Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrteiligen Armierungsstabes mit mindestens einem korrosionsbeständigen Abschnitt gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1, einen Armierungsstab gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 5 sowie Verwendungen des mehrteiligen Armierungsstabes gemäss den Patentansprüchen 7 bis 9.
An Armierungsstäbe werden hohe Anforderungen gestellt. Sie müssen nicht nur je nach Anwendungsbereich eine hohe Druck- oder Zugfestigkeit aufweisen, sondern oft auch beständig gegen Umwelteinflüsse sein.
Dienen sie beispielsweise der Verbindung zweier Betonelemente oder eines Betonelementes mit einer Felswand, so müssen sie mindestens im Trennbereich zwischen den Elementen korrosionsbeständig sein. Armierungsstäbe, welche als Verankerungshaken eingesetzt werden, müssen entweder ebenfalls korrosionsbeständig sein oder eine genügend grosse Beton-Überdeckung aufweisen.
Armierungsstäbe, welche korrosionsbeständig sein müssen, werden deshalb meistens aus rostfreiem Stahl gefertigt. Rostfreier Stahl ist jedoch massiv teurer als die für Armierungskörbe üblicherweise verwendeten Armierungsstäbe aus korrosionsanfälligem Baustahl.
In einem anderen Verfahren werden die Armierungsstäbe aus korrodierendem Baustahl gefertigt, in die gewünschte Form gebracht, beispielsweise gebogen, und anschliessend in einer Oberflächenbehandlung mit einem Korrosionsschutz versehen. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch relativ aufwändig.
Für Armierungsstäbe, welche in Trennbereichen von Bauwerken eingesetzt werden, sind einige Verbesserungen bekannt.
So offenbart DE-A-3 446 006 einen korrosionsgeschützten Armierungsstab zur Überbrückung von Bauwerksfugen. Der Armierungsstab ist mindestens auf der Länge der Fugenbreite von einer korrosionsbeständigen Manschette umgeben, welche unverschiebbar, beispielsweise durch Verformung, auf dem Armierungsstab aufgebracht wird. Dieser korrosionsgeschützte Armierungsstab weist im kritischen Trennbereich den notwendigen Korrosionsschutz auf, ist jedoch kaum kostengünstiger herstellbar als die üblicherweise eingesetzten nicht-korrodierenden Armierungsstäbe aus rostfreiem Stahl. Zudem lassen sich derartig geschützte Armierungsstäbe im ummantelten Bereich nicht verformen. Hinzu kommt, dass Armierungseisen, auf denen eine Manschette aus rostfreiem Stahl aufgeklemmt ist, stark zu Kontaktkorrosion neigen und damit die notwendigen Festigkeitswerte unterschreitet.
Ferner ist aus DE-A-3 801 121 ein Zug- oder Druckstab bekannt, welcher zur Verbindung zweier Betonelemente oder eines Betonelementes mit einer Felswand einsetzbar ist. Er besteht aus einem Stab aus korrodierendem Material, welcher im Trennbereich zwischen den beiden zu verbindenden Elementen mit einer den Stab distanziert umhüllenden Hülse aus nichtkorrodierendem Material umgeben ist, wobei der Zwischenraum mit einer giessfähigen, aushärtenden Masse ausgefüllt ist. Bevorzugterweise wird für den Stab Baustahl, für die Hülse rostfreier Stahl und für die giessfähige Masse ein Kunstharz oder ein kunststoffvergüteter Mörtel verwendet. Dieser mehrteilige Zug- oder Druckstab weist durch den Verbund der drei Materialien insbesondere eine erhöhte Druckfestigkeit auf und eignet sich daher, um erheblich höhere Querkräfte bei der Verwendung in Armierungskörben aufzunehmen.
Der innere Baustahl-Stab kann dadurch mit geringerem Durchmesser dimensioniert werden, wodurch wiederum Material eingespart und die Kosten gesenkt werden.
Bei der Herstellung dieses Zug- oder Druckstabes wird zuerst die Hülse über den Stab geschoben und die aus der Hülse herausragenden Enden des Stabes werden erst anschliessend in die gewünschte Form gebogen.
Der Anwendungsbereich dieser Armierungsstäbe ist jedoch begrenzt, da die Hülse oder Manschette stets geradlinig verlaufen muss und deshalb die Form des Armierungsstabes im Fugenbereich vorgibt. Ferner können sie nur bei Trennfugen eingesetzt werden, welche durch parallel beabstandete Verbindungselemente gebildet werden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines gebogenen Armierungsstabes aufzuzeigen, welcher im Krümmungsbereich korrosionsbeständig ist.
Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, einen Armierungsstab zu schaffen, welcher im Krümmungsbereich einen Korrosionsschutz aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe löst ein Armierungsstab mit den Merkmalen des Patentanspruches 6.
Dank dem erfindungsgemässen Verfahren können Armierungsstäbe mit Korrosionsschutz in den verschiedensten Formen hergestellt werden, wobei als erstes Zwischenprodukt stets derselbe geradlinige Stab mit einer als Korrosionsschutz dienenden Hülse erhalten wird. Dieses Zwischenprodukt kann an Lager genommen und erst bei Bedarf in die gewünschte Form des Armierungsstabes gebogen werden. Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt.
Ferner erlaubt das erfindungsgemässe Verfahren die Herstellung von beliebigen Formen von Armierungsstäben, welche an beliebigen Stellen mit einem Korrosionsschutz versehbar sind. Dem Bauingenieur werden dadurch vielfältigere Möglichkeiten in der Platzierung von Armierungen erschlossen, die sich über Trennbereiche erstrecken. Ferner ist es möglich, auch während den Bauarbeiten neue Armierungen für den Ortsbetonbau zu formen, da die erfindungsgemässen Armierungselemente nachträglich beliebig gebogen werden können, wobei im Biegungsbereich stets ein Korrosionsschutz vorhanden ist.
Die giessfähige, aushärtende Masse, welche den Zwischenraum zwischen Baustahl-Stab und Hülse ausfüllt, verhindert Kontaktkorrosion, welche bei Kontakt zwischen einem Baustahl-Stab und einer Hülse aus einem anderen Stahl oder Metall entstehen würde. Die Biegezugfestigkeit der giessfähigen Masse bestimmt den minimalen Radius, welcher bei der Krümmung des Armierungsstabes erzielt werden kann, ohne dass Risse in der giessfähigen Masse zu Kontaktbrücken und zur Zerstörung der Struktur führen.
Die erfindungsgemässen Armierungsstäbe weisen durch den Verbund eine höhere Druck-, Zug- und Biegefestigkeit auf. Es ist deshalb vorteilhaft, die Armierungsstäbe nicht nur in den kritischen Trennbereichen mit einer Hülse zu versehen, sondern den gesamten Baustahl-Stab zu ummanteln. Für viele Anwendungsmöglichkeiten genügt es jedoch, nur einen Teilabschnitt zu ummanteln.
Ist nur ein Teilabschnitt des Baustahl-Stabes mit der Hülse versehen, so werden die herausragenden Enden bevorzugterweise mit Mitteln für eine Schraubverbindung versehen. Dadurch ist der Baustahl-Stab auf einfache Weise mit angrenzenden Baustahl-Stäben verbindbar, ohne dass die korrosionsbeständige Hülse kontaktiert wird. Dies ist beispielsweise bei Kragplattenanschlüssen vorteilhaft. Hier muss lediglich das Armierungselement im Fugenbereich korrosionsbeständig sein. Die angrenzenden Armierungselemente können einteilig aus kostengünstigeren Baustahl-Stäben gefertigt sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird anhand der beiliegenden Zeichnungen, welche Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darstellen, erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Darstellung eines Armierungsstabes in einer Stufe seiner Herstellung, teilweise im Schnitt;
Fig. 2 einen erfindungsgemässen Armierungsstab in Form eines Querkraftstabes eines Kragplattenanschlusselementes und
Fig. 3 einen erfindungsgemässen Armierungsstab in Form eines Verankerungshakens.
In Fig. 1 ist ein Armierungs- oder Bewehrungsstab in einer Stufe seiner Herstellung dargestellt. Dieses Zwischenprodukt ist bereits aus dem Stand der Technik, wie er in DE-A3 801 121 offenbart ist, bekannt.
Der Armierungsstab weist einen Baustahl-Stab 1 aus korrodierendem Material auf, welcher als eigentlicher Armierungsstab dient. Die Oberfläche des Baustahl-Stabes kann glatt, oder wie dargestellt, gerippt sein. Die Rippen 10 erhöhen die Festigkeit der Verbindung des Baustahl-Stabes 1 einerseits mit dem Beton, andererseits aber auch mit der giessfähigen, aushärtenden Masse 3.
Dieser Baustahl-Stab 1 wird kontaktfrei mit einer Hülse 2 umgeben, sodass die Hülse 2 den Stahlstab an keiner Stelle berührt. Mindestens ein Teilabschnitt des Baustahl-Stabes 1 wird dabei von einer Hülse 2 umhüllt. Die Grösse des Teilabschnittes wird durch den Verwendungszweck des Armierungsstabes bestimmt. Wird er zur Verbindung von zwei Betonelementen, zum Beispiel als Kragplatten-Anschlusselement, oder zur Verbindung eines Betonelementes mit einer Felswand verwendet, so entspricht die Länge des Teilabschnittes mindestens der Breite der Trennfuge.
Die Hülse 2 ist aus einem nichtkorrodierendem Material gefertigt. Beispielsweise kann sie aus einem Rohrabschnitt aus rostfreiem Stahl, aus einem Buntmetall, aus einem Kunststoff, aus einer Legierung oder einem Metall bestehen, welches durch eine Beschichtung mit hoher Haftfestigkeit korrosionsgeschützt ist.
Anschliessend wird der verbleibende Zwischenraum zwischen dem Baustahl-Stab 1 und der Hülse 2 mit einer giessfähigen, aushärtenden Masse 3 ausgefüllt. Geeignete Materialien hierfür sind insbesondere Kunstharze wie auch bedingt gewisse kunststoffvergütete Mörtel, so genannte Injektionsmörtel, welche im ausgehärteten Zustand eine hohe Biegezugfestigkeit aufweisen. Die Biegezugfestigkeit ist als Biegespannung (Quotient aus Biegemoment und Widerstandsmoment) definiert, welche in einem biegebeanspruchten Bauteil, dessen Druckfestigkeit grösser ist als seine Zugfestigkeit, in der Zugzone die ersten Risse entstehen lässt.
Nach dem Aushärten der giessfähigen Masse 3 wird der mit der Hülse 2 versehene Teilabschnitt des Armierungsstabes 1 gebogen. Somit weist nicht nur der Baustahl-Stab 1 allein eine Krümmung auf, sondern der ganze Verbund von Baustahl-Stahl 1, giessfähige, nun ausgehärtete Masse 3 und Hülse 2 werden gemeinsam in die gewünschte Form gebogen. Die hohe Biegezugfestigkeit und die relativ hohe Druckfestigkeit des Füllmateriales ermöglicht, dass sich die Hülse 2 ähnlich einem sandgefüllten Rohr mindestens annähernd knickfrei und praktisch ohne Veränderung des Durchmessers biegen Iässt. Die Relativlage des Baustahl-Stabes 1 in der Hülse 2 wird dabei praktisch nicht verändert.
Damit keine Kontaktkorrosion entstehen kann, muss die giessfähige Masse 3 im ausgehärteten Zustand je nach gewünschtem Biegeradius eine entsprechende Biegezugfestigkeit aufweisen. Bevorzugterweise liegt die Biegezugfestigkeit im Bereich zwischen 60 und 120 MPa. Mit Massen mit einer Biegezugfestigkeit von 95 MPa wurden sehr gute Resultate erzielt.
Ragt der Baustahl-Stab 1 aus der Hülse 2 heraus, so kann er im Verlaufe des Herstellungsprozesses des Armierungsstabes oder auch am Schluss des Verfahrens mit bekannten Mitteln für eine Schraubverbindung versehen werden. In Fig. 2 ist deshalb ein Ende des Baustahl-Stabes 1 mit einem Gewinde 11 und das andere Ende mit einem Gewindeloch 12 versehen. Dank diesen Mitteln kann der Armierungsstab mit weiteren, hier nicht dargestellten Armierungselementen verbunden werden, wobei die korrosionsbeständige Hülse 2 die angrenzenden Armierungselemente nicht kontaktiert, sodass wiederum keine Kontaktkorrosion entstehen kann.
Der erfindungsgemässe Armierungsstab kann vielfältig eingesetzt werden:
In Fig. 2 ist ein Querkraftstab A dargestellt, welcher beispielsweise für Kragplattenanschlüsse verwendbar ist.
In Fig. 3 ist ein Verankerungshaken B in einer Einbaulage dargestellt. Da der vordere, gebogene Bereich 6 des Verankerungshakens B die korrosionsbeständige Hülse 2 aufweist, kann die Beton-Überdeckung 4 vermindert werden. Dadurch wird Beton eingespart, zudem wird die Überdeckung auch leichter, wodurch wiederum die Armierung kleiner dimensioniert werden kann.
The present invention relates to a method for producing a multi-part reinforcing bar with at least one corrosion-resistant section according to the preamble of claim 1, a reinforcing bar according to the preamble of patent claim 5 and uses of the multi-part reinforcing bar according to claims 7 to 9.
High demands are placed on reinforcing bars. Not only do they have to have high compressive or tensile strength depending on the area of application, they also often have to be resistant to environmental influences.
If they serve, for example, to connect two concrete elements or one concrete element to a rock wall, they must be corrosion-resistant at least in the separation area between the elements. Reinforcing bars, which are used as anchoring hooks, must either also be corrosion-resistant or have a sufficiently large concrete cover.
Reinforcing bars, which must be corrosion-resistant, are therefore usually made of stainless steel. Stainless steel is, however, massively more expensive than the reinforcing bars made of corrosion-prone structural steel that are commonly used for reinforcement baskets.
In another process, the reinforcing bars are made of corrosive structural steel, brought into the desired shape, for example bent, and then provided with corrosion protection in a surface treatment. However, this manufacturing process is relatively complex.
A number of improvements are known for reinforcing bars which are used in separation areas of buildings.
DE-A-3 446 006, for example, discloses a corrosion-protected reinforcing bar for bridging structural joints. The reinforcing bar is surrounded at least over the length of the joint width by a corrosion-resistant sleeve, which is applied to the reinforcing bar in a non-displaceable manner, for example by deformation. This corrosion-protected reinforcing bar has the necessary corrosion protection in the critical separation area, but it is hardly cost-effective to manufacture than the non-corrosive reinforcing bars made of stainless steel that are usually used. In addition, reinforcement bars protected in this way cannot be deformed in the coated area. In addition, reinforcing irons, on which a stainless steel sleeve is clamped, have a strong tendency to contact corrosion and thus fall below the necessary strength values.
Furthermore, a tension or compression rod is known from DE-A-3 801 121, which can be used to connect two concrete elements or one concrete element to a rock wall. It consists of a rod made of corrosive material, which is surrounded in the separating area between the two elements to be connected by a sleeve of non-corroding material that surrounds the rod at a distance, the intermediate space being filled with a pourable, hardening mass. A synthetic resin or a plastic-hardened mortar is preferably used for the structural steel rod, for the stainless steel sleeve and for the pourable mass. Due to the combination of the three materials, this multi-part tension or compression rod has in particular increased compressive strength and is therefore suitable for absorbing considerably higher lateral forces when used in reinforcement cages.
The inner structural steel rod can thus be dimensioned with a smaller diameter, which in turn saves material and reduces costs.
When producing this tension or compression rod, the sleeve is first pushed over the rod and the ends of the rod protruding from the sleeve are only then bent into the desired shape.
The area of application of these reinforcing bars is limited, however, because the sleeve or sleeve must always run in a straight line and therefore specifies the shape of the reinforcing bar in the joint area. Furthermore, they can only be used in joints that are formed by parallel spaced connecting elements.
It is therefore an object of the invention to demonstrate a simple method for producing a bent reinforcing bar which is corrosion-resistant in the area of curvature.
This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.
It is also an object of the invention to provide a reinforcing bar which has corrosion protection in the area of curvature and which can be produced inexpensively.
This object is achieved by a reinforcing bar with the features of claim 6.
Thanks to the method according to the invention, reinforcement bars with corrosion protection can be produced in a wide variety of forms, the first intermediate product always being the same straight bar with a sleeve serving as corrosion protection. This intermediate product can be stored and only bent into the desired shape of the reinforcing bar if required. This reduces the manufacturing costs.
Furthermore, the method according to the invention allows the production of any shape of reinforcing bars which can be provided with corrosion protection at any location. This opens up more diverse possibilities for the construction engineer in the placement of reinforcements that extend over separation areas. It is also possible to form new reinforcements for in-situ concrete construction even during the construction work, since the reinforcement elements according to the invention can subsequently be bent as desired, with corrosion protection always being present in the bending region.
The pourable, hardening mass, which fills the space between the structural steel rod and the sleeve, prevents contact corrosion, which would result from contact between a structural steel rod and a sleeve made of another steel or metal. The bending tensile strength of the castable mass determines the minimum radius that can be achieved when the reinforcing bar is curved, without cracks in the castable mass leading to contact bridges and to the destruction of the structure.
The reinforcement bars according to the invention have a higher compressive, tensile and flexural strength due to the composite. It is therefore advantageous not only to provide the reinforcing bars with a sleeve in the critical separation areas, but also to encase the entire structural steel bar. For many applications, however, it is sufficient to cover only a partial section.
If only a section of the structural steel rod is provided with the sleeve, the protruding ends are preferably provided with means for a screw connection. As a result, the structural steel rod can be connected to adjacent structural steel rods in a simple manner, without contacting the corrosion-resistant sleeve. This is advantageous for cantilever panel connections, for example. Here, the reinforcement element in the joint area only has to be corrosion-resistant. The adjacent reinforcement elements can be made in one piece from less expensive structural steel rods.
The method according to the invention is explained with reference to the accompanying drawings, which represent exemplary embodiments of the subject matter of the invention. Show it
Figure 1 is an illustration of a reinforcing bar in a stage of its manufacture, partially in section.
2 shows a reinforcing bar according to the invention in the form of a shear bar of a cantilever plate connecting element and
Fig. 3 shows a reinforcing bar according to the invention in the form of an anchoring hook.
In Fig. 1, a reinforcement or reinforcement bar is shown in a stage of its manufacture. This intermediate product is already known from the prior art, as disclosed in DE-A3 801 121.
The reinforcing rod has a structural steel rod 1 made of corrosive material, which serves as the actual reinforcing rod. The surface of the structural steel rod can be smooth or ribbed as shown. The ribs 10 increase the strength of the connection of the structural steel rod 1 on the one hand to the concrete, but on the other hand also to the pourable, hardening mass 3.
This structural steel rod 1 is surrounded without contact with a sleeve 2, so that the sleeve 2 does not touch the steel rod at any point. At least a portion of the structural steel rod 1 is covered by a sleeve 2. The size of the section is determined by the purpose of the reinforcing bar. If it is used to connect two concrete elements, for example as a cantilever plate connecting element, or to connect a concrete element to a rock wall, the length of the section corresponds at least to the width of the joint.
The sleeve 2 is made of a non-corroding material. For example, it can consist of a tube section made of stainless steel, a non-ferrous metal, a plastic, an alloy or a metal which is protected against corrosion by a coating with high adhesive strength.
The remaining space between the structural steel rod 1 and the sleeve 2 is then filled with a pourable, hardening mass 3. Suitable materials for this are in particular synthetic resins as well as certain plastic-hardened mortars, so-called injection mortars, which have a high flexural tensile strength in the hardened state. The bending tensile strength is defined as the bending stress (quotient of bending moment and section modulus), which causes the first cracks to develop in the tensile zone in a component subject to bending stress, the compressive strength of which is greater than its tensile strength.
After the pourable mass 3 has hardened, the section of the reinforcing bar 1 provided with the sleeve 2 is bent. Thus, not only the structural steel rod 1 alone has a curvature, but the entire composite of structural steel steel 1, pourable, now hardened mass 3 and sleeve 2 are bent together into the desired shape. The high bending tensile strength and the relatively high compressive strength of the filler material enable the sleeve 2 to be bent at least approximately without kinks and practically without changing the diameter, similar to a sand-filled pipe. The relative position of the structural steel rod 1 in the sleeve 2 is practically not changed.
So that no contact corrosion can occur, the castable mass 3 must have a corresponding bending tensile strength in the hardened state, depending on the desired bending radius. The bending tensile strength is preferably in the range between 60 and 120 MPa. Very good results were achieved with compositions with a bending tensile strength of 95 MPa.
If the structural steel rod 1 protrudes from the sleeve 2, it can be provided with known means for a screw connection in the course of the manufacturing process of the reinforcing rod or also at the end of the method. 2, one end of the structural steel rod 1 is therefore provided with a thread 11 and the other end is provided with a threaded hole 12. Thanks to these means, the reinforcement rod can be connected to further reinforcement elements (not shown here), the corrosion-resistant sleeve 2 not making contact with the adjacent reinforcement elements, so that in turn no contact corrosion can occur.
The reinforcing bar according to the invention can be used in a variety of ways:
2 shows a lateral force rod A, which can be used, for example, for cantilever plate connections.
In Fig. 3, an anchoring hook B is shown in an installed position. Since the front, curved region 6 of the anchoring hook B has the corrosion-resistant sleeve 2, the concrete covering 4 can be reduced. This saves concrete, and the covering is also lighter, which in turn means that the reinforcement can be made smaller.