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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf ein Baumaterial und insbesondere auf eine Formulierung von Feinzuschlagstoffen unter Verwendung von abgebrochenen Materialien. Beschreibung des Standes der Technik Feinzuschlagstoffe spielen bei der Herstellung von Beton, Mörtel und anderen Baumaterialien eine wesentliche Rolle. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Lücken zwischen den größeren Zuschlagstoffpartikeln zu füllen und so die Verarbeitbarkeit, Festigkeit und Haltbarkeit des Endprodukts zu verbessern. Die Nachfrage nach Feinzuschlagstoffen ist mit dem Wachstum der Bauindustrie erheblich gestiegen, was zu umfangreichen Ausgrabungen natürlicher Sandvorkommen geführt hat, was wiederum erhebliche ökologische und wirtschaftliche Folgen hatte.
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Darüber hinaus ist die Verwendung von natürlichem Sand als Feinsand mit Problemen verbunden, die sich unter anderem negativ auf Flussökosysteme auswirken, da der Abbau häufig mit dem Ausbaggern von Flussbetten verbunden ist. Dieser Prozess führt zur Zerstörung von Lebensräumen, zu einer Verschlechterung der Wasserqualität und zu einem erhöhten Überschwemmungsrisiko in angrenzenden Gebieten. Darüber hinaus erhöht der Transport von Sand aus abgelegenen Gebieten zu Baustellen aufgrund der langen Transportwege die Kohlenstoffemissionen.
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Um diese Umweltprobleme zu mildern und nachhaltigere Baupraktiken zu fördern, besteht jedoch ein wachsender Bedarf an der Erforschung alternativer Quellen für Feinzuschlagstoffe. Eine mögliche Quelle ist die Verwendung von Abbruchmaterialien, darunter Materialien, die beim Abriss alter Gebäude und Bauwerke gewonnen wurden. Diese Materialien werden häufig als Abfall entsorgt, was zu Deponieproblemen beiträgt und wertvolle Ressourcen verschwendet.
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Es besteht daher Bedarf an einer Formulierung, die die Einschränkungen des Stands der Technik effizienter überwinden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sehen eine Formulierung aus Feinzuschlagstoffen vor, wobei die Formulierung Folgendes umfasst: ein Betonmaterial; ein Abbruchmaterial in einem Anteil von 0,2 % bis 31 % Feinzuschlagstoffen; und 0,6 % in das Betonmaterial eingearbeitete Fasern, wobei die Fasern als Zusatzstoff hinzugefügt werden, um die Wärme- und Schalldämmeigenschaften der Formulierung zu verbessern.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung stellen ein Herstellen einer Formulierung aus Feinzuschlagstoffen bereit, das die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines Betonmaterials, Einarbeiten von abgebrochenen Materialien in einem Anteil im Bereich von 0,2 Prozent (%) bis 31 Prozent (%) der Feinzuschlagstoffgröße als Ersatz für einen Teil der Feinzuschlagstoffe im Betonmaterial, Hinzufügen von 0,6 Prozent (%) Fasern als Zusatzstoff zum Betonmaterial und Mischen des Betonmaterials, der abgebrochenen Materialien und der Fasern, um die Formulierung zu erhalten.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können je nach ihrer besonderen Konfiguration eine Reihe von Vorteilen bieten. Erstens können Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung eine Formulierung von Feinzuschlagstoffen unter Verwendung von abgebrochenen Materialien für den Bau von Gebäuden bereitstellen.
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Als nächstes können Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung eine Formulierung aus Feinzuschlagstoffen bereitstellen, die umweltfreundlich ist.
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Als nächstes können Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung eine kostengünstige Formulierung feiner Zuschlagstoffe bereitstellen.
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Als nächstes können Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung eine nachhaltige Formulierung von Feinzuschlagstoffen bereitstellen.
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Als nächstes können Ausführungsformen der vorliegenden Anwendung eine Herstellung einer Formulierung feiner Zuschlagstoffe bereitstellen, das leicht reproduzierbar ist.
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Das Vorstehende ist eine vereinfachte Zusammenfassung, um ein Verständnis einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Diese Zusammenfassung ist weder eine umfassende noch eine erschöpfende Übersicht der vorliegenden Erfindung und ihrer verschiedenen Ausführungsformen. Die Zusammenfassung stellt ausgewählte Konzepte der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vereinfachter Form als Einführung in die detailliertere Beschreibung dar, die unten dargestellt ist. Es ist klar, dass andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich sind, indem allein oder in Kombination ein oder mehrere der oben dargelegten oder unten detailliert beschriebenen Merkmale verwendet werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung umfasst die bevorzugte beste Ausführungsform einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Aus dieser Beschreibung der Erfindung wird deutlich, dass die Erfindung nicht auf diese dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass die Erfindung auch eine Vielzahl von Modifikationen und Ausführungsformen umfasst. Daher sollte die vorliegende Beschreibung als illustrativ und nicht als einschränkend angesehen werden. Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Konstruktionen anfällig ist, sollte klar sein, dass es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die offenbarte spezifische Form zu beschränken, sondern dass die Erfindung im Gegenteil alle Modifikationen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente abdecken soll, die in den Geist und Umfang der Erfindung fallen, wie in den Ansprüchen definiert.
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In jeder hierin beschriebenen Ausführungsform können die offenen Begriffe „umfassend“, „umfasst“ und dergleichen (die synonym zu „einschließlich“, „aufweisend®“ und „gekennzeichnet durch“ sind) durch die jeweiligen teilweise geschlossenen Ausdrücke „im Wesentlichen bestehend aus“, „besteht im Wesentlichen aus“ und dergleichen oder die jeweiligen geschlossenen Ausdrücke „bestehend aus“, „besteht aus“ und dergleichen ersetzt werden. ([B
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Die hier verwendeten Singularformen „ein“, „eine“ und „der, die, das“ bezeichnen sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl, sofern nicht ausdrücklich angegeben ist, dass sie nur die Einzahl bezeichnen.
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Eine Formulierung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Formulierung 100 kann unter Verwendung von Abfall und recyceltem Material hergestellt werden, um eine vielversprechende Entwicklung in nachhaltigen Baupraktiken darzustellen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 in Baumaterialien wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Straßenmaterialien, Straßenbaumaterialien, Bausteinen usw. verwendet werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Baumaterialien umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Techniken und/oder später entwickelter Technologien.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 in verschiedene Formen gebracht werden, um einen Straßenblock oder einen Baustein zu bilden. Die verschiedenen Formen können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine Sternform, eine runde Form usw. sein, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von verschiedenen Formen umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Technik und/oder später entwickelter Technologien.
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Das Betonmaterial 102 kann in angemessenen Mengen vorgemischt werden, um eine strukturelle Grundlage der Formulierung 100 zu bilden, und kann für deren Festigkeit und Haltbarkeit verantwortlich sein. Die angemessenen Mengen und Zusammensetzungen der Elemente des Betonmaterials 102 können in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sorgfältig kalibriert werden, um die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Leistung der Formulierung 100 zu erreichen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 Abbruchmaterialien 104 in einem Anteil von 0,2 Prozent (%) bis 31 Prozent (%) eines Feinzuschlagstoffs umfassen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Abbruchmaterialien 104 aus verschiedenen Quellen stammen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Baustellen und Abbruchstellen, Holzverarbeitungsbetriebe, Fabrikabfallanlagen, Baumschnitt oder -fällung, industrielle Verarbeitungsanlagen und so weiter. Die Abbruchmaterialien 104 können eine breite Palette von Materialien umfassen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Holzabfälle, Sägemehl, Betonschutt, Ziegelschutt, Keramikfragmente, Holz, Papier, Metall, Isolierung, Glas und so weiter. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Abbruchmaterialien 104 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Technik und/oder später entwickelter Technologien.
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Die abgebrochenen Materialien 104 können in einer vordefinierten Partikelgröße hinzugefügt werden, die auf die spezifischen Anforderungen des Betonmaterials 102 zugeschnitten ist. Diese Partikelgröße kann je nach beabsichtigter Anwendung und gewünschten Eigenschaften gemäß den Bauanforderungen variieren. Beispielsweise können die Partikel der abgebrochenen Materialien 104 von fein bis grob reichen, um ein Gleichgewicht zwischen struktureller Verstärkung und Verarbeitbarkeit während des Bauprozesses zu erreichen. Die Größe der Partikel der abgebrochenen Materialien 104 kann typischerweise in einem Bereich von 1 Millimeter bis 20 Millimeter liegen, was eine effektive Integration in die Betonmischung ermöglicht. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Größe der Partikel der abgebrochenen Materialien 104 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Techniken und/oder später entwickelter Technologien.
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Die abgebrochenen Materialien 104 können strategisch als Ersatz für die Feinzuschlagstoffe in das Betonmaterial 102 eingearbeitet werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die aus abgebrochenen Materialien 104 gewonnenen Feinzuschlagstoffe mit einem geringeren CO2-Fußabdruck hergestellt werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die unter Verwendung von abgebrochenen Materialien 104 hergestellten Feinzuschlagstoffe zu nachhaltigen und umweltverträglichen Baupraktiken beitragen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verringert eine Verwendung der abgebrochenen Materialien 104 als Hauptbestandteil der Feinzuschlagstoffe die mit der natürlichen Sandgewinnung verbundenen Umweltauswirkungen, verringert die Erschöpfung natürlicher Ressourcen und minimiert den Abfall in der Bauindustrie.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die abgebrochenen Materialien 104 in einem Anteil von 0,2 % bis 31 % des Feinzuschlagstoffs in das Betonmaterial 102 zur Herstellung der Formulierung 100 gegeben werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jeden Anteil der abgebrochenen Materialien 104 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Techniken und/oder später entwickelter Technologien. Diese Integration kann die Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung der Partikel in den abgebrochenen Materialien 104 umfassen, um ein Verstärkungspotenzial zu maximieren und gleichzeitig die allgemeine strukturelle Integrität und Festigkeit der Formulierung 100 aufrechtzuerhalten. Durch die Kontrolle der Partikelgröße und -verteilung können die abgebrochenen Materialien 104 zu einer nachhaltigen und effizienten Nutzung von Abfallressourcen in der Bauindustrie beitragen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Faser 106 als Zusatzstoff hinzugefügt werden, um die thermischen und akustischen Isolationseigenschaften der Formulierung 100 zu verbessern. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die als Zusatzstoff hinzugefügte Menge der Faser 106 0,6 % betragen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede beliebige Menge der Faser 106 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter und/oder später entwickelter Technologien.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Bestandteilen der Formulierung 100 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Technik und/oder später entwickelter Technologien. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Faser 106 dem Bindemittel 110 Verstärkungsfestigkeit verleihen. Die Faser 106 kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Stahlfaser, Polypropylenfaser, Glasfaser, Asbestfaser, Kohlenstofffaser usw. sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Faser 106 eine synthetische Faser sein. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Faser 106 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Technik und/oder später entwickelter Technologien.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 außerdem einen Wasserreduzierer 108 umfassen, der die Abbindegeschwindigkeit der Formulierung 100 verlangsamen kann. Der Wasserreduzierer 108 kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Wasserverzögerer, ein Lignosulfonat, eine Hydroxycarbonsäure , ein hydroxyliertes Polymer, ein Salz von Melaminformaldehydsulfonat usw. sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Wasserreduzierer 108 ein Superplastifikator sein. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Wasserreduzierer umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter und/oder später entwickelter Technologien.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Betonmaterial 102 eine Mischung aus einem Bindemittel 110, chemischen Zusatzstoffen, mineralischen Zusatzstoffen, Sand, Wasser usw. umfassen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bindemittel 110 eine Bindungseigenschaft der Formulierung 100 erhöhen. Das Bindemittel 110 kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Vinylbindemittel, ein Papierbindemittel, ein Polymaterialbindemittel, ein Asphaltbindemittel usw. sein, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Bindemittel 110 Zement sein. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jede Art von Bindemittel 110 umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Technik und/oder später entwickelter Technologien.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 durch Spannungseigenschaften charakterisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Spannungseigenschaften Haltbarkeitstests und Mikrocharakterisierungen sein. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen alle Spannungseigenschaften umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Techniken und/oder später entwickelter Technologien. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Zieldruckfestigkeit (fck) auf 30 Megapascal (MPa) festgelegt werden . Um diese Festigkeit zu erreichen, kann eine Verstärkungsstrategie drei Hauptstäbe mit jeweils 10 Millimeter Durchmesser umfassen, die strategisch im Strukturelement platziert werden. Diese Hauptstäbe können integral sein, um einer aufgebrachten Last standzuhalten und die notwendige strukturelle Robustheit sicherzustellen. Zusätzlich wurden drei Verteilungsstäbe mit demselben Durchmesser von 10 Millimetern eingebaut, wodurch die Tragfähigkeit und die allgemeine strukturelle Integrität verbessert werden. Der Abstand zwischen diesen Stäben kann von Mitte zu Mitte bei 150 Millimetern gehalten werden, wodurch eine optimale Verteilung und Ausrichtung der Verstärkung im gesamten Strukturelement sichergestellt wird. Diese durchdachte Verstärkungskonfiguration kann entscheidend dazu beitragen, die vorgeschriebenen Festigkeitsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig die strukturelle Stabilität und Langlebigkeit sicherzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Formulierung 100 einem Festigkeitstest unterzogen werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Festigkeitstest eine Zugfestigkeit und eine Druckfestigkeit umfassen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen jegliche Festigkeitstests umfassen oder anderweitig abdecken, einschließlich bekannter, verwandter Techniken und/oder später entwickelter Technologien.
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Ein Herstellen 200 der Formulierung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In Schritt 202 kann die Formulierung 100 durch Hinzufügen des Betonmaterials 102 hergestellt werden.
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In Schritt 204 kann die Formulierung 100 die abgebrochenen Materialien 104 in einem Anteil zwischen 0,2 % und 31 % als Ersatz für einen Teil des Feinzuschlagstoffs im Betonmaterial 102 enthalten.
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In Schritt 206 kann die Formulierung 100 durch Hinzufügen von 0,6 % Faser 106 als Zusatzstoff zum Betonmaterial 102 hergestellt werden.
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In Schritt 208 kann die Formulierung 100 durch Mischen des Betonmaterials 102, der abgebrochenen Materialien 104 und der Fasern 106 hergestellt werden, um die Formulierung 100 zu erhalten.
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In Schritt 210 kann die Formulierung 100 gesiebt werden, um die für Feinzuschlagstoffe geeignete Partikelgrößenverteilung zu erreichen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Sieben anwendungsspezifisch sein, um die Eignung für die Verwendung in Baumaterialien zu verbessern. In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Durchmesser der Siebe zwischen 200 und 450 Millimetern liegen.
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In Schritt 212 kann die Formulierung 100 für den Haltbarkeits- und Mikrocharakterisierungstest charakterisiert werden.
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Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit den derzeit als am praktischsten erachteten und vielfältigsten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken soll, die im Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche liegen.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, offenzulegen und es auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Geräten oder Systemen und der Durchführung von darin enthaltenen Methoden. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist in den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele enthalten, die dem Fachmann einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Umfang der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht vom Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente Strukturelemente enthalten, die sich jedoch wesentlich vom Wortlaut der Ansprüche unterscheiden.