本发明涉及一种复合泡沫玻璃元件、特别是一种具有至少一个、优选多个泡沫玻璃主体或泡沫玻璃面板的复合泡沫玻璃面板元件以及由其生产的构造物和生产该构造物的方法及其应用。现有技术已知泡沫玻璃面板在现有技术中主要用作隔热材料。由于泡沫玻璃的结构由玻璃基体包围的多个孔隙组成，因此泡沫玻璃具有优异的性能，特别是隔热性能。泡沫玻璃相对于其重量具有较高的抗压强度，是耐化学的，可以被配置为当孔隙闭合时防水或气密，不易燃且防虫，具有低导热性且非常耐用。同时，泡沫玻璃面板也可以100％由回收玻璃以生态、可持续、经济的方式生产。3m x 1.5m的面板尺寸已经可以工业规模生产。然而，泡沫玻璃的拉伸强度相对较低。此外，泡沫玻璃相对较脆。因此，应用或使用领域受到限制。此外，能够实现单个泡沫玻璃主体的限定布置的泡沫玻璃面板(即具有限定形状和尺寸的泡沫玻璃主体)的生产是非常复杂的，因为必须进行非常缓慢的冷却，以避免在冷却过程中出现残余应力裂纹。因此，泡沫玻璃也经常被用作具有多个不限定形状的泡沫玻璃块，其由于适当的原因更容易生产并且还可以用作隔热材料。尽管泡沫玻璃面板在隔热性能、不燃性、抗压强度和低比重方面具有优异的性能，但由于其生产工艺复杂和低断裂韧性的脆性特性，其使用仍然受到限制。
背景技术：
技术实现思路
1、发明目的
2、因此，本发明的目的是在不损害现有的有利性能的情况下改进或拓宽泡沫玻璃或泡沫玻璃面板的可能应用。尤其是，要克服或至少减少(特别是在具有弯曲应力的应用中)关于低拉伸强度的不利特性。
3、技术方案
4、该目的通过具有权利要求1的特征的复合泡沫玻璃元件以及具有权利要求19的特征的构造物和具有权利要求25的特征的方法来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。
5、根据本发明，提出了一种复合泡沫玻璃元件、特别是一种复合泡沫玻璃面板元件，其具有至少一个、优选多个泡沫玻璃主体和至少一个加固元件，其中至少一个加固元件被布置成使得至少一个加固元件至少沿一个方向向一个或更多个泡沫玻璃主体施加压缩应力。压缩应力的施加抵消了可能导致泡沫玻璃主体失效的拉伸应力，并且在复合泡沫玻璃元件中通过加固元件相互压靠的多个泡沫玻璃主体的情况下，在泡沫玻璃主体的界面处建立了相应的高摩擦力，使得复合泡沫玻璃元件具有较高的整体强度和刚度。因此，复合泡沫玻璃元件可以在拉伸载荷下使用，特别是在弯曲载荷下使用。与简单的泡沫玻璃面板相比，由于复合泡沫玻璃元件的改进的机械性能，因此复合泡沫玻璃元件可以取代传统建筑材料(例如，混凝土或木材)。鉴于水泥生产具有较高的能量需求，并释放出大量的co2(全球co2排放量的约10％是在水泥生产过程中生成的)，与传统的建筑材料相比，根据本发明的复合泡沫玻璃元件在能量消耗和co2排放方面是非常有利的，因为在生产过程中，玻璃材料没有完全熔化，而是在存在添加剂的情况下仅加热至大约800℃。泡沫玻璃也是一种极佳的绝缘材料，此外其不易燃，并且可以通过包层来防止风化。此外，它与传统建筑材料相比明显更轻，因此可以以更少的能量输入进行运输和安装。最后，延伸穿过形成复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体的加固元件/拉伸元件在发生火灾时会更好地防止热材料疲劳。
6、因此，本发明为众多应用提供了一种前瞻性的建筑材料，因为根据本发明的复合泡沫玻璃元件将泡沫玻璃的低能耗、低co2生成、隔热、耐火和可重复使用与构造建筑物所需的机械稳定性(压缩、拉伸和弯曲强度)相结合。
7、根据本发明的复合泡沫玻璃元件中容纳的泡沫玻璃主体可以理解为整体由泡沫玻璃形成和/或具有均匀结构的主体，其中埋入的多个孔隙被玻璃基体包围。这些孔隙可以是开放的或闭合的，其中，例如，当孔隙闭合时，流体(例如，水)不能从外部渗透到孔隙中。
8、复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体可以被配置为具有泡沫玻璃主体的不同特性。例如，泡沫玻璃主体的密度可以变化，使得在复合泡沫玻璃元件的某些区域中使用较高密度的泡沫玻璃主体，而在其他区域中使用较低密度的泡沫玻璃主体。因此，泡沫玻璃主体的弹性模量也可以是不同的，并且适配预期用途。因此，在复合泡沫玻璃元件中也可以使用不同的泡沫玻璃主体，其在其他特性上不同，例如关于开放的孔隙或闭合的孔隙。因此，在复合泡沫玻璃元件中，可以仅使用相同的泡沫玻璃主体或使用具有不同特性的泡沫玻璃主体。
9、复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体可以在形状和/或尺寸上均相同地配置，但是在形状和/或尺寸上彼此不同的不同的泡沫玻璃主体也可以容纳在复合泡沫玻璃元件中。
10、泡沫玻璃主体可以具有限定的形状和尺寸，其允许相应的泡沫玻璃主体以限定的方式布置在复合泡沫玻璃元件中。特别是，尺寸可以被选择成使得可以形成复合泡沫玻璃元件，其适合于生产构造物或构造物的一部分、特别是建筑物或建筑物的一部分的设计和构造用途。尽管对于所使用的泡沫玻璃主体和由泡沫玻璃主体形成的复合泡沫玻璃元件而言，宽范围的尺寸都是可行的，但泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的最小尺寸可以在1cm、5cm或10cm及以上的范围内，而泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的最大尺寸可以在约10厘米、例如50cm、1m、2m、5m、10m或以上的范围内。泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的最小尺寸或最小范围表示泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的具有最小范围并且可以例如在厚度或宽度方向上存在的尺寸，而泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的最大尺寸是泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件的具有最大范围并且可以因此限定纵向方向的尺寸。
11、泡沫玻璃主体可以是任何形状的主体，但其具有限定的且预先确定的形状。特别地，根据本发明的复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体可以具有长方体、长方体形状的主体、类长方体主体、立方体、棱柱体、棱锥体、平行六面体、四面体、多面体、圆柱体、空心圆柱体、旋转主体、圆形主体、盘状主体和/或环形主体等。
12、泡沫玻璃主体可以具有至少一个平坦表面和/或彼此平行对齐的至少两个表面和/或任何三维形状的表面，其中，相邻的泡沫玻璃主体的彼此抵靠的表面(接触表面)被配置为彼此互补，使得它们以平坦的方式相互抵靠，以便因此能够形成堆叠，或者通常能够形成用于生产复合物泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体的复合物。因此，泡沫玻璃主体的相对的表面可以被配置成彼此互补，或者泡沫玻璃主体的接触表面可以适配另一个配置不同的泡沫玻璃主体的接触表面。相应地，其他泡沫玻璃主体然后可以布置在至少一个接触表面上。在两个或更多的接触表面或平坦表面或互补表面的情况下，泡沫玻璃主体可以一个在另一个之上地和/或一个接一个地或彼此相邻地布置成行和/或成列，以便形成不同形状的复合泡沫玻璃元件。优选地，泡沫玻璃主体的表面可以被配置为表示最大表面的接触表面，以便使接触泡沫玻璃主体的相互摩擦力最大化。
13、在泡沫玻璃主体的配置为彼此互补的接触表面的情况下，泡沫玻璃主体可以在一侧上具有第一接触表面，在相对侧上具有配置为与第一接触表面互补的第二接触表面，使得多个这样的泡沫玻璃主体可以被布置成复合物或堆叠。接触表面可以具有突起和/或凹陷。如果接触表面由在笛卡尔坐标系统中在x方向和y方向上跨越的平面定义，则突起和/或凹陷在垂直于xy平面延伸的z方向上延伸。除了突起和/或凹陷的完全任意布置外，突起和/或凹陷可以周期性地在xy平面的一个或两个方向上(即在x方向或y方向上)重复，使得接触表面可以具有起伏状或锯齿状或结节状的表面形状。
14、复合泡沫玻璃元件中的泡沫玻璃主体可以一个在另一个之上地堆叠和/或一个接一个地堆叠和/或彼此相邻地堆叠和/或以砌砖结构的方式布置，而无需放置在泡沫玻璃主体之间的粘合剂(例如，在砌砖结构中提供的砂浆)。特别地，复合泡沫玻璃元件中的泡沫玻璃主体彼此之间可以至少部分不具有粘性连接，但优选地完全不具有粘性连接，使得相应的复合泡沫玻璃元件还可以以简单的方式再次回收，因为泡沫玻璃主体和加固元件及其部件可以容易地再次彼此分离。
15、泡沫玻璃主体在复合泡沫玻璃元件中的布置类型可以以不同方式进行。特别是，可以形成已知类型的砌砖结构，例如承载砌合、顺砖砌合、丁砖砌合、英式砌合、交叉砌合等。此外，简单堆叠是可行的，其中泡沫玻璃主体以一个在另一个之上或成行布置的单独的泡沫玻璃主体的单层或多层堆叠的方式提供。泡沫玻璃主体可以在行与行之间一个在另一个之上对齐地和/或相对彼此交错地布置成堆叠。
16、在复合泡沫玻璃元件中，泡沫玻璃主体可以至少部分地直接和/或直接彼此接触，或者可以在相邻的泡沫玻璃主体之间至少部分地设置有分离元件，例如呈片或箔的形式的分离元件。片或箔可以由纸、纸板、橡胶或塑料、例如聚异丁烯、纺织品、例如机织织物、钩针织物、针织织物、编织织物、缝制织物、非织造布和毡或其他合适的材料形成。分离元件可以被配置成使得其是弹性或塑性形变的，使得其能够穿透到泡沫玻璃主体的粗糙表面中，一方面防止彼此相邻的泡沫玻璃主体相互损坏，另一方面使泡沫玻璃主体之间的摩擦力增加，以便增强复合泡沫玻璃元件中泡沫玻璃主体的内聚力，从而增强复合泡沫玻璃元件的强度。能够由分离元件产生的额外稳定性能够通过泡沫玻璃主体的表面结构来加强。泡沫玻璃主体可以被切割并优选被打磨以获得平坦表面。切割和/或打磨导致靠近表面的微腔(孔隙)被破坏，并且埋入这些微腔的壁的残余物会从宏观平坦表面急剧突出。这些微小的、突出的边缘穿透到布置在表面上(或两个泡沫玻璃主体之间)的分离元件中，可以在分离元件与相应的泡沫玻璃主体之间产生钩环紧固件状的静摩擦力，这能够有助于稳定由一个在另一个之上堆叠的泡沫玻璃主体形成的壁元件，抵抗横向作用力(图1中的箭头)，而无需额外使用粘合剂或砂浆，使得这种壁元件也可以再次完全拆除，泡沫玻璃主体因此可以重复使用。这就是为什么复合泡沫玻璃元件不仅出于能量原因有利，而且是可持续的建筑材料。还应注意的是，混凝土板需要加固，以便充分抵抗横向力。然而，相当一部分的加固是由于混凝土的高自重造成的。相反，根据本发明的复合泡沫玻璃元件具有非常低的自重或比重，使得仅出于这个原因，就可以在复合泡沫玻璃元件中以低的体积和重量比例选择加固元件的数量和尺寸，然而，其中形成复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体与分离元件之间的摩擦力由于高静摩擦力可以额外产生对横向力的阻力，因此加固元件的比例甚至可以更低。
17、与一个或更多个泡沫玻璃主体一起形成复合泡沫玻璃元件的至少一个加固元件还可以以非常多样的形式进行配置，特别地，至少一个加固元件的形状可以被配置成使得至少一个加固元件可以在一个或更多个方向上吸收拉力或在布置有加固元件的玻璃主体上施加压缩力。特别是，根据发明的复合泡沫玻璃元件的至少一个加固元件可以被配置为带、绳、绞线、纤维、线、条、带子、棒、杆、型材杆、螺纹杆、管、圆柱、桁、型材梁、t形梁、双t形梁、板、具有至少部分弯曲的边缘的板、u形型材、框架元件、二维或三维框架元件、特别是矩形或长方体的框架元件、轭、二维或三维桁架、螺栓、张紧元件、夹持元件、弹簧、可塑性形变的保持元件等。
18、加固元件可以被配置为单个部件或者可以由多个部件构成，其中，部件尤其可以由上面列出的元件形成。一个加固元件或多个加固元件的部件可以以任何合适的方式组合并相互连接，其中形状配合连接、力配合连接和/或粘性连接是可行的。例如，可以在加固元件和/或加固元件的部件之间建立螺纹连接、夹持连接、焊接或粘合连接。
19、加固元件可以由任何合适的材料制成，特别是由金属材料(例如，钢，特别是不锈钢、防锈钢或其他常规金属合金)制成。此外，碳材料或塑料(例如，尼龙或聚酯)或纤维材料(例如，碳纤维或碳纤维增强塑料)可用于加固元件。天然材料(例如，大麻纤维等)以及其他天然材料(例如，玄武岩，石板等)也是可以想到的。此外，还可以使用玻璃、陶瓷或陶瓷复合材料，以例如形成板元件等。
20、至少一个加固元件可以是可弹性形变的，以便能够相应地向复合泡沫玻璃元件的至少一个泡沫玻璃主体施加压缩应力。如果使用多个加固元件和/或具有多个部件的加固元件，则至少一个加固元件或至少一个部件、优选多个加固元件或多个部件可以是可弹性形变的。因此，至少一个加固元件或其部件可以在复合泡沫玻璃元件中处于拉伸应力下。
21、至少一个加固元件可布置在复合泡沫玻璃元件中，使至少一个加固元件至少部分地延伸穿过至少一个泡沫玻璃主体。如果多个泡沫玻璃主体连接以形成复合泡沫玻璃元件，则至少一个加固元件、特别是多个加固元件同样可以至少部分地延伸穿过泡沫玻璃主体，该泡沫玻璃主体可以为此目的具有对应的通道或开口。加固元件还可以几乎完全延伸穿过泡沫玻璃主体，例如只有小部段从对应的泡沫玻璃主体突出，以便连接到另外的加固元件(例如，板)。另外，至少一个加固元件还可以沿至少一个泡沫玻璃主体的表面布置。
22、特别地，复合泡沫玻璃元件的多个加固元件可以相互作用，使得布置在泡沫玻璃主体或复合泡沫玻璃元件表面上的例如板、带或框架元件通过延伸穿过泡沫玻璃主体的绳、杆、条、带、线等彼此连接，并且布置在其间的泡沫玻璃主体相互压靠，加固元件延伸穿过该泡沫玻璃主体。
23、为了将至少一个加固元件布置在至少一个泡沫玻璃主体上，还可以在一个或更多个泡沫玻璃主体的表面上设置对应的容纳区域，例如凹口等。例如，作为加固元件设置在表面上的带可以在对应的槽中延伸，使得可以形成复合泡沫玻璃元件的光滑或平坦的表面。
24、特别地，至少一个加固元件可以环形地围绕复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体延伸，其中环形加固元件可以从所有侧压缩泡沫玻璃主体。通过布置可以彼此平行和/或彼此交叉延伸的多个环形加固元件，可以从复合泡沫玻璃元件的多个、特别是所有侧在泡沫玻璃主体上建立压缩应力，从而产生紧凑的复合物。
25、复合泡沫玻璃元件可以被设计成与形成复合泡沫玻璃元件的泡沫玻璃主体相似的多种形状，其中，尤其可以提供长方体或类长方体的设计。相应的，这种复合泡沫玻璃元件具有宽度、长度和高度，这种长方体或类长方体复合泡沫玻璃元件的主表面由具有最大尺寸的方向跨越，即例如由高度与长度或者宽度与长度跨越。其他表面形成相应的端面。在这种复合泡沫玻璃元件的设计中，加固元件可以优选地被布置成使得至少在复合泡沫玻璃元件的最大范围或最大尺寸的方向上，即在纵向方向上相互压靠，即例如，呈杆、棒、线、绳或带形式的加固元件在纵向上延伸，呈板或带形式的加固元件相应地布置在端面上，利用这些加固元件将压缩应力传递至泡沫玻璃主体。
26、复合泡沫玻璃元件可以在其表面上至少部分地具有涂层和/或盖，以便能够使表面适配不同的应用领域。
27、另外，复合泡沫玻璃元件或存在于复合泡沫玻璃元件的表面上的泡沫玻璃主体可以具有结构化表面，可以想到多种结构。例如，可以在复合泡沫玻璃元件的表面上设置凸形凸起和/或凹形凸起和/或盲孔和/或台阶和/或底切和/或锯齿形台阶等。
28、相应的复合泡沫玻璃元件可以用于各种应用中，例如用作构造物或建筑物的壁和/或天花板和/或地板元件、用作浮动体、用作包层元件、用作隧道衬砌元件或用作隔音元件。其他应用是可以想到的。构造物是指任何可以移动的构造物。
29、因此，还要求保护一种构造物，该构造物包括至少一个、优选多个复合泡沫玻璃元件，特别是上述类型的复合泡沫玻璃元件。
30、为了在构造物中连接多个复合泡沫玻璃元件，构造物可以包括至少一个、优选多个连接元件，复合泡沫玻璃元件连接到该连接元件。连接元件的结构可以被配置为类似于在复合泡沫玻璃元件内将泡沫玻璃主体彼此连接的加固元件。然而，此外，还可以想到其他连接元件，包括粘性连接。通常，复合泡沫玻璃元件可以通过力配合连接和/或形状配合连接和/或粘性连接以任何合适的方式相互连接。
31、特别地，连接元件可以包括带、绳、线、条、杆、型材杆、螺纹杆、板、具有至少部分弯曲的边缘的板、u形型材、框架元件、二维或三维框架元件、特别是矩形或长方体的框架元件、轭、二维或三维桁架、螺栓、张紧元件、夹持元件、可塑性形变的保持元件等。
32、连接元件可以由多个部件构成，其中部件可以由也可以用作单独的连接元件的部件形成，如已经针对加固元件所描述的那样。
33、类似于复合泡沫玻璃元件的加固元件，连接元件也可以是可弹性形变的，并且特别是可以在构造物中至少部分地处于拉伸应力下，使得复合泡沫玻璃元件又在压缩应力下相互连接。
34、本发明的复合泡沫玻璃元件可以用于形成各种结构或建筑物，例如建筑物的壁、地板和/或天花板、隔音屏、浮桥、浮动房屋、隧道衬砌等。
1.一种复合泡沫玻璃元件，其具有至少一个、优选多个泡沫玻璃主体(2；12；22；32；42、42a、42b、42c、42d；52、52a、52b、52c；62、62a、62b、62c、62d；72；82；92；102；112；122；132；142；152；162；172；192；212；222；242；252；282、282a；292、292a；302、302a)和至少一个加固元件(3、4、5、6、9；19；23、24、25；33、34、35、36；43、44、46、50；54、56、60；66、69、70；73、74、75、76、77、78、79；83、85、86、87、88；93、94、95、96；103、106、109；113；123；133；143、145、146、148、149；153、154、155、156、157；163、164、165、166、168、169；173、174、175、176、177、178、179、180；193、194、195、196、197；203、204、205、206、207；213、214、215、216；223、224、225、226；246、249；253)，所述至少一个加固元件被布置成使得压缩应力通过所述至少一个加固元件至少沿一个方向作用在一个或更多个泡沫玻璃主体上和/或两个或更多个泡沫玻璃主体通过所述至少一个加固元件彼此连接。
2.根据权利要求1所述的复合泡沫玻璃元件，
3.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
4.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
5.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
6.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
7.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
8.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
9.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
10.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
11.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
12.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
13.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
14.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
15.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
16.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
17.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
18.根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件，
19.一种包括至少一个、优选多个根据前述权利要求中任一项所述的复合泡沫玻璃元件的构造物。
20.根据权利要求19所述的构造物，
21.根据权利要求20所述的构造物，
22.根据权利要求20或21所述的构造物，
23.根据权利要求20至22中任一项所述的构造物，
24.根据权利要求19至23中任一项所述的构造物，
25.一种用于生产构造物、优选根据权利要求19至24中任一项所述的构造物的方法，其中使用根据权利要求1至18中任一项所述的复合泡沫玻璃元件。
