlagsstoffe un­ ter 4 mm, einem Zugschlagstoff-Gemisch aus Grob-, Mittel- und Fein­ quarzsand mit einem hohen Feinteilgehalt, daß als Fasern Glasfasern mit einem hohen Alkaliwiderstand und einem Durchmesser von minde­ stens 10 µm verwendet werden, und daß der Formkörper eine wandar­ tige Beschaffenheit mit einer Stärke von 8 bis 20 mm erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Form von Eruptiv- und/oder Sedimentgesteinen wie z. B. Sandstein, Porphyr, Basalt, Keuper, Lava oder anderen natürlichen Gesteins- oder Erdformationen abgeformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines dem natürlichen Gestein entsprechenden Aussehens in die Form Natursand und/oder Natursplit eingestreut wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenstrukturen von der flexiblen Form mit Strukturwalzen und/oder mit Abdruck-Matrizen aus elastischen Materia­ lien aufgebracht werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die hydraulisch erhärtende Masse nach Vermischung mit den Zuschlagstoffen und den Fasern auf die Form aufgespritzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die gewünschte Wandstärke durch eine elektronische Steuerung der Körperstärke möglichst exakt eingehalten wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Bindemittel ein Traßzement verwendet wird, um den pH-Wert zwecks Verbindung mit Wasserbauteilen und/oder Einsatz in Flora- oder Faunabereichen zu reduzieren.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Beton mit polymeren Zusatzstoffen modifiziert wird, um das Eigengewicht eines Formkörpers zu reduzieren.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Betonfarben wie bspw. Eisenoxid- und/oder Chromoxid-Pigmenten, wobei die Farbintensität des damit pigmentierten Betons von der Pigmentierungshöhe, dem Wasserzementwert, der Ze­ menteigenfarbe, der Härtungstemperatur und dem Einfluß der Schalung und Nachbehandlung abhängt, und wobei entstehende Ausblühungen erwünscht sind und nicht unterdrückt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mineralfasern, Kohlenstoffasern, organische Fasern und/oder Metallfasern hinzugeführt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Stahlfasern zur Erhöhung der Biegezugfe­ stigkeit und Ausfärbung von Eisenoxid in Form von Rostflecken mit der entsprechenden Antik-Patina.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Glasfasern in Mattenform in die Matrix eingebettet werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Trägerkonstruktion für die Formgebung ein Me­ tallgeflecht verwendet wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur durch Absäuern, Auswa­ schen, Sandstrahlen und/oder Spritzen nachbearbeitet wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Silikatfarben und/oder andere Farben unter Beach­ tung der Herstellervorschriften und nach vorheriger Hydrophobierung insbesondere auf der Basis von Kieselsäureverbindungen zur Farbge­ bung und/oder Texturnachbildung aufgespritzt werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formkörpernachbildungen mit Drehsteck-, Einsatz-, Hohlraum- und/oder Leichtbetonankern und/oder mit Einschlag- und/oder Nylondübeln, gegebenenfalls mittels vorzugsweise über Ge­ windestabstücke geschobener Abstandhalter befestigt werden, wobei bevorzugt Schraubelemente mit Innengewinde Verwendung finden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß einzelne Formkörperteile durch eine Betonmatrix, vorzugsweise mit eingebetteten Glasfasermatten, und/oder durch einen Kleber, vorzugsweise einen Zweikomponentenkleber, miteinander ver­ bunden werden.

18. Formkörper zur Herstellung künstlicher Felsformationen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17.