DE102007010574A1 - Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungselement im Betonbau - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Faserbüscheln, insbesondere Glasfaserbüscheln, als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft die Verwendung von Faserbüscheln, insbesondere Glasfaserbüscheln, als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau.
- Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist die große Zugfestigkeit und die verbesserte Korrosionsfestigkeit bei geringerem Gewicht.
- Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
- Es ist bekannt im Betonbau zu Verstärkungszwecken, insbesondere zur Verstärkung der Zugfestigkeit, Bewehrungselemente und zu Befestigungszwecken an den fertigen Bauteilen Verankerungselemente im Beton zu verwenden. Die genannten Bauelemente werden üblicherweise aus Stahl gefertigt.
- Es ist ferner bekannt, Putze und Betone mit Fasern, insbesondere Stahl- und Glasfasern anzureichern (siehe z.B. Veröffentlichungen der Novacret AG in: Betonwerk International, Nr. 4/1999, S. 38 ff., Betonwerk International, Nr. 2/2001, S. 9 ff.
- Grundzüge der Erfindung
- Es wurde nun gefunden, dass Verankerungs- oder Bewehrungselemente aus Faserbüscheln in ihren mechanischen Eigenschaften massiven Stahlelementen vergleichbar oder sogar überlegen sind, während das Gewicht der Bauelemente geringer ist.
- Die Erfindung betrifft Faserbündel, die an mindestens einer Seite gespreizt („aufgebüschelt") sind. Nach Zugabe von Beton, insbesondere Feinbeton, und dessen Erhärtung, verstärkt das Faserbüschel die Zugfestigkeit des Betons an der verstärkten Stelle erheblich (vergleichbar mit Stahlankern).
- Herstellung der erfindungsgemäßen Verankerungs- oder Bewehrungselemente
- Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauelemente werden Faserbündel (z. T als „Rovings" bezeichnet) verwendet. Es handelt sich hierbei um weitgehend unidirektionale Bündel oder Stränge von gestreckten Fasern. Die Einzelfasern können Glas-, Stahl-, Aramid-, Carbon-, Polyacrylnitril-, Polyethylen-, Polypropylen-, Textil- oder sonstige Fasern sein. Es können auch Mischungen der o. g. Fasermaterialien verwendet werden. Bevorzugt werden alkaliresistente Glasfasern (AR-Glasfasern) verwendet.
- Typische AR-Glasfasern haben einen Durchmesser von 12-20 μm, Polypropylenfasern von 15–65 μm, während Stahlfasern einen einen Durchmesser von 10–1000 μm aufweisen. Erfindungsgemäß können, je nach Bedarf, auch Bündel mehrerer Rovings verwendet werden.
- Weiterhin können ursprünglichen Faserbündel auch verdrillt, geschlagen oder gedreht sein. Der Begriff „unidirektional oder gerichtet" im Rahmen dieser Anmeldung umfasst auch derartige verdrillte, geschlagene oder gedrehte Bündel.
- Ein erfindungsgemäßes Bündel ist in
1 dargestellt. Diese Bündel werden an mindestens einem Ende delaminiert (gespreizt). Dies geschieht im Fall der Verwendung von Glasfasern durch die Entfernung der Schlichte. Je nach Zusammensetzung der Schlichte kann dies hydrolytisch, oxidativ, enzymatisch, thermisch oder auch durch waschen geschehen. In anderen Fällen kann kann die Aufspreizung beispielsweise durch die Entfernung eines Mantels erfolgen. - In jedem Fall kommt es zu einer „Aufbüschelung" der Fasern (
2 ). Der Durchmesser des Büschelkopfes übersteigt dabei den Durchmesser des ursprünglichen Bündels. Bevorzugt steigt der Durchmesser um mehr als das Doppelte des ursprünglichen Bündels (10 : DK > 2D0). Die einzelnen Fasern verlaufen in verschiedene Raumrichtungen (multidirektional). Je nach Grad der Aufbüschelung kann der gebildete Kegel einen Winkel α von 10–300° haben (siehe11 ), bevorzugt 45–150°. - Das aufgebüschelte Faserbündel kann von flüssigem Feinbeton benetzt werden und Aushärten, wobei sich eine Kegelform bildet (
3 ). Durch die Kappillarwirkung des flüssigen Betons am Faserbündel kommt es in der Regel zu einer noch weiteren Aufspreizung der Fasern Die Länge des Faserbündels kann 2–30 cm betragen, bevorzugt beträgt sie 3–10 cm. Der Durchmesser des Faserbündels (D0) beträgt 0,5–10 cm, bevorzugt 1–5 cm. - Beim Versuch, das Verankerungselement in Form eines aufgebüschelten Faserbündels aus dem Beton herauszuziehen bildet sich ein Ausbruchskegel, wie er von Hinterschnittankern bekannt ist (
4 ). Im Test zeigt sich, dass die erfindungsgemäßen Verankerungselemente hinsichtlich der Zugfestigkeit mit Stahlankern vergleichbar sind, allerdings sind sie deutlich leichter. Die Erfindung stellt somit ein neues Verankerungselement zur Verfügung, das hohe Festigkeit bei niedrigem Gewicht gewährleistet. Bei weiter steigenden Stahlpreisen ist zudem eine preiswertere Bauausführung möglich. - Die erfindungsgemäße Aufbüschelung der Verankerungs- oder Bewehrungselemente kann entweder direkt bei der Herstellung oder auf der Baustelle erfolgen.
- Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verankerungs- oder Bewehrungselemente
- Das Verankerungs- oder Bewehrungselement kann in verschiedenen Bauformen verwendet werden. Hierbei können ein oder mehrere Faserbündel kraftschlüssig mit einem metallischen Bauelement verbunden werden. Beispielhaft seien genannt ein Nagel- oder Befestigungsteller, der gleichzeitig Aussparungskörper ist, (
4 ) zur Befestigung auf der Schalung, eine Gewindehülse zum Einschrauben in ein entsprechendes Gegengewinde (5 ) oder auch ein Kugelkopfanker hier mit Aussparungsteller (6 ), der im Beton die Hohlform freihält, die zur Aufnahme der Abhebe- und Transportgeschirre erforderlich ist. Wenn das erfindungsgemäße Verankerungselement auf beiden Seiten aufgebüschelt ist, kann es als Doppelkopfanker (z. B. zur Durchstanzbewehrung) verwendet werden. - Besondere Vorteile ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Verwendung an einer Ankerschiene (
7 ). Die Verankerung kann hierbei auf der gesamten Länge erfolgen (linien- oder bürstenförmig), sie kann aber auch Aussparungen aufweisen. Die Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Bürsten ist möglich (8 ). Diese können parallel sein, sie können sich aber auch kreuzen. - Ein herausragender Vorteil der Verankerungstechnik mit den erfindungsgemäßen flexiblen Fasern ist, dass die Anker die Betonstahlbewehrung nicht behindert oder stört. Im Gegenteil: der harte Teil der Einlegeteile kann als Abstandhalter dienen, während die Bewehrungsstäbe die Bürsten oder Büschel durchdringen und so im ausgehärteten Zustand für eine hervorragende Lastweiterleitung der Kräfte von der Befestigung in den Baukörper sorgen (siehe
10 ). - Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verankerungs- oder Bewehrungselemente ist die hohe Korrosionsfestigkeit, die es ermöglicht, teure, hochlegierte Edelstähle zu ersetzen.
- Der Fachmann auf dem Gebiet des Stahlbetonbaus kann weitere Ausführungsformen der Erfindung entwickeln, ohne erfinderisch tätig werden zu müssen. Beispielsweise können mehrer punktförmige Faserbüschel an einem Bauteil verwendet werden. Es können auch mehrere linienförmige Faserbüschel verwendet werden. Linienförmige Faserbüschel können zudem auch unterbrochen sein (d. h. Aussparungen aufweisen).
- Beschreibung der Figuren:
-
1 : zeigt ein Faserbündel vor der Aufbüschelung/Entschlichtung, wobei hier ein Gewinde zur Weiterleitung der Kräfte außerhalb des Betons gezeigt ist, -
2 : zeigt ein aufgebüscheltes Faserbündel, -
3 : zeigt das im Beton verankerte Faserbündel unter Zug, wobei die graue Fläche den Bruchkegel bei Zugversagen darstellt, -
4 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement mit Gewinde eingesteckt in einen Nagelteller zur Befestigung an der Schalung, -
5 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement mit einer Gewindehülse, die entweder aufgepresst, eingeklebt oder anlaminiert ist, -
6 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement in Form eines Kugelkopfankers mit Befestigungsteller, der hier als Aussperrungskörper im Beton dient, -
7 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement in Form einer Ankerschiene, mit einer Reihe von Faserbüscheln, -
8 : zeigt erfindungsgemäße Verankerungselemente in Form von doppelten Verankerungsbürsten als Teil einer Ankerschiene, d. h. zwei Reihen von Faserbüscheln, -
9 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement in Form einer Ankerschiene, mit zwei Reihen von Faserbüscheln in einbebautem Zustand, wobei der mechanisch unflexible Teil der Ankerschiene auf der Bewehrungsmatte aufliegt, während die Fasern der Faserbüschel die Bewehrung umgreifen, -
10 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement in Form eines Faserbüschels mit den Definitionen für den Bündeldurchmesser (D0) und den Büschelkopfdurchmesser (DK), -
11 : zeigt ein erfindungsgemäßes Verankerungselement in Form eines Faserbüschels mit den Definitionen für den Kegelwinkel (α), - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Betonwerk International, Nr. 4/1999, S. 38 ff., Betonwerk International, Nr. 2/2001, S. 9 ff. [0004]
Claims (14)
- Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau.
- Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbüschel punktförmig verankert sind.
- Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbüschel linienförmig verankert sind.
- Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau gemäß einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern Glasfasern, Stahlfasern, Aramidfasern oder Polypropylenfasern enthalten.
- Verwendung von Faserbüscheln als Verankerungs- oder Bewehrungselement im Betonbau gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern alkaliresistente Glasfasern enthalten.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, enthaltend mindestens ein Faserbündel, wobei die Fasern in mindestens einem Teilstück des Bündels unidirektional oder gerichtet verlaufen.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, enthaltend mindestens ein Faserbündel, wobei die Fasern in mindestens einem Teilstück des Bündels unidirektional verlaufen, während sie an mindestens einem Ende des Bündels multidirektional verlaufen.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Fasern in mindestens einem Teilstück des Bündels unidirektional oder gerichtet verlaufen und wobei die Fasern verdrillt sind.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau gemäß mindestens einem Der Ansprüche 6 bis 8, enthaltend mindestens ein Faserbündel, wobei das Faserbündel an einem metallischen Bauteil befestigt ist.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, enthaltend mindestens ein Faserbündel, wobei die Fasern in einem Teilstück des Bündels unidirektional verlaufen, während sie an beiden Ende des Bündels multidirektional verlaufen.
- Verwendung des Verankerungs- oder Bewehrungselementes gemäß Anspruch 10 als Doppelkopfanker im Betonbau.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, enthaltend a) eine Ankerschiene, sowie b) mehrere Faserbündel, die an der Ankerschiene befestigt sind, wobei die Fasern in einem Teilstück eines Bündels unidirektional verlaufen, während sie an dem anderen Ende eines Bündels multidirektional verlaufen.
- Verankerungs- oder Bewehrungselement für den Betonbau, enthaltend a) eine Ankerschiene, sowie b) Faserbündel, die an der Ankerschiene linienförmig befestigt sind, wobei die Fasern in einem Teilstück eines Bündels unidirektional verlaufen, während sie an dem anderen Ende eines Bündels multidirektional verlaufen.
- Verwendung des Verankerungs- oder Bewehrungselementes gemäß Anspruch 12 oder 13 als Ankerschiene im Betonbau.
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