DE102008040919A1

DE102008040919A1 - Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteiles mit einer polymergetränkten textilen Bewehrung sowie Betonbauteil mit einer polymergetränkten textilen Bewehrung

Info

Publication number: DE102008040919A1
Application number: DE200810040919
Authority: DE
Inventors: Dieter Reichel
Original assignee: MAX BOEGL FERTIGTEILWERKE GmbH; Max Bogl Fertigteilwerke & Co KG GmbH
Current assignee: MAX BOEGL FERTIGTEILWERKE GmbH; Max Bogl Fertigteilwerke & Co KG GmbH
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteils (1) mit einer textilen Bewehrung wird ein textiles Fasermaterial (2) mit einem aushärtbaren Polymer (3) getränkt. Das mit dem Polymer (3) getränkte textile Fasermaterial (2) wird in noch ungehärtetem Zustand in das Betonbauteil (1) einbetoniert, so dass in einer Verbundzone (4) das Polymer (3) mit dem Beton (5) vermischt wird. Ein Betonbauteil (1) weist eine textile Bewehrung auf, welche ein mit einem aushärtbaren Polymer (3) getränktes textiles Fasermaterial (2) ist. Das Betonbauteil (1) weist eine Verbundzone (4) auf, in welcher das Polymer (3) mit dem Beton (5) vermischt ist.

Description

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteiles mit einer textilen Bewehrung wird als Bewehrung ein textiles Fasermaterial mit einem aushärtbaren Polymer getränkt. Ein Betonbauteil weist eine Bewehrung aus einem textilen Fasermaterial auf, welches mit einem aushärtbaren Polymer getränkt ist.
Textile Bewehrungen für Betonbauteile mit verschiedenen Fasern wie Glasfasern, Karbonfasern und Kunststoffen sind im Stand der Technik bekannt. Betonbauteile mit textilen Bewehrungen werden vorzugsweise bei dünnen Bauteilen verwendet, da die Bewehrungen selbst nicht rosten und daher Betondeckungen, wie sie bei Stahlbewehrungen erforderlich sind, nicht benötigt werden. Bauteile aus textilbewehrtem Beton werden im Stand der Technik daher beispielsweise für dünnwandige Fassadenteile eingesetzt.
Die DE 10 2004 035 011 A1 beschreibt ein Verbundelement mit einer Nutzfläche aus Beton für eine Wand-, Decken- oder Bodenverkleidung. Das Verbundelement weist eine Trägerplatte, beispielsweise aus einem Holzwerkstoff, auf, auf welcher das Betonelement angeordnet ist. Das Betonelement kann hierbei eine Textilbewehrung aufweisen, welche nach dem Erhärten des Betons eine tragende Wirkung übernehmen soll.
Die DE 199 54 337 C2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von textilbewehrtem Ortbeton. Der Einbau der textilen Bewehrung erfolgt hierbei nicht vor dem Betoniervorgang, sondern durch Auflegen der textilen Bewehrung auf die Oberfläche des frischen Betons. Schließlich wird die textile Beweh rung bis auf eine vorbestimmte Tiefe in den Frischbeton eingedrückt, so dass eine oberflächennahe Textilbewehrung entsteht. Anschließend härtet der Beton aus.
Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass textile Bewehrungen häufig keinen ausreichenden Verbund in der Betonmatrix haben, da nur die äußeren Fasern von dem Beton durchdrungen werden. Die inneren Fasern werden hingegen nicht von dem Beton durchdrungen und können daher nur in geringem Maße zum Lastabtrag beitragen. Bei Bruch des Bauteiles werden die inneren Fasern leicht aus der textilen Bewehrung herausgezogen.
Es wurden daher Versuche unternommen, den inneren Verbund der Fasern der textilen Bewehrung zu verbessern, indem die Bewehrung mit einem Polymer getränkt wird. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch die inneren Fasern eingebunden werden und somit der gesamte Bewehrungsquerschnitt trägt. Ein derartiger Textilbeton ist in dem Artikel „Textilbeton mit polymergetränkter Bewehrung" in der Zeitschrift „Beton", Ausgabe 3, 2007, beschrieben. Dabei werden als Bewehrung Textilien aus alkaliresistentem Glas in einem Tränkungsbad mit dem Polymer getränkt, ausgehärtet und in eine Feinbetonmatrix eingebaut. In dem ausgehärteten Polymer sind auch die inneren Fasern gut eingebunden. Der äußere Verbund der Betonmatrix zu dem Polymer ist jedoch ungünstig, da dieses eine vergleichsweise glatte Oberfläche aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein textilbewehrtes Betonbauteil vorzuschlagen, das einen guten Verbund der Betonmatrix zu einer polymergetränkten Bewehrung wie auch einen guten inneren Verbund der Fasern der Textilbewehrung aufweist. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteiles mit einer textilen Bewehrung wird ein textiles Fasermaterial mit einem aushärtbaren Polymer getränkt. Erfindungsgemäß wird das mit dem Polymer getränkte textile Fasermaterial in noch ungehärtetem Zustand in das Betonbauteil einbetoniert. Dadurch, dass die getränkte textile Bewehrung in einem Nass-in-Nass-Verfahren in den frischen Beton eingebracht wird, kann ein besonders guter Verbund der getränkten Bewehrung zu der Betonmatrix erreicht werden.
Versuche haben gezeigt, dass bei Verwendung bestimmter Polymere eine Vermischung zwischen dem frischen Beton und dem noch ungehärteten Polymer stattfindet. Durch diese Vermischung in der Verbundzone kann eine im Vergleich zum Einbetonieren der getränkten Bewehrung in gehärtetem Zustand wesentlich verbesserte Anbindung der Bewehrung an die Matrix erfolgen. Zugleich kann die textile Bewehrung durch die Tränkung mit dem Polymer vollständig durchdrungen werden, so dass sowohl die äußeren wie auch die inneren Fasern der Garne in der Bewehrung gut gebunden sind. Da sowohl der innere Verbund der Fasern wie auch der äußere Verbund der Bewehrung zur Betonmatrix verbessert ist, kann eine wesentlich höhere Tragfähigkeit der Bauteile erzielt werden. Die Anwendungsmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen Betonbauteils sind daher wesentlich erhöht, wobei auch der Einsatz für tragende Zwecke möglich ist.
Ein Betonbauteil mit einer textilen Bewehrung, bei welchem die Bewehrung ein mit einem aushärtbaren Polymer getränktes Fasermaterial ist, weist eine Verbundzone auf, in welcher das Polymer mit dem Beton vermischt ist. Während bei einem herkömmlich hergestellten Betonbauteil mit polymergetränkter Bewehrung, bei welchem die Bewehrung mit dem Polymer in ausgehärtetem Zustand in den Beton eingegossen wird, der Verbund auf die vergleichsweise glatte Kontaktfläche des Polymers beschränkt ist, weist das erfindungsgemäße Betonbauteil eine Verbundzone auf, innerhalb welcher das Polymer mit dem Beton vermischt ist. Das Polymer ist somit auch in die Betonmatrix eingedrungen und bewirkt dort eine Verstärkung des Betons.
Zugleich weist das Bauteil auch einen sehr guten inneren Verbund der Fasern der Bewehrung auf. Ein erfindungsgemäßes Betonbauteil weist daher eine besonders hohe Tragfähigkeit auf und kann somit wesentlich weitreichender eingesetzt werden als die im Stand der Technik bekannten Textilbetone, deren Anwendung im Wesentlichen auf Fassadenelemente beschränkt ist.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Polymer ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxydharz, ist. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass durch Verwendung eines Epoxydharzes eine besonders gute Vermischung mit der Betonmatrix in der Verbundzone erreichbar ist. Daneben sind durch Verwendung eines Epoxydharzes besonders hohe Verbundfestigkeiten innerhalb der textilen Bewehrung erzielbar.
Vorzugsweise wird als textiles Fasermaterial ein Flächenmaterial, beispielsweise ein Gewebe oder Gelege, verwendet. Dieses ist gut handhabbar und bietet die Möglichkeit einer beanspruchungsgerechten Ausrichtung der Fasern. Hierdurch können hohe Tragfähigkeiten erzielt werden.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteiles ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das textile Fasermaterial in einer Laminiermaschine mit dem Polymer getränkt wird. Hierdurch ist eine wirtschaftliche Herstellung der Betonbauteile möglich, wobei zugleich durch Tränken in der Laminiermaschine eine vollständige Durchtränkung der textilen Bewehrung mit dem Polymer sichergestellt werden kann.
Vorzugsweise wird ein zementgebundener Beton verwendet bzw. ist das Betonbauteil aus einem zementgebundenen Beton hergestellt. Dieser ist in der Verbindung mit einer textilen Bewehrung gut verarbeitbar und kostengünstig verfügbar. Die Verwendung eines Polymerbetons ist jedoch ebenso möglich.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die textile Bewehrung vorgespannt ist. Die Tragfähigkeit des Betonbauteiles kann hierdurch noch weiter erhöht werden. Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteiles wird die textile Bewehrung vorgespannt und in das Betonbauteil einbetoniert, wobei das Vorspannen vor dem Tränken oder nach dem Tränken erfolgen kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die textile Bewehrung aus Glasfaser, insbesondere einem Glasgewebe, besteht. Glasfasern sind kostengünstig verfügbar, wobei zu Bewehrungszwecken in Beton sich alkaliresistente Glasfasern gut bewährt haben. Liegen die Glasfasern als Gewebe vor, so sind diese während des Tränkens mit dem Polymer sowie auch während des Einbetonierens gut handhabbar. Andere textile Fasermaterialien wie Gelege, Gewirke, Gesticke und weitere bekannte textile Fasermaterialien sind selbstverständlich ebenso möglich, wobei die textilen Bewehrungen bzw. die Ausrichtung der Rovings auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt werden können. Die textilen Fasermaterialien können hierbei biaxial oder multiaxial ausgerichtet werden. Neben Glasfasern bzw. Glasgewebe sind selbstverständlich auch andere Fasern, beispielsweise Kohlefasern, Aramidfasern, Polyamid oder Acryl und andere Kunststoffe ebenso möglich.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das textile Fasermaterial entsprechend der auftretenden Belastungen in dem Betonbauteil platziert wird. Bei einem Betonbauteil ist die textile Bewehrung entsprechend der Belastung bei der vorgesehenen Verwendung platziert. Vorteilhaft ist es hierbei, dass im Gegensatz zu einer Stahlbewehrung die textile Bewehrung auch oberflächennah angeordnet werden kann, da sie korrosionsbeständig ist.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Betonbauteil zusätzlich zu der textilen Bewehrung eine Stahlbewehrung aufweist. Die Tragfähigkeit eines Stahlbetonbauteiles kann hier durch erheblich erhöht werden, wobei die Durchbiegung durch die textile Bewehrung reduziert werden kann.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.
Die einzige Figur zeigt ein erfindungsgemäßes Betonbauteil 1 mit einer Bewehrung aus einem textilen Fasermaterial 2, wobei die Bewehrung mit einem aushärtbaren Polymer 3 getränkt ist, in einer schematischen Schnittdarstellung. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das textile Fasermaterial 2 beispielsweise in einer Laminiermaschine mit dem Polymer 3 getränkt, wobei es weitgehend vollständig von dem Polymer 3 durchdrungen wird. Das mit dem Polymer 3 getränkte Fasermaterial 2 wird in einem Nass-in-Nass-Verfahren in noch flüssigem Zustand in das Betonbauteil 1 einbetoniert. Im Gegensatz zu Betonbauteilen 1 des Standes der Technik, bei welchen das polymergetränkte Bewehrungsmaterial in ausgehärtetem Zustand einbetoniert wird, weist das erfindungsgemäße Betonbauteil 1 eine Verbundzone 4 auf, in welcher das Polymer 3 sowie der Beton 5 miteinander vermischt sind.
Wird das textile Fasermaterial 2 mit einem Epoxydharz getränkt, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein besonders guter Verbund zwischen dem getränkten Fasermaterial 2 und dem Beton 5 des Bauteiles 1 erzielt werden, da sich das Epoxydharz besonders gut mit dem Beton vermischt. Durch die Vermischung des Polymers 3 mit dem Beton 5 kann die Verbundfläche zwischen Beton 5 und Polymer 3 erhöht werden, so dass die entsprechend hergestellten Betonbauteile 1 eine besonders hohe Tragfähigkeit aufweisen. Im Vergleich hierzu ist bei einem Betonbauteil 1 mit einer textilen Bewehrung nach dem Stand der Technik der Verbund zwischen dem Polymer 3 und dem Beton 5 im Wesentlichen auf die vergleichsweise glatte Oberfläche der getränkten Bewehrung beschränkt. Durch die Vermischung des Polymers 3 mit dem Beton 5 in der Verbundzone 4 kann neben der verbes seiten Anbindung durch die vergrößerte Verbundfläche auch eine Art Verkrallung entstehen, welche den Verbund zusätzlich verbessert.
Zugleich wird durch die Tränkung des Fasermaterials 2 mit dem Polymer 3 eine günstige Stabilisierung des Gewebes erreicht, da die inneren Fasern gut in das Polymermaterial 3 eingebunden sind und hierdurch die Kraftübertragung zwischen den Fasern verbessert ist. Durch den verbesserten Verbund zwischen Polymer 3 und Beton 5 in der Verbundzone 4 sowie durch den guten inneren Verbund der Fasern des textilen Fasermaterials 2 ist es möglich, die Bewehrungstextilien besonders gut auszunutzen, so dass auch eine Materialersparnis an Bewehrungstextilien möglich ist. Die Tragfestigkeit eines erfindungsgemäßen Betonbauteiles kann dennoch weit gesteigert werden und kann die Größenordnung der Festigkeit der verwendeten Fasern erreichen.
Vorzugsweise ist der Beton 5 ein zementgebundener Beton, welcher sich nach Versuchen als gut mischbar mit einem Epoxydharz erwiesen hat. Je nach Anwendungsfall kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch mit einem Polymerbeton verwendet werden oder der Beton kann mit einem Polymer modifiziert werden, um den Verbund des Polymers 3 mit dem Beton 5 in der Verbundzone 4 einzustellen.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Betonbauteil 1, dass Betonüberdeckungen wie sie bei Stahlbewehrung aufgrund der Korrosionsgefahr erforderlich sind, nicht eingehalten werden müssen, so dass die Betonbauteile 1 besonders dünnwandig ausgeführt werden können. Eine weitere Erhöhung der Festigkeit ist möglich, wenn die Bewehrung aus dem textilen Fasermaterial 2 vorgespannt wird.
Vorliegend liegt das textile Fasermaterial 2 als Gewebe vor. Es sind jedoch alle anderen gängigen textilen Fasermaterialien wie Gelege, Gewirke, Gesticke, Geflechte, Matten usw. denkbar. Das textile Fasermaterial 2 kann hier bei je nach gewünschter Beanspruchung bzw. möglichen Belastungsrichtungen ausgewählt werden. Zudem können in an sich bekannter Weise die einzelnen Rovings des textilen Fasermaterials 2 beanspruchungsgerecht in das Textilmaterial eingebunden werden. Ebenso können sämtliche bekannten Verstärkungsfasern zum Einsatz kommen. Eine Einstellung des inneren Verbundes der einzelnen Fasern in dem textilen Fasermaterial 2 ist durch die Auswahl eines geeigneten Polymers 3 möglich.
Das erfindungsgemäße Betonbauteil 1 weist günstige Festigkeitswerte und somit eine hohe Tragfähigkeit auf. Es ist jedoch mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, Betonbauteile 1 mit einer Stahlbewehrung zusätzlich mit einer Textilbewehrung zu verstärken, wodurch die Tragfähigkeit des stahlbewehrten Bauteiles noch erhöht werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche fallen ebenfalls unter die Erfindung.
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 Patentliteratur

- DE 102004035011 A1 [0003]
- DE 19954337 C2 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Textilbeton mit polymergetränkter Bewehrung” in der Zeitschrift „Beton”, Ausgabe 3, 2007 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Betonbauteils (1) mit einer textilen Bewehrung, wobei ein textiles Fasermaterial (2) mit einem aushärtbaren Polymer (3) getränkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Polymer (3) getränkte textile Fasermaterial (2) in noch ungehärtetem Zustand in das Betonbauteil (1) einbetoniert wird, so dass in einer Verbundzone (4) das Polymer (3) mit dem Beton (5) vermischt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Polymer (3) ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxydharz, verwendet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als textiles Fasermaterial (2) ein Flächenmaterial, insbesondere ein Gewebe oder Gelege, verwendet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Fasermaterial (2) in einer Laminiermaschine mit dem Polymer (3) getränkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zementgebundener Beton (5) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Bewehrung vorgespannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als textile Bewehrung Glasfasern, insbesondere ein Glasgewebe, verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Fasermaterial (2) entsprechend der bei der vorgesehen Verwendung auftretenden Belastungen in dem Betonbauteil (1) platziert wird.
Betonbauteil (1) mit einer textilen Bewehrung, wobei die Bewehrung ein mit einem aushärtbaren Polymer (3) getränktes textiles Fasermaterial (2) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbauteil (1) eine Verbundzone (4) aufweist, in welcher das Polymer (3) mit dem Beton (5) vermischt ist.
Betonbauteil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (3) ein Reaktionsharz, insbesondere ein Epoxydharz, ist.
Betonbauteil nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Fasermaterial (2) ein Flächenmaterial, insbesondere ein Gewebe oder ein Gelege, ist.
Betonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beton (5) zementgebunden ist.
Betonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Bewehrung vorgespannt ist.
Betonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Bewehrung aus Glasfaser, insbesondere einem Glasgewebe, besteht.
Betonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Fasermaterial (2) entsprechend der bei der vorgesehen Verwendung auftretenden Belastungen in dem Betonbauteil (1) platziert ist.
Betonbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betonbauteil (1) zusätzlich eine Stahlbewehrung aufweist.