DE10245470A1

DE10245470A1 - Wärmeisolierung aus Kunststoffschaum

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Publication number: DE10245470A1
Application number: DE10245470A
Authority: DE
Original assignee: SKUMTECH AS; SKUMTECH AS OSLO; Fagerdala World Foams AB
Current assignee: SKUMTECH AS; SKUMTECH AS OSLO; Fagerdala World Foams AB
Priority date: 2002-09-28
Filing date: 2002-09-28
Publication date: 2004-04-08

Abstract

Nach der Erfindung werden großformatige und/oder mehrschichtige Segmente für verschiedene Anwendungen, insbesondere für eine Tunnelisolierung oder Fahrbahnisolierung oder Fassadenisolierung, aus einem wärmeisolierenden Schaum gefertigt, wobei vorzugsweise Aluminiumplättchen in den Schaum einextrudiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft Kunststoffschaum für eine Wärmeisolierung.
Kunststoffschaum ist als Wärmeisolierung seit langem bekannt. Es gibt Wärmeisolierung in Form von Platten oder als Formteile oder in Form von Bahnen
Zumeist findet für Platten Polystyrol als Kunststoff Verwendung. Für Rohrisolierungen findet überwiegend Polyethylen Verwendung
Der Kunststoff kann durch Extrudieren in die Schaumform gebracht werden. Dabei entstehen Extrusionsstränge in der gewünschten Dicke, die zu Platten auf ein gewünschtes Maß abgelängt werden. Übliche Längenmaße für bekannte Polystyrolplatten sind 1250mm, 2500 mm, 2600mm.
Ein übliches Breitenmaß für bekannte Polystyrolplatten ist 600 mm.
Die Dicke der durch Ablängen entstehenden Platten orientiert sich an der gewünschten Isolierungswirkung. Üblich sind Dicken bis 150 mm. Es können aber auch größere Dicken erzeugt werden.
Die häufigst vorkommenden Dicken sind 40mm, 60mm, 80mm, 120mm.
Es ist auch bekannt, mehrere Platten aufeinanderzuschichten und miteinander zu einer neuen Platte zu verbinden.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Wärmeisolierung zu verbessern. Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß der Kunststoffschaum mit wärmereflektierenden Plättchen oder Flocken, insbesondere mit Metallfolienflocken und noch weiter bevorzugt mit Aluminiumflocken versehen ist.
Von Vorteil kann es dabei sein, die Wärmeisolierung mehrschichtig oder einschichtig auszubilden.
Darüber hinaus kann es von Vorteil sein, Polyethylen und Polypropylen als Kunststoff für plattenförmige Wärmeisolierung aus Schaum zu verwenden.
Die erfindungsgemäßen Schaumstoffmaterialien werden wahlweise auf Tunnelisolierungen angewendet.
Die Tunnelisolierung ist in nördlichen Regionen und Gebirgsregionen wichtig.
Der Grund ist das aus dem Gebirge austretende Wasser. Selbst im Winter tritt aufgrund der Erdwärme Wasser aus dem Gebirge aus. Das austretende Wasser gefriert, wenn die Lufttemperatur entsprechend niedrig ist. Es kommt leicht zu einer gefährlichen Eisbildung. Das Eis kann Unfälle, auch tödliche Unfälle verursachen. Besonders gefährlich sind Eiszapfen, die sich lösen und auf die Fahrzeuge fallen. Eine ähnliche Verkehrsgefährdung geht von vereisten Fahrbahnen aus.
Das austretende Wasser ist dann kein Problem, wenn der für den Tunnel in das Gebirge gebrochene Hohlraum mit einem Ausbau versehen ist. Der Ausbau sichert die Tunnelöffnung. Mit dem Ausbau wird zugleich auch das Wasserproblem gelöst.
Das Wasserproblem ist bei Tunneln ohne Ausbau ungelöst. Tunnel ohne Ausbau kommen in festen Gebirgsformationen vor. Das Gebirge besitzt eine ausreichend Eigenfestigkeit. Man spricht vom standfesten Gebirge.
In derartigen Tunneln tritt das Wasser aus Spalten und Klüften.
Es ist deshalb bekannt, dem Wasserproblem mit einer Folienabdichtung und Drainage zu begegnen. Die Folienabdichtung wird im Tunnel montiert und leitet das Wasser vom Tunnelfirst am Gebirgsausbruch entlang zur Tunnelsohle. Dort fließt das Wasser bei entsprechender Neigung ab.
Die Folienabdichtung kann das Eisproblem allerdings nicht allein lösen. Es ist zusätzlich eine Wärmeisolierung vorgesehen. Die Wärmeisolierung kann zugleich eine Abdichtungswirkung besitzen, die einen besondere Folienabdichtung entbehrlich macht.
Die Wärmeisolierung wird so ausgelegt, daß das austretende Wasser nicht gefrieren kann.
Es ist bekannt, die Wärmedämmung aus Kunststoffschaumsegmenten zusammenzusetzen. Die Kunststoffschaumsegmente können aus unterschiedlichen Schäumen bestehen. Die Eigenschaften der Schäume sind von der Beschaffenheit abhängig und demzufolge unterschiedlich.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Kunststoffschaum auszuwählen, der besonders wirtschaftlich ist und dessen Beschaffenheit der Situation im Tunnel vorteilhaft angepaßt ist.
Die Erfindung hat für die Segmente Polyethylen (PE) als Kunststoff ausgewählt und in besonderer Weise wärmeisolierend ausgebildet.
Das PE wird zum Schäumen in einem Extruder plastifiziert und mit Treibmittel vermischt. Anschließend wird die entstandene Schmelze durch ein Extrusionswerkzeug/Düse ausgetragen. Eine Aufgabe des Extrusionswerkzeuges/Düse ist der Aufbau eines ausreichenden Druckes. Mit Austreten der Schmelze aus dem Extrusionswerkzeug/Düse fällt der Druck und das Treibmittel in der Schmelze schäumt auf. Durch fortlaufendes Austreten von Schmelze entsteht ein Schaumstrang..
Das PE wird granulatförmig und in Mischung mit Zuschlägen in den Extruder aufgegeben. Darüber hinaus kann das zur Schaumherstellung erforderliche Treibmittel als chemisches Treibmittel ganz oder teilweise mit dem Kunststoff-Rohstoff aufgegeben werden.
Das Treibmittel kann auch ganz oder teilweise im Wege der Direktbegasung aufgegeben werden.
Als Treibmittel kommen vorzugsweise physikalische Treibmittel, auch Treibmittelmischungen, in Betracht.
Zu den Zuschlägen gehören wahlweise Stabilisatoren, Nukleierungsmittel, Farben, Gleitmittel, Flammschutzmittel, Alterungsschutzmittel, Antistatika, Trennmittel, Tenside und Füllstoffe.
Die Schaumbildung wird auch beeinflußt von der Homogenisierung des Materials, von der Dispergierung, von der Temperaturführung im Extruder und im Werkzeug und von den Druckverhältnissen im Extruder und im Werkzeug bzw. vor dem Werkzeug.
Wahlweise wird ein Schaum mit einer durchschnittlichen Zellgröße erzeugt. Die durchschnittliche Zellgröße(Durchmesser) liegt zwischen 0,5 und 0,8 mm. Große Zellen können auch 1mm bis 2 mm Durchmesser aufweisen.
Vorzugsweise hat der Schaum eine Geschlossenzelligkeit von mindestens 90% aus. Die Geschlossenzelligkeit wird nach DIN gemessen.
Der gewünschte Schaum aus Polyethylen oder Polypropylen läßt sich sowohl mit Propan als auch mit Butan und mit Isobutan oder Pentan oder Mischungen davon erreichen. Es kann aber auch Kohlendioxid als Treibmittel für das Schäumen von Polypropylen verwendet werden.
Die besondere Wärmeisolierung wird mit Aluminiumplättchen/Flocken kleiner Abmessungen erreicht, die mit dem PE in den Extruder aufgegeben werden. Die Abmessungen der Aluminiumplattchen sind so gewählt, daß sie in den Zellwänden bleiben und dort eine Reflektion der Wärmestrahlung verursachen. Die Aluminiumplättchen besitzten vorzugsweise einen Durchmesser der kleiner als der Zelldurchmesser ist. Auch bei Plättchen, deren Fläche von einer Kreisfläche abweicht, wird von einem Durchmesser gesprochen. Dann kann die tatsächliche Fläche ermittelt werden und bezieht sich die Durchmesserangabe auf eine gleich große Kreisfläche wie die Plättfläche. Wahlweise kann der Durchmesser auch geringer als der Zelldurchmesser sein, z.B. 50 % oder 25% vom Zelldurchmesser.
Je nach Zelldurchmesser können die Plättchen z.B. einen Durchmesser bis 0,15 mm oder bis zu 0,1 mm oder bis zu 0,08 mm oder bis zu 0,05 mm oder bis zu 0,03 mm oder bis zu 0,02 mm aufweisen.
Als Zelldurchmesser wird ein mittlerer Durchmesser aller Zellen angesehen. Der mittlere Durchmesser berücksichtigt sowohl Zellen unterschiedlicher Größe als auch Zellen, die nicht genau kugelförmig sind.
Die Dicke bzw. der Durchmesser der Aluminiumplättchen/Flocken ist vorzugsweise geringer als die Dicke der Zellwand bzw. als der Durchmesser der Zellen im Kunststoffschaum. Bei geringerem Durchmesser können die Plättchen ganz vom Kunststoff eingeschlossen werden. Wahlweise ist die Dicke bzw. der Durchmesser der Plättchen/Flocken mindestens 10% oder mindestens 30% oder mindestens 50% geringer als die Dicke der Zellwand bzw. als der Durchmesser der Zellen im Schaum.
Die Plättchen/Flocken werden wahlweise als Zuschlag in den Extruder aufgegeben oder es wird ein Kunststoff-Compound, insbesondere ein PE- oder PP-Compound, mit den gewünschten Plättchen/Flocken bezogen und in den Extruder eingesetzt. Das Compound erleichtert die Verarbeitung der Plättchen/Flocken.
Die Tunnelisolierung wird vorzugsweise aus Einzelteilen/Elementen zusammengesetzt. Diese Teile werden Paneele oder Segmente genannt. Im folgenden wird von Segmenten gesprochen. Das schließt alles ein.
Obwohl die gewünschte Segmentdicke zumeist zwischen 30 und 70 mm liegt wird, wird vorzugsweise eine maximal Dicke des bahnenförmigen Schaumstranges von höchstens 30 mm oder höchstens 20 eingehalten. Vorzugsweise liegt die Dicke zwischen 10 und 15 mm. Mit der erfindungsgemäßen Schaumstrangdicke wird ein mehrschichtiger Aufbau der Segmente erforderlich. Das erscheint rückschrittlich, weil der mehrschichtige Aufbau einen zusätzlichen Fertigungsaufwand beinhaltet. Die Erfindung hat erkannt, daß die Extrusion eines einschichtigen Materials leicht zu einer ungünstigen, insbesondere zu große, Zellbildung führt. Die Isolierungswirkung verringert sich. Die Erfindung kontrolliert bei schwierigen Kunststoffen die Zellbildung durch Reduzierung der Schichtdicke. Zur Erreichung der gewünschten Enddicke werden mehrere Schichten miteinander verbunden. Dadurch entsteht der mehrschichtige Aufbau. Dieser Aufwand kompensiert die Nachteile schlechter Zellbildung.
Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten werden vorzugsweise aufeinander kaschiert. Die Kaschierung erfolgt durch Erwärmung der Schichten auf Schweißtemperatur. Wahlweise dient zur Erwärmung ein Heißluftgebläse. Günstig ist es, die Kaschierung durch Aufextrudieren einer Zwischenschicht zu bewirken. Dabei wird gleichartiges Material mittels eines geeigneten Extruders dünn auf eine der Schichten aufgetragen, um anschließend die nächste Schicht darüber zu legen. Der Wärmeinhalt und das Temperaturniveau des aufextrudierten Materials ist zumeist ausreichend, um eine die Schweißflächen anzuschmelzen. Wo der Wärmeinhalt bzw. das Temperaturniveau für ein Anschmelzen nicht ausreicht, wirkt die aufextrudierte Schmelze als Kleber. Dabei kann die aufextrudierte Schmelze als sogenannter Hot-Melt-Kleber angesehen werden.
Vorteilhafterweise können die Berührungsfllächen der miteinander zu verbindenden Schichten beim Aufextrudieren der Zwischenschicht besonders schonend behandelt werden. Überraschenderweise beeinträchtigt die Kaschierung die Qualität der Segmente nicht. Vielmehr entsteht an den Kaschierflächen eine Materialverfestigung. Die Segmente werden verstärkt.
Bei der Kaschierung mit Heißluft liegt die Temperatur des Heizmediums zum Teil erheblich höher als die Schweißtemperatur des Schaumes, um trotz der Bewegung des Schaumes gegenüber der Heizeinrichtung einen ausreichenden Wärmefluß zu sichern. Zum Beispiel kann die Heißluft eine Temperatur von etwa 350 Grad Celsius besitzen, wenn der Schaum gegenüber dem ortsfesten Heißluftgerät mit einer Geschwindigkeit von 10 m pro Minute bewegt wird. Bei höherer Geschwindigkeit muß die Temperatur erhöht werden. Bei geringerer Geschwindigkeit kann die Temperatur verringert werden.
Die Kaschierung kann dadurch erfolgen, daß ein oder mehrere bahnenförmige Schaumstränge erzeugt und zu Rollen aufgewickelt werden. Anschließend werden die Schaumstränge von den Rollen abgezogen und nach der oben beschriebenen Erwärmung ihrer Berührungsflächen aufeinandergedrückt. Je nach Dicke der Stränge werden 4 bis 5 Stränge miteinander durch Kaschierung verbunden. Je nach dieser Strangzahl sind bei Verwendung von Heißluft 3 bis 4 Blasköpfe erforderlich, die in geringem Abstand die Heißluft gegen den sich bewegenden Schaum blasen.
Die Schaumstränge können einzeln oder gemeinsam mit einem Rollenpaar von den Vorratsrollen abgezogen werden. Die Blasköpfe ragen dabei zwischen die Schaumstränge, möglichst dicht bis an das Rollenpaar.
Alternativ oder zusätzlich wird das Raumgewicht des Kunststoffschaumes in bestimmten Grenzen gehalten, vorzugsweise unter 40 kg pro Kubikmeter und noch weiter bevorzugt unter 30 kg pro Kubikmeter. Je geringer das Raumgewicht des Schaumes bei gleichbleibender Zellqualität ist, desto besser ist die Isolierungswirkung des Schaumes.
Das erfindungsgemäße Schaummaterial ist flexibel und hat mit den allen oben beschriebenen Maßnahmen einen überraschend geringen Wärmeleitfaktor von 0,031 bis 0,036 W/mK. Gemessen wird dabei an der mittleren Temperatur zwischen minus 5 Grad Celsius und plus 40 Grad Celsius. Minus 5 Grad Celsius und plus 40 Grad Celsius sind die an Tunneln im Mittel vorkommenden Temperaturen.
Die Isolierungswirkung des erfindungsgemäßen Schaummaterials ist damit um einiges besser als die Isolierungswirkung aller anderen bekannten Schaummaterialien für die Tunnelisolierung, die durch Extrudieren hergestellt werden.
Aus dem erfindungsgemäßen Material werden Segmente hergestellt, die wahlweise für die Firstisolierung in einem Tunnel vorgesehen sind. Dabei sind beliebige Längen herstellbar. Die Länge hat jedoch aus praktischen Gründen Handhabungsgrenzen. Das gleiche gilt für die Breite der Segmente. Von Hand handhabbar sind Längen bis maximal 20 m, vorzugsweise bis maximal 15m und noch weiter bevorzugt 7m vorgesehen. Von Hand handhabbar sind Breiten von 5 m oder 3 m oder 2 m oder 1,5 m oder kleiner bzw. gleich 1,1 m oder 0,6 m.
Übliche Polystyrolschaumplatten für den Hochbau besitzen dagegen eine an anderer Stelle beschriebene Länge und Breite. Diese Platten entstehen durch Extrudieren von Schaumsträngen, deren Breite (abgesehen von einem notwendigen Übermaß für eine Konfektionierung) 0,6 m beträgt.
Wahlweise können mehrere einschichtige oder mehrschichtige Platten bzw. Ausgangs-Segmente für die Tunnelisolierung zu einem großformatigen, erfindungsgemäßen Segment zusammen gesetzt werden. Das geschieht dann vorzugsweise dadurch, daß Ausgangs-Segmente an den Rändern aneinandergesetzt und miteinander verschweißt werden. Das Verschweißen erfolgt unter Erwärmung und anschließendem Aneinanderdrücken der Schweißflächen. Die Erwärmung erfolgt mittels Heißluft oder mittels aufextruderter Zwischenschichten wie bei dem oben beschriebenen Kaschieren. Es kann aber auch Wärmestrahlung oder Kontaktwärme eingesetzt werden. Die Kontaktwärme wird mittels eines Heizschwertes oder eines Heizschuhes oder einer Heißrolle oder eines Heizkeiles oder dergleichen erzeugt. Durch das Verschweißen entstehen die erfindungsgemäß vorgesehenen größeren Formate. Überraschenderweise bewirken die entstehenden Schweißnähte eine wesentliche Verstärkung der Konstruktion. Je schmaler die Ausgangssegmente sind, desto mehr Schweißnähte entstehen und desto größer wird die Verstärkung. Besonders vorteilhafte Eigenschaften entstehen bei einer Breite der Ausgangssegmente von höchstens 1,1 m.
Wahlweise kann auch eine Klebung an die Stelle der Schweißung treten. Geeignete Kleber sind Hot-Melt-Kleber.
Vorzugsweise werden die Ausgangssegmente für die erfindungsgemäß vorgesehenen großen Formate an den Längsseiten aneinander gesetzt. Die Ausgangssegmente liegen dabei mit ihrer Längsachse quer zur Längsachse der entstehenden großen Formate.
Die Breite der erfindungsgemäß vorgesehenen großen Formate wird vorzugsweise allein durch die Länge der Ausgangssegmente bestimmt. Zur Änderung der Breite erfolgt deshalb vorzugweise eine Änderung der Länge der Ausgangssegmente. Das geschieht nach dem Extrudieren durch entsprechendes Ablängen der extrudierten Schaumstränge.
Die erfindungsgemäßen flexiblen Segmente werden für den Tunnelbau vorzugsweise so gefertigt, daß sie noch von Hand verformbar sind. Infolgedessen können die Segmente flach liegend und günstig transportiert werden und beim Einbau von Hand in die gewünschte Form gebracht/gebogen werden. Die einem Monteuren bei der Verformung von Hand zumutbare Belastung ist beschränkt und liegt derzeit bei 30 kg. Bei größeren und dickeren Segmenten kann zumutbare Belastung für jeden Monteur dadurch eingehalten werden, daß mehrere Monteure tätig werden.
Die erfindungsgemäßen großformatigen Segmente werden wahlweise mittels Schrauben, Bolzen oder Ankern innen am Tunnelausbau befestigt. Der Tunnelausbau wird zumeist durch eine in dem Gebirgsausbruch gegossene Betonschale gebildet.
Wahlweise findet eine Befestigung der erfindungsgemäßen Segmente an einer vorher fertig gestellten Betonschale statt. Dazu eignen sich die oben beschriebenen Befestigungsmittel.
Wahlweise werden die erfindungsgemäßen Segmente bei der Herstellung der Betonschale angegossen. Das geschieht dadurch, daß die Segmente in die Schalung für die Betonschale eingelegt werden. Als Schalung dient in der Regel im Tunnel ein Schalungswagen. Zu der Schalung gehört eine Innenschalung, die dem gewünschten freien Tunnelquerschnitt angepaßt ist. Aufgrund der Ausbildung als Wagen ist die Schalung in Längsrichtung des Tunnels verfahrbar und muß nicht immer neu aufgebaut werden.
Für die Montage werden die erfindungsgemäßen Segmente wahlweise auf den Schalungswagen aufgelegt. Dann wird der Beton ein den verbliebenen Formhohlraum der Schalung gepumpt. Der eingefüllte Beton legt sich an die Segmente an. Eine Verbindung zwischen den Segmenten und dem Beton entsteht durch die oben beschriebenen Befestigungsmittel und/oder durch einen aufgebrachten Haftvermittler und/oder durch eine behandelte Oberfläche der Segmente.
Auf die Befestigungsmittel wird unten im Zusammenhang mit einer anderen Anwendung der Segmente noch eingegangen.
Die Anzahl der Befestigungsstellen kann schwanken. Die notwendige Anzahl hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zumeist ist eine einzige Befestigungsstelle pro Quadratmeter ausreichend. Die Anzahl der Befestigungsstellen kann aber auch auf 2 oder auf 3 pro Quadratmeter erhöht werden.
Der erwähnte Haftvermittler wird wahlweise in Form eines Anstriches aufgebracht. Der Haftvermittler kann seinerseits ganz oder teilweise aus Kunststoff bestehen. Von Vorteil können reaktive Kunststoffe sein, die nach dem Anstrich aushärten.
Im weitesten Sinne gehören auch zusätzliche Schichten, z.B. Textilschichten, zu den Haftvermittlern. Insbesondere Textilschichten besitzen eine große Haftung für Beton. Zumindest die flüssigen Anteile des Betons dringen in die Textilschichten, dicken dort ein und verfestigen sich, so daß der Beton in der Textilschicht verkrallt.
Wahlweise finden darüber hinaus Textilien in Form von grobmaschigen Matten Anwendung. In die groben Maschen können auch Feststoffe eindringen, so daß noch eine stärke Verbindung entsteht.
Die Oberflächenbehandlung des Kunststoffschaumes der Segmente soll die Haftung zwischen Schaum und Beton erhöhen. Dabei kann bereits ein Abtragen entstandener Extrusionshaut oder anderer Häute ausreichen, die sich je nach Herstellungsverfahren für den Schaum mehr oder weniger stark bilden. Eine ausreichende Haftung besteht bei ausreichend großen Zellen, in denen sich der Beton verkrallen kann.
Die Oberflächenbehandlung kann auch durch Aufrauhen erfolgen.
Dabei kann ein Entfernen der oben angesprochen Extrusionshaut oder vergleichbarer Häute entbehrlich sein, wenn ein Aufrauhen durch Behandeln mit einer Stahlbürste erfolgt. Mit einer geeigneten Bürste, vorzugsweise einer rotierenden Bürste und mit geeigneter Bürstengeschwindigkeit kann eine sehr rauhe Oberfläche erzeugt werden. Durch Steigerung bzw. Reduzierung der Aufrauhungswirkung kann mit wenigen Versuchen die richtige Rauhigkeit festgestellt werden. Dabei läßt sich die Aufrauhungswirkung durch Änderung der Bürstengeschwindigkeit und durch Bürstenwechsel beeinflussen.
Für die Befestigung der Segmente ist von Vorteil, daß die Segmente eine besondere Festigkeit aufweisen. Die Festigkeit entsteht durch die Kaschierflächen bzw. Schweißflächen. Dort ist durch Aufschmelzen bzw. Aufchmelzen von Schaumflächen und anschließendes Zusammendrücken eine Materialverdichtung entstanden. Durch zunehmende Verdichtung erhöht sich die Materialfestigkeit. Das verdichtete Material bildet Schichten, die sich in mehrschichtigen Segmenten parallel zur Segmentoberfläche durch die Segmente erstrecken und die an den Stoßflächen der Ausgangssegmente quer zur Oberfläche der erfindungsgemäßen großformatigen Segmente verlaufen.
Wahlweise sind die erfindungsgemäßen Segmente mit zusätzlichen Armierungen versehen. Die Armierungen können als Materialschichten innen liegen und oder außen liegen. Als Armierungen kommen auch Textilien in Betracht. Auch großmaschige Gewebe aus anderem Material als der Kunststoffschaum läßt sich problemlos in den Kunststoffschaum einbinden.
Die außen liegende Schaumbeschichtung ist für die Tunnelisolierung insbesondere dann sehr vorteilhaft, wenn die Tunnelisolierung hohen Belastungen ausgesetzt ist. Das gilt z.B. für die Belastung aus dem Luftdruck von Zügen, die mit hoher Geschwindigkeit fahren.
Die außen liegende Schaumbeschichtung kann sich ganzflächig über das Segment erstrecken. Die Schaumbeschichtung kann sich auch auf den Rand des Segmentes beschränken.
Von Vorteil ist die Verwendung einer Schaumfolie als Beschichtung für erfindungsgemäße Segmente, die aus gleichem Kunststoff wie die Segmente bestehen, aber weniger geschäumt als die Segmente sind. Bereits ein Unterschied von mindestens 10 kg im Raumgewicht pro Kubikmeter kann ausreichend sein. Der Unterschied ist vorzugsweise jedoch mindestens 20 kg pro Kubikmeter.
Zugleich kann die Foliendicke im Verhältnis zur Dicke des Segmentes gering sein, z.B 2 bis 5 mm, vorzugsweise 3 bis 4 mm sein.
Vorteilhafterweise können die erfindungsgemäßen Segmente im Tunnelausbau sicher und relativ einfach auch an der Tunnelinnenseite beschichtet werden. Die Beschichtung ist zum Teil durch gewünschten, zusätzlichen Brandschutz motiviert. Die Beschichtung erhöht die Wärmebelastbarkeit des Tunnelausbaus ganz wesentlich.
Zum Beschichten kann die oben beschriebene Aufrauhtechnik genutzt werden, um eine Grundlage zu schaffen, auf der ein Anspritzen von Mörtel oder Spritzbeton möglich ist.
Zum Anspritzen von Mörtel oder Beton, aber auch zum herkömmlichen Putzen kann auch ein Haftvermittler eingesetzt werden, wie das oben beschrieben ist.
Wahlweise finden die erfindungsgemäßen Segmente auch für die Isolierung von Fahrbahnen für Kraftfahrzeuge und Schienenstrecken für Eisenbahnen Anwendung.
Fahrbahnen können Straßen, Parkhäuser, Landebahnen an Flughäfen sein. Fahrbahnen besitzen einen Aufbau mit Tragschichten und einer oben aufliegenden Verschleißschicht. An frostgefährdeten Fahrbahnen soll durch die Wärmeisolierung ein Frostaufbruch verhindert werden. Die bekannte Wärmeisolierung besteht aus Polystyrolschaumplatten. Die Wärmeisolierung besitzt eine Dicke von 40 bis 60 mm und eine Gesamtbreite von 600 oder 1200 mm. Die Polystyrolschaumplatten werden in der bekannten Anwendung lose aneinander gelegt. Der dabei verwendete Fahrbahnaufbau besteht aus einer grobkörnigen unten liegenden Schicht, der darüber liegenden Wärmeisolierung, der darüber liegenden Tragschicht und der oben liegenden Verschleißschicht, z.B. einer Asphaltschicht. Die bekannte Wärmeisolierung wird in einer Tiefe von 300 bis 500 mm eingebaut. Die bekannte Wärmeisolierung ist steif und kann unter Punktlast brechen. Ferner neigen die verlegten Kunststoffschaumplatten dazu, bei einer Punktlast im Bereich der Kanten zu kippen. Beim Verlegen kommt es unter Windlast zu erheblichen Störungen, weil die leichten Polystyrolschaumplatten leicht wegwehen. Unter Last kann sich auch eine Verschiebung der Platten und dadurch eine Beschädigung der Fahrbahn oder Schienenstrecke ergeben.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Wärmeisolierung führt zu wesentlichen Vorteilen: Es entsteht eine einheitliche und großflächige Wärmeisolierung mit einer wesentlich höheren Bruchsicherheit bzw. Festigkeit, ohne daß ein Kippen oder ein Verschieben zu befürchten ist. Zu der Festigkeit tragen die Schweißstöße zusätzlich bei. Die Schweißstöße wirken als Armierung.
Mit den oben beschriebenen Plättchen bzw. Flocken kann ein Polyethylen-Schaum, der einem vergleichbaren extrudierten Polystyrolschaum wärmtechnisch unterlegen ist, die gleiche Wärmeisolierung erreichen. Zur Verbesserung der Wärmeisolierung von Polyethylenschaum trägt auch der Schichtenaufbau mit der kontrollierten Zellbildung bei. Das gilt auch für die geringere Zahl von offenen Fugen in der Wärmeisolierung. Es ist sogar ein fugenloser Aufbau der Wärmeisolierung möglich durch Verbinden bzw. Aneinanderschweißen der großformatigen Segmente.
Zugleich ergeben sich durch die erfindungsgemäße Bauweise der großformatigen Segmente sehr viel bessere mechanische Eigenschaften. Die besseren mechanischen Eigenschaften erlauben auch eine deutlich geringer Einbautiefe als die herkömmlichen Polystyrolschaumplatten bzw. eine sehr viel schwächere Tragschicht über der Wärmeisolierung als bei herkömmlichen Polystyrolschaumplatten.
Vorzugsweise besitzen die erfindungsgemäßen Segmente großen Formates eine Breite von 2750 mm, wahlweise kann die Breite auch wie bei den Ausgangs-Segmenten für den Tunnelbau gewählt werden. Das gleiche gilt für die Länge.
Die Dicke der Segmente kann z.B. 40 bis 120 mm betragen, vorzugsweise 60 bis 80 mm. Die Schaumschichten, aus denen sich die Segmente zusammen setzen, haben wahlweise die gleiche Dicke wie im Falle der Tunnelisolierung, vorzugsweise eine Dicke zwischen 10 und 20mm, noch weiter bevorzugt 12 bis 14 mm. Das Raumgewicht kann z.B. 25 bis 40 kg pro Kubikmeter betragen, vorzugsweise 30 bis 35 kg pro Kubikmeter.
Die mechanischen Eigenschaften der Wärmeisolierung können durch eine außen liegende Beschichtung wesentlich beeinflußt werden. Das gilt insbesondere für die Festigkeit wie auch für die Rauhigkeit. Außen kann eine Folie aus ungeschäumtem oder weniger geschäumtem Kunststoff aufkaschiert sein. Die Folie bewirkt eine Sandwichkonstruktion und eine Vervielfachung der Festigkeit. Anstelle der Folie kann auch eine andere Armierung vorgesehen sein, z.B. ein Textil. Geeignete Textilien sind Gewebe und Vliese. Vorzugsweise finden Gittergewebe mit großer Maschenweite Anwendung.
Die Folien und Textilien können auch innen liegend in der Wärmeisolierung angeordnet werden. Dem kommt der mehrschichtige Aufbau der erfindungsgemäßen Segmente entgegen. Zwischen den Schichten kann eine Armierungsschicht angeordnet werden.
Die Folien und Textilien werden in der erfindungsgemäßen Anwendung großer Formate vorzugsweise in ihren Abmessungen so gewählt, daß sie mehrere Ausgangsmaterialen/Ausgangssegmente überdecken. Vorzugsweise sind einstückige Schichten aus Folien oder Textilien vorgesehen.
Bei außen liegender Anordnung können die Folien und Textilien auf die entstandenen großformatigen Segmente aufkaschiert werden. Regelmäßig wird das am Ende der Fertigung sein.
Bei innen liegender Anordnung der Folien und Textilien erfolgt das Aufkaschieren auf eine untere Schicht vor dem Aufbringen der zugehörigen oberen Schicht.
Bei der aufgebrachten Folie kann es sich auch um eine armierte Folie handeln. Solche Folien sind am Hochbau an sich bekannt und bestehen regelmäßig aus Polyethylen (PE). Die Armierung ist eine Glasfasergittergewebe oder ein Kunststoffgittergewebe. Für Wärmeisolierungen aus PE eignet sich solche Folie sehr vorteilhaft.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Segmente für die Tunnelisolierung kann noch als Innenanwendung bezeichnet werden.
Eine große Bedeutung der erfindungsgemäßen Segmente wird auch für die Außenanwendung gesehen. Das gilt besonders für die Anwendung in der Fassage bzw. an der Fassade. Dort ergeben sich erhebliche Montagevorteile durch das große Format der erfindungsgemäßen Segmente. Desgleichen ergeben sich Systemvorteile gegenüber herkömmlichen kleinformatigen Isolierungen,
weil sehr viel weniger Fugen entstehen
weil eine sehr hohe Dehnungsfähigkeit gegeben ist
weil sehr viel weniger Risse in der Bauwerksfassade zu befürchten sind
An der Fassade können die erfindungsgemäßen Segmente zur nachträglichen Isolierung an vorhandene Bauwerksaußenflächen angebracht werden. Es ist aber auch möglich, die erfindungsgemäßen Segmente bei der Herstellung von Bauwerkswänden aus Beton anzubringen. Wahlweise ist vorgesehen, die Segmente vor dem Gießen des Betons in der Schalung für den Beton zu positionieren.
Bei der nachträglichen Anbringung der Segmente an eine Bauwerksfassade wie auch bei Anbringung der Segmente bei der Herstellung der Bauwerkswände kann in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen Tunnelisolierung eine Verbindung zwischen Beton und den erfindungsgemäßen Segmenten hergestellt werden.
Desgleichen kann eine Anwendung der erfindungsgemäßen Segmente auf Baufertigteile erfolgen. Baufertigteile aus Beton werden in Formen erzeugt. Zumeist werden mehrteilige Formen angewendet. In die zusammengesetzten Formen wird der Beton eingefüllt. Nach ausreichender Verfestigung werden die Fertigteile ausgeformt. Die Form wird dazu zerlegt bzw. auseinander gebaut.
Zur Herstellung von Bauwerkswänden aus Beton mit erfindungsgemäßen Segmenten als Baufertigteile sind vorzugsweise horizontale Tische vorgesehen. Die Tische sind für die Herstellung von Baufertigteilen aus Beton bekannt. Die Tische bilden den Boden der Form. Auf den Tischen werden Wände montiert, welche seitliche Formwände bilden. In Anwendung auf die Erfindung werden höhere Wände verwendet. Die Wände sollen in einer Variante das unten auf dem Tisch aufliegende erfindungsgemäße Segment umfassen und darüber hinaus eine seitliche Begrenzung für einen Formhohlraum bilden, welcher zunächst die Betonbewehrung und anschließend den Beton aufnimmt.
Es kann auch umgekehrt, erst der Beton gegossen und darauf das Segment aufgebracht werden.
Die Verbindung von Beton und erfindungsgemäßen Segmenten kann wie bei der Tunnelisolierung und der vorbeschriebenen Fassadentechnik durch Angießen des Betons und/oder mit mechanischen Befestigern erfolgen.
Die mechanischen Befestiger sind Schrauben, Bolzen und Anker oder dergleichen.
Von Vorteil ist die Verwendung von Schrauben, die teilweise in die erfindungsgemäßen Segmente geschraubt werden und im übrigen von dem angegossenen Beton umfaßt werden. Die Schrauben müssen dabei in dem Kunststoffschaum der erfindungsgemäßen Segmente Halt finden. Das wird durch verhältnismäßig großen Schraubendurchmesser, große Ganghöhe der Schrauben bei geringem Kerndurchmesser erreicht.
Mit Schraubendurchmesser ist der Außendurchmesser bezeichnet. Der Schraubendurchmesser beträgt mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 3 cm, wahlweise vier bis 6 cm.
Mit Ganghöhe ist der Abstand zwischen zwei benachbarten Schraubengängen in Schraubenlängsrichtung bezeichnet. Die Ganghöhe beträgt mindestens 0,5 cm, vorzugsweise mindestens 1 cm, wahlweise 2 bis 4 cm.
Mit Kerndurchmesser ist der Durchmesser des Schraubenkerns bezeichnet, der die Schraubengänge trägt. Der Kerndurchmesser ist mindestens 30% kleiner als der Schraubendurchmesser, vorzugsweise mindestens 50% kleiner und noch weiter bevorzugt mindestens 70% kleiner.
Die oben beschriebene Schraubenausbildung kann sich auf den Schraubenteil beschränken, der in die Segmente dringt. Der übrige Teil der Schraube kann auch als Anker ausgebildet sein. Die Ausbildung als Anker führt zu einer Vereinfachung der Verbindung und zum Teil zu einem besseren Halt in dem Beton. Die Ausbildung als Anker wird z.B. dadurch erreicht, daß die Schrauben an dem betonseitigen Ende verkröpft sind. Darüber hinaus können auch andere Ausbildungen als Anker an dem betonseitigen Schraubenende Anwendung finden. Yorzugsweise ist die Schraube darüber hinaus mit einem Anschlag versehen, der eine gleichmäßige Eindringtiefe in die erfindungsgemäßen Schaum sicherstellt.
Wahlweise ist nicht nur betonseitig ein Anker vorgesehen sondern auch segmentseitig. Das kann z.B. in der Form erfolgen, daß der Anker einer Pfeilspitze nachgebildet ist und nicht geschraubt werden muß sondern lediglich in die Segmente gedrückt werden muß. Mit den Widerhaken der Pfeilspitze hält der Anker dann in dem Segment.
Mit Befestigungselement, die als Anker in das Segment gedrückt werden können, eröffnet sich zugleich die Möglichkeit zu einer nachträglichen Anbringung der Segmente ohne Schrauben durch einfaches Andrück an die jeweilige Bauwerkswand.
Dieses Verfahren ist nicht an das Vorhandensein einer Betonwand gebunden, in welche die Befestigungselemente eingegossen worden sind. Dieses Verfahren ist auf alle Bauwerkswände anwendbar, in den Befestigungselemente angebracht werden können. Das schließt gemauerte Bauwerkswände ebenso ein wie Wände aus Paneelen wie auch Holzwände oder Metallwände.
Je nach Beschaffenheit der Bauwerkswände eignen sich Befestigungselement, die wandseitig als Schrauben oder als Anker oder als Bolzen oder anders ausgebildet sind, um in der betreffenden Bauwerkswand Halt zu finden.
Die Fassadenanwendung der erfindungsgemäßen Segmente schließt ein, daß die Segmente außenseitig mit einer Putzschicht versehen sind oder anders beschichtet sind.
Insbesondere kann es zweckmäßig sein, die Segmente zumindest an den Rändern zu armieren, um sie auf die vorkommenden Windlasten an den Fassaden auszulegen.
Wahlweise sind die erfindungsgemäßen Segmente auch nur außenseitig verdichtet, so daß eine widerstandsfähige Außenschicht entsteht. Bei Verwendung vernetzten Kunststoffes für die erfindungsgemäßen Segmente bietet eine verdichtete Außenschicht sehr vorteilhafte Bearbeitungsmöglichkeiten, z.B. durch Prägung. Zudem haben solche verdichteten Schichten eine sehr vorteilhafte Anmutung.
Die erfindungsgemäßen Segmente sind praktisch wasserfest. Die Wasseraufnahme der Segmente ist vernachlässigbar. Gleichwohl kann es auch in der Fassadenanwendung zweckmäßig sein, eine unerwünschte Hinterfeuchtung der Segmente zu berücksichtigen. Zur Beseitigung solcher Hinterfeuchtung und der damit verbundenen Gefahr eines Auffrierens der Segmente sind die erfindungsgemäßen Segmente wahlweise wandseitig mit einer Drainung versehen. Die Drainung kann z.B. durch Rillen oder Kanäle gebildet werden, die zumindest nach unten geneigt an den Segmenten und vorzugsweise vertikal verlaufen. Die Rillen oder Kanäle können verhältnismäßig kleinen Querschnitt besitzen, z.B. mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 2 bis 4 mm.
Die Rillen und Kanäle werden beim Extrudieren des Kunststoffschaumes in den Schaum eingearbeitet oder anschließend eingearbeitet. Das Einarbeiten beim Extrudieren kann dadurch erfolgen, daß die zum Extruder gehörende Extrusionsdüse entsprechend geformt ist. Vorzugsweise werden die Rillen anschließend in den noch nicht verfestigten oder an dieser Stelle wieder erwärmten Schaum gedrückt. Zum Eindrücken eignen sich beheizte Profilwerkzeuge. Das können z.B. Kufen und Keile oder Walzen sein.
Die Rillen können auch aus dem Schaum herausgeschnitten werden. Das Schneiden kann rein mechanisch mittels eines Fräsers oder thermisch mittels eines beheizten Schneiddrahtes erfolgen.
Wahlweise sind in der Fassadenanwendung zusätzlich zu den Rillen und/oder Kanälen Drainlöcher in dem erfindungsgemäßen Segment vorgesehen. Ausreichend sind verhältnismäßig kleine Löcher, z.B. mit einem Durchmesser von 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 4 mm.
Auch die Anwendung der erfindungsgemäßen Wärmeisolierung auf Parkhäuser ist von Vorteil. Dort stellt sich das Problem des aus Abdichtungsgründen und/oder Gründen der Egalisierung des Untergrundes angewendeten Heißasphalts oder Asphaltmastix. Der Wärmebelastung des Asphalts kann nach der Erfindung dadurch begegnet werden, daß die Wärmeisolierung außenseitig mit einer vernetzten Kunststoffschicht, vorzugsweise mit einer vernetzten Polypropylen-Schicht versehen ist. Vernetzte Kunststoffe sind besonders warmfest. Das gilt für Polypropylen in besonderem Maß.
Die anderen Schichten bleiben vorzugsweise unvernetzt.
Die Verbindung nicht kaschierbarer Schichten erfolgt vorzugsweise mit einem Hot-melt-Kleber Wahlweise ist die vernetzte Schicht auch lose verlegt.
In weiterer Ausbildung der Wärmeisolierung sind an der Oberfläche, vorzugsweise an der Oberseite Drainrillen und/oder Drainkanäle vorgesehen. Die Drainrillen und/oder Drainkanäle sollen das in den Fahrbahnaufbau dringende Wasser abführen.
Die Dranrillen und Drainkanäle werden vorzugsweise in die Wärmeisolierung eingearbeitet. Das kann durch Einformung oder thermische oder mechanische Einarbeitung erfolgen. Bei der thermischen Einarbeitung wird der Kunststoff im Bereich der Rillen und Kanäle abgeschmolzen, bis das gewünschte Querschnittsformat entsteht. Zur thermischen Einarbeitung können sogenannte Heißmesser eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um beheizte Messer, die der Kontur der gewünschten Drainrillen oder Drainkanäle nachgebildet sind und durch den Schaum schneiden. Bei der mechanischen Einarbeitung werden die Rillen und Kanäle spanabhebend herausgearbeitet.
Darüber hinaus lassen sich die Rillen und Kanäle auch beim Extrudieren in den Schaum einformen.
Dazu kann in der Schlitzdüse ein Finger vorgesehen sein, der in den freien Querschnitt ragt. Oder es kann dem Extruder ein formgebender Kalibrator nachgeschaltet werden, der dem gewünschten Schaumprofil einschließlich der Rillen und Kanäle genau nachgebildet ist. Oder es können die Rillen und Kanäle mit einer Heißwalze oder geeigneten beheizten Kufen eingeformt werden.
Die Drainrillen besitzen vorzugsweise eine Tiefe bis 15mm, vorzugsweise bis 10mm. Die Breite der Rillen und Kanäle ist vorzugsweise gleich der Tiefe bzw. weicht vorzugsweise nicht mehr als 50% nach oben oder unten von Tiefenmaß ab.
Die erfindungsgemäße Herstellung von großformatigen Segmenten hat auch unabhängig von reflektierenden Plättchen/Flocken im Kunststoffschaum sowie unabhängig von dem schichtenweisen Aufbau selbständige Bedeutung.
Wahlweise sind die Ausgangssegmente und/oder die zusammengesetzten größer formatigen Segmente auch mit Drainlöchern versehen. Die Löcher sollen Stauwasser/Staufeuchtigkeit verhindern. Dies Problem kann sich in Niederungen einstellen, in denen sich abfließendes Wasser sammelt und nur langsam abfließt.
Die Drainlöcher besitzen einen Durchmesser von 0,5cm bis 10cm, vorzugsweise bis max 5cm und noch weiter bevorzugt bis 1 cm. Der Abstand der Drainlöcher beträgt vorzugsweise 10 cm bis 200 cm.
Die Löcher werden vorzugsweise in den Schaum geschnitten oder gestanzt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
1 zeigt verschiedene Vorratsrollen 1, 2 und 3, von denen Polyethylenschaumbahnen 4,5 und 6 abgezogen werden. Die Schaumbahnen 4 bis 6 besitzen im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 20 mm bei einer Breite von 600 mm und einem Raumgewicht von 30 kg pro Kubikmeter. Der Schaum ist geschlossenzellig. Zum Abziehen dienen zwei Walzen 7 und B. Im Zwickelraum 9 zwischen den Schaumbahnen 4 und 5 und im Zwickelraum 10 zwischen den Schaumbahnen 5 und 6 befinden sich nicht dargestellte Heißgasgeräte, aus denen die Berührungsflächen der Schaumbahnen 4 bis 6 mit Heißgas so beaufschlagt werden, daß die Berührungsflächen auf Schweißtemperatur erwärmt werden. Für die Schaumbahnen ist das im wesentlichen unschädlich, weil die Erwärmung an der Oberfläche stattfindet und nur eine minimale Eindringtiefe hat. Zwischen den Walzen 7 und 8 werden die Schaumbahnen aneinander gedrückt, so daß die Schaumbahnen verschweißen. Es entsteht eine mehrschichtige neue Schaumbahn 11. Im Ausführungsbeispiel hat die mehrschichtige neue Schaumbahn 11 eine Dicke von rund 60 mm. Die Breite von 600 mm ist unverändert.
In einer nicht dargestellten weiteren Arbeitsstation wird die entstandene neue mehrschichtige Schaumbahn 11 zu Ausgangssegmenten 15 von 2750mm Länge abgelängt. Diese Länge entspricht an einer einspurigen Fahrbahn hier der Fahrbahnbreite. Bei anderer Fahrbahnbreite wird in anderen Ausführungsbeispielen die Länge der Ausgangssegmente dem angepaßt, so daß jeweils die Fahrbahnbreite eingehalten ist.
Bei mehrspurigen Straßen und Autobahnen gilt obiges entsprechend für jede Spur. Dadurch können Segmente zu einer Wärmeisolierung zusammen gesetzt werden, die sich lückenlos über die gesamte Straßenbreite erstreckt.
Nach dem Ablängen werden die Ausgangssegmente 15 in einer Schweißstation an den Längsrändern 18 miteinander verschweißt. Im Unterschied zum Verschweißen nach 1 werden beim Verschweißen an den Längsrändern sogenannte Heizschwerter angewendet. Die Heizschwerter werden zwischen die Schweißflächen gebracht. Die zu verschweißenden Ausgangssegmente 15 werden gegen das Heizschwert gedrückt, bis die notwendige Erwärmung der Schweißtemperatur erfolgt ist. Danach wird das Heizschwert herausgezogen und werden die Ausgangssegmente 15 wieder gegeneinander gedrückt.
Durch Aneinanderschweißen der Ausgangssegmente 15 entsteht eine Wärmeisolierung 19 mit einer Breite, welche durch die Länge der Ausgangssegmente 1S bestimmt ist und 2750 mm beträgt. Die Länge der Wärmeisolierung beträgt im Ausführungsbeispiel 15 m.
2 zeigt die Anwendung der Wärmeisolierung auf eine frostgefährdete Straße. Dabei ist auf dem planierten Erdreich 17 eine grobkörnige Schicht 16 aufgebracht worden. Darüber ist die Wärmeisolierung 19 gelegt worden. Auf der Wärmeisolierung 19 wird die weitere Tragschicht der Straße aufgebaut, zuletzt die Verschleißschicht der Straße. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke des Schichtenaufbaus über der Wärmeisolierung 350 mm.
3 zeigt einen Tunnel im Ausschnitt.
Der Gebirgsausbruch ist mit 25 bezeichnet. In dem Gebirgsausbruch steht eine Betonschale 26. Die Betonschale ist abschnittsweise hergestellt worden. Dabei hat ein Schalungswagen Verwendung gefunden, der eine Schalung trägt, deren äußere Abmessungen gleich der gewünschten Tunnelöffnung ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Schalungswagen an einem Tunnelende positioniert worden, um dort mit dem Gießen der Betonschale zu beginnen. In der Position trägt der Schalungswagen ein erfindungsgemäßes mehrere erfindungsgemäße Segemente 27, die sich über dem Umfang der Tunnelwandung zu einer geschlossenen Wärmeisolierung ergänzen. Die Breite bzw. Höhe der erfindungsgemäßen Segemente ist dabei gleich gewählt.
In anderen Ausführungsbeispielen sind unterschiedliche Breiten bzw. Höhen für die Segmente gewählt. Die erfindungsgemäßen Segemente können auch mit ihrer Längsachse in Umfangsrichtung des Tunnels verlegt werden. Dabei kann die Länge leicht so gestaltet werden, daß ein einziges Segment den ganzen Tunnelumfang abdeckt.
In anderen Ausführungsbeispielen kann sich die Wärmeisolierung z.B. auf den Firstbereich des Tunnels beschränken.
Die Länge der erfindungsgemäßen Segmente 27 ist der Länge des Schalungswagens angepaßt.
In den erfindungsgemäßen Segmenten finden sich Schrauben 28, die durch die Segmente hindurch in den Spalt zum Gebirgsausbruch ragen. Es ist eine Schraube pro Quadratmeter Segmentfläche vorgesehen.
Der Schalungswagen trägt darüber hinaus die Stahlarmierung für die Betonschale 26. In der beschriebenen Position wird der Spalt zum Gebirgsausbruch abgedichtet und der Beton in den Spalt gepumpt.
Nach ausreichender Verfestigung umschließt die Betonschale die Schrauben 28, so daß die Schrauben 28 eine feste Verbindung zwischen den Segmenten 27 und der Betonschale bilden. Nach ausreichender Verfestigung der Betonschale wird der Schalungswagen in Tunnellängsrichtung verfahren und ein nächster Abschnitt der Betonschale 26 gegossen, der sich an den vorher gegossenen Abschnitt anschließt.
Vorteilhafterweise besitzt das dargestellte Segment allein schon aufgrund der erfindungsgemäßen Fertigung in seiner mehrschichtigen Ausbildung mit den zwischenliegenden verdichteten Schichten eine hohe Festigkeit.
Im Ausführungsbeispiel nach 4 sind die mit 30 bezeichneten Segmente am Rand zusätzlich mit einer Schaumschicht höheren Raumgewichtes umkleidet. Diese Umkleidung 31 umschließt zugleich das Segment 30 an der Ober- und Unterseite geringfügig. Die Umkleidung verstärkt den Segmentrand.
Das Ausführungsbeispiel nach 5 werden die mit 32 bezeichneten Segmente allein am Rand mit einer Schaumschicht 33 höheren Raumgewichtes umkleidet. Ferner ist in 5 eine Alternative strichpunktiert dargestellt. Dabei ist nur an der Oberseite eine Schaumschicht 34 vorgesehen.
6 zeigt eine Gebäudefassade im Ausschnitt.
Sowohl im Ausführungsbeispiel nach 5 als auch im Ausführungsbeispiel nach 6 ist dem erfindungsgemäßen Segment eine Höhe gegeben worden, die gleich der Geschoßhöhe am Bauwerk ist. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Höhe des Segmentes geringer gewählt worden, jedoch so, daß gleiche Segmente sich zur Geschoßhöhe addieren, wenn sie aufeinander gesetzt werden.
Das Einhalten der Geschoßhöhe erleichtert das Einhalten gleicher Fugenlagen in allen Geschossen. Damit vereinfachen sich die Anschlüsse.
Auf einer Gebäudewand 36 sind erfindungsgemäße Segmente 35 als Wärmeisolierung montiert. Das erfindungsgemäße Segment 3S ist mit Schrauben 37 an der Gebäudewand 36 gehalten. Auch hier ist die Festigkeit des erfindungsgemäßen Segments von Vorteil.
In anderen Ausführungsbeispielen wird einer z.B. für höhere Bauwerke gewünschten weiteren Festigkeit durch zusätzliche innen liegende und/oder außen liegende Armierungsschichten Rechnung getragen.
Auch das Ausführungsbeispiel nach 7 zeigt eine Fassadenanwendung. Dabei ist das Segment mit 40 bezeichnet. Außenseitig ist an dem Segment 40 eine Putzschicht oder Mörtelschicht 41 vorgesehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist an der gegenüberliegenden Segmentseite eine gleiche Mörtelschicht 42 vorgesehen. Außerdem zeigt das Ausführungsbeispiel nach 7 rückseitige Drainrillen 43. Die Drainrillen dienen der Hinterlüftung des Segmentes.
In anderen Ausführungsbeispielen ist anstelle der Putzschicht 40 eine Kunststoffbeschichtung z.B. aus vernetztem Kunststoffschaum oder ungeschäumtem Kunststoff vorgesehen, der besonders wärmebelastbar ist und an der Oberfläche wahlweise besonders gestaltet ist.
In dem Ausführungsbeispiel nach 7 sind die Befestigungsstellen verdeckt.
8 zeigt die Fertigung von Bauwerkswänden aus Beton als Baufertigteil in schematischer Ansicht. Dabei ist das erfindungsgemäße Segment mit 46 bezeichnet. Die darüber liegende Betonschicht ist mit 47 bezeichnet. Das Segment 46 besitzt die gleiche Breite und Länge wie das gewünschte Baufertigteil.
Ferner sind Schrauben 48 dargestellt, die mit der unteren Hälfte in dem Segment 46 sitzen und mit der oberen Hälfte in die Betonschicht 47 ragen.
Zur Herstellung des Baufertigteils wird das Segment 46 mit den vorbereiteten Schrauben 48 auf einen Tisch 45 gelegt. Dort wird das Segment 46 an den Rändern allseitig mit nicht dargestellten Formwänden umfaßt. Die Formwände besitzen eine Höhe, die gleich der Dicke des Baufertigteiles ist. Zur Fertigstellung des Baufertigteiles wird zunächst die Betonarmierung in dem von den Formwänden umschlossenen Hohlraum verlegt und anschließend der Formhohlraum mit Beton vergossen. Der Beton wird an der Oberkante der Formwände abgezogen.
Nach der Verfestigung des Betons werden die Formwände abgebaut und kann das Betonfertigteil zur weiteren Aushärtung/Abbindung des Betons einem Lager zugeführt werden.
In dem Ausführungsbespiel nach 8 sind die Schrauben 48 zur Verbindung von Beton und Segment verdeckt angeordnet. Auch verschiedene andere oben beschriebene Schrauben, Bolzen und Anker eignen sich zu einer verdeckten Anordnung der Befestigungsmittel.

Claims

Herstellung von Wärmeisolierung aus Kunststoff-Schaum, insbesondere Polyethylen oder Polypropylen, wobei a) bahnenförmige Schaumstränge durch Extrusion einschichtig oder mehrschichtig erzeugt werden und b) bei mehrschichtiger Ausbildung aufeinander kaschiert werden, wobei die Schichten eine Dicke bis 30 mm, vorzugsweise bis 20 mm und noch weiter bevorzugt 10mm bis 15 mm besitzen c) und/oder in den Schaum wärmereflektierende Plättchen oder Flocken eingearbeitet werden d) und/oder wobei Ausgangssegmente zu größer formatigen Segmenten miteinander verbunden werden.
Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplättchen und Flocken mit einem Durchmesser verwendet werden, der kleiner als der Durchmesser der Zellen im Schaum ist, vorzugsweise 50% vom Zelldurchmesser ist und noch weiter bevorzugt 25 % vom Zelldurchmesser ist und/oder daß die Aluminiumplättchen einen Durchmesser bis 0,15mm oder bis 0,1 mm oder bis 0,08mm oder bis 0,05mm oder bis 0,03mm oder bis 0,02 mm besitzen
Herstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplättchen oder Flocken mit einer Dicke verwendet werden, die kleiner als die Dicke der Zellwand, 10% oder 30% oder 50% kleiner als die Zellwand ist
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaum-Schichten für die Ausgangssegmente extrudiert und auf die gewünschten Länge abgelängt werden.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaumschichten für ein Ausgangs-Segment und/oder außen an den Schaumschichten eine Folie und/oder ein Textil angebracht wird, wobei die Folie weniger als die Schaumschichten geschäumt oder ungeschäumt ist.
Herstellung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß a) zunächst die Ausgangssegmente zu einem größer formatigen Segment miteinander verbunden werden und anschließend ein mindestens zwei Ausgangssegmente und vorzugsweise alle Ausgangssegmente übergreifende Folie oder Textil außen aufkaschiert wird. b) oder bei mehrschichtigem Aufbau der Ausgangssegmente zunächst eine oder mehrere Schichten von den Ausgangssegmenten miteinander verbunden werden und darauf eine Folie oder Textil aufkaschiert wird, bevor eine oder mehrere weitere Schichten darauf kaschiert werden
Herstellung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumschichten aus Polyethylen verwendet werden und daß eine armierte Polyethylenfolie aufgebracht wird.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Herstellung von Segmenten mit a) einer maximalen Länge von 20 m, vorzugsweise mit einer maximalen Länge von 15m und noch weitere bevorzugt mit einer maximalen Länge von 1 0m und besonders bevorzugt mit einer maximalen Länge von 7 m und/oder b) einer Breite von vorzugsweise höchstens 5 m, noch weiter bevorzugt einer Breite von höchstens 3m, c) wobei Ausgangssegmente mit einer Länge verwendet werden, welche gleich der gewünschten Breite der größeren Segmente ist.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Verwendung von Ausgangsegmenten mit einer Breite von höchstens 1,1 m und vorzugsweise 0, 6 m.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssegmente aus Schaumsträngen mit einem Raumgewicht von höchstens 40 kg pro Kubikmeter, vorzugsweise von 30 bis 35 kg pro Kubikmeter hergestellt werden, wobei innen oder außen liegende Zwischenschichten für eine Armierung ein Raumgewicht besitzen, das mindestens 10 kg pro Kubikmeter, vorzugsweise mindestens 20 kg pro Kubikmeter und noch weiter bevorzugt mindestens 30 kg pro Kubikmeter höher als das Raumgewicht der Schaumstränge ist.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Herstellung von Segmenten mit einer Dicke von 30 bis 200 mm, vorzugsweise von 40 bis 100mm.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Herstellung von Segmenten, die sich für die gewölbte Verlegung im Tunnel von Hand biegen lassen.
Herstellung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch maximale Biegekräfte von 30 kg.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Kaschierung unter Erwärmung der Kaschierung mit Heißluft oder durch Aufextrudieren einer Zwischenschicht.
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente unter Erwärmung der Schweißflächen miteinander verschweißt werden, wobei auf die Schweißflächen eine Zwischenschicht aufkaschiert wird oder wobei die Erwärmung der Schweißflächen mittels Heißluft und/oder Wärmestrahlung und/oder wobei die Erwärmung mittels eines Heizschwertes oder eines Heizkeiles oder einer Heizkufe oder einer beheizten Rolle erfolgt
Herstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch die Anwendung der Segmente a) für den Tunnelausbau und/oder b) für den Einbau in den Unterbau frostgefährdeter Fahrbahnen für Kraftfahrzeuge c) und/oder für den Einbau in den Unterbau in Schienenstrecken bzw. Schienenwegen für Eisenbahnen d) und/oder für Bauwerksfassaden
Herstellung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Herstellung von Segmenten mit a) einer Breite, die unter Fahrbahnen und Schienenwegen eine Breite besitzen, die vorzugsweise gleich einer Fahrbahnspur bzw. Schienenspur ist. c) und in Anwendung auf Fassaden einer Höhe, deren ganzzahliges Vielfaches vorzugsweise gleich der Geschoßhöhe ist, wobei das Vielfache ein Element der Zahlenreihe 1,2,3,4,5 ist. d) und einer dem Tunnelumfang angepaßten Breite, so daß sich die Segmente in Umfangsrichtung zu einer geschlossenen Wärmeisolierung ergänzen, wenn sie mit ihrer Längsachse in Tunnellängsrichtung verlegt werden, wobei vorzugsweise die Segmentlänge der Länge eines verwendeten Schalungswagens angepaßt ist. e) und einer dem Tunnelumfang angepaßten Länge, wenn sie mit ihrer Längsachse in Umfangsrichtung des Tunnels verlegt werden, wobei vorzugsweise die Segmentbreite der Länge eines verwendeten Schalungswagens angepaßt ist
Herstellung nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch die Einarbeitung von Drainrillen oder Kanälen in die Segmente
Herstellung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drainrillen undloder Kanäle in die zusammen gesetzten Segmente eingearbeitet und/oder beim Extrudieren bzw nach dem Extrudieren in den noch thermoplastischen Schaum oder nach dem Extrudieren in den partiell wieder erwärmten Schaum eingeformt werden.
Herstellung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Heißmessers zum Einarbeiten der Rillen oder Kanäle oder durch die Verwendung von profilierten beheizten Walzen oder anderen beheizten formgebenden Teilen zum Einformen der Rillen oder Kanäle.
Herstellung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch spanabhebendes Einformen der Rillen oder Kanäle.
Herstellung nach Anspruch einem der Ansprüche 16 bis 21, gekennzeichnet durch eine warmfeste Außenbeschichtung der Segmente für den Einbau im Unterbau von Fahrbahnen auf Parkdecks.
Herstellung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, gekennzeichnet durch die Beschichtung der Segmente mit einer Folie, die vernetzt oder unvernetzt ist oder armiert oder nicht armiert ist oder geschäumt oder ungeschäumt ist.
Herstellung nach einem der Ansprüch 16 bis 23, gekennzeichnet durch eine Verdichtung der Außenfläche und/oder eine Strukturierung der Segmente an der Außenseite, insbesondere durch Prägung der Außenseite.
Herstellung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, gekennzeichnet durch die Einarbeitung von Drainlöchern.
Herstellung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch die Einarbeitung von Löchern mit a) einem maximalen Durchmesser von 10cm, vorzugsweise von 5cm und noch weiter bevorzugt von 1 cm, und/oder f) einem Abstand voneinander von lOcm bis 200 cm.
Herstellung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, gekennzeichnet durch die Verbindung der Segmente mit Bauwerksflächen.
Herstellung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung erfolgt durch a) Angießen von Beton b) durch Kleben, insbesondere mit Hot-Melt-Kleber c) und/oder durch mechanische Befestigungselemente
Herstellung nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Aufrauhen der Berührungsflächen der Segmente mit dem Beton.
Herstellung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch Bürsten der Berührungsflächen an den Segmente.
Herstellung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schrauben, Bolzen und Anker als Befestigungsmittel.
Herstellung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben verwendet werden mit a) einem Außendurchmesser von mindestens 1 cm, vorzugsweise mindestens 3cm und noch weiter bevorzugt von 4 bis 6 cm b) einer Ganghöhe von mindestens 0,5 cm, vorzugsweise mindestens 1 cm und noch weiter bevorzugt von 2 bis 4cm c) einem Kerndurchmesser, der mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50% und noch weiter bevorzugt mindestens 70% kleiner als der Außendurchmesser ist.
Herstellung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß Schrauben verwendet werden, die segmentseitig als Anker ausgebildet sind und in den Beton eingegossen sind.
Herstellung nach einem der Ansprüche 31 bis 33, gekennzeichnet durch eine verdeckte Anordnung der Befestigungselemente.