DE102017120624A1

DE102017120624A1 - Textilbewehrungsanordnung, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung zur Verwendung bei diesem Verfahren

Info

Publication number: DE102017120624A1
Application number: DE102017120624.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bischoff; Marcus Hinzen
Original assignee: Groz Beckert KG
Current assignee: Solidian GmbH
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-07
Also published as: EP3678853A1; WO2019048337A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Textilbewehrungsanordnung (20) mit einem Gitterkörper (22) und mehreren Bewehrungsstiften (40), die am Gitterkörper (22) mittelbar oder unmittelbar angeordnet sind. Jeder Bewehrungsstift (40) hat zwei Stiftabschnitte (41), die auf unterschiedlichen Seiten des Gitterkörpers (22) angeordnet sind. Die Bewehrungsstifte (40) erstrecken sich im Wesentlichen rechtwinklig durch den Gitterkörper hindurch. Jeder Stiftabschnitt (41) hat einen Verankerungsteil (43). Der Verankerungsteil (43) kann durch eine Erweiterung und/oder Verringerung der Querschnittsfläche des betreffenden Stiftabschnitts (41) gebildet sein. Sowohl der Gitterkörper, als auch die Bewehrungsstifte sind aus einem Verbundwerkstoff mit einem in eine Kunststoffmatrix (K) eingebetteten Textilfaserstrang (29) ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Textilbewehrungsanordnung, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung, die bei dem Verfahren zur Herstellung der Textilbewehrungsanordnung verwendet werden kann.
Im Kunststoffbau werden heute Verstärkungsfasern eingesetzt, um die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes zu erhöhen, beispielsweise beim Bau von Flugzeugen, Booten oder dergleichen. Dabei müssen die Verstärkungsfasern dem Verbundwerkstoffteil zum einen eine ausreichende Zugfestigkeit geben und andererseits das Formen des Verbundwerkstoffes ermöglichen. DE 10 2011 087 226 A1 beschreibt ein pseudo-thermoplastisches, selbstvernetzendes Verbundmaterial, das für den Kunststoffbau eingesetzt werden kann und eine Kunststoffmatrix aus einem reversibel quervernetzten Kunststoff aufweist.
Bewehrungen aus faserverstärkten Kunststoffen für die Verstärkung von Bauproduktbauteilen oder Baustoffbauteilen (z.B. Betonbauteilen) unterliegen anderen Anforderungen als ein Verbundmaterial für ein Kunststoffbauteil. Sie müssen resistent sein gegen die im mineralischen Baustoff (z.B. Beton) verwendeten Medien, insbesondere gegenüber alkalischen Substanzen. Außerdem muss eine Temperaturbeständigkeit von bis zu 80°C dauerhaft gegeben sein. Schließlich sollen sich solche Bewehrungen einfach und kostengünstig herstellen lassen und vor Ort auf der Baustelle oder im Fertigteilwerk einfach zu handhaben sein.
US 6,612,085 B2 beschreibt einen Bewehrungsstab für Betonstrukturen. Der Bewehrungsstab ist aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus einem thermoplastischen Harz und längsorientierten Verstärkungsfasern gebildet.
Ein weiteres Bewehrungselement ist in US 6,023,903 A beschrieben. Es besteht aus Verstärkungsfasern, die in ein Harz eingebunden sind. Das Bewehrungselement hat mehrere Flansche, die von einem Kern weg ragen, so dass sich im Querschnitt eine kreuzförmige oder sternförmige Gestalt ergibt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Verstärkungselements ist in EP 0 292 572 A1 offenbart. Das Verstärkungselement ist stabförmig und hat im Querschnitt unterschiedliche kreisrunde oder polygonale Formen, die eine oder mehrere nutähnliche Vertiefungen gegenüber der Mantelfläche aufweisen können.
DE 40 09 986 A1 beschreibt ein stabförmiges Bewehrungselement mit einer oder mehreren kreisförmigen Biegungen. Im Biegungsbereich wird der Querschnitt durch Walzen abgeflacht, um die Druckspannung im Beton herabzusetzen bzw. bei gleicher Druckspannung im Beton einen kleineren Biegerolldurchmesser zu ermöglichen.
Bewehrte Baustoff- bzw. Betonbauteile weisen üblicherweise mehrere Risse quer zur Bewehrungsrichtung auf. Derartige Querrisse sind gewünscht, um die Bewehrung in der Baustoffmatrix (Beton) zu aktivieren. Wenn die Bewehrung in der Baustoffmatrix jedoch zu hohe Querzugspannungen aufbaut, beispielsweise durch eine ungünstige Rippengeometrie an den Bewehrungselementen oder zu geringe Betonüberdeckungen, kann es zu einer Rissbildung längs zur Bewehrungsrichtung kommen (Längs- oder Spaltrissbildung). Werden gitterartige Bewehrungsstrukturen mit geringen Gitterabständen verwendet, bilden sich die Längsrisse in Form einer Delamination in der Bewehrungs- bzw. Gitterebene aus. Bei konventioneller Betonstahlbewehrung wird dieser Sachverhalt durch konstruktive Bewehrungsregeln und eine optimierte Rippengeometrie stark begrenzt. Bei neuartigen Bewehrungsgittern aus faserverstärkten Kunststoffen hat sich in jüngster Zeit eine erheblich stärkere Neigung zur beschriebenen Längsrissbildung in Form von Delamination gezeigt. Zurückzuführen ist dies auf den Fertigungsprozess des Bewehrungsgitters und den damit einhergehenden Unregelmäßigkeiten der Bewehrungsquerschnitte sowie auf die Eigenschaften des verwendeten Kunststoffmaterials, mit dem die Verstärkungsfasern getränkt werden.
Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, einen Textilbewehrungskörper zu schaffen, der sich einfach herstellen und in ein Baustoffbauteil - insbesondere ein Betonbauteil - integrieren lässt und die Gefahr der Delamination mindert.
Diese Aufgabe wird durch einen Textilbewehrungskörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 sowie eine Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung zur Verwendung bei dem Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 15 gelöst.
Erfindungsgemäß weist die Textilbewehrungsanordnung einen Gitterkörper mit sich in einer ersten Richtung erstreckenden ersten Gitterstababschnitten und sich in einer zweiten Richtung erstreckenden zweiten Gitterstababschnitten auf. An Kreuzungsstellen sind die Gitterstababschnitte miteinander verbunden. Die erste Richtung und die zweite Richtung können rechtwinklig oder schräg zueinander ausgerichtet sein und spannen eine Ebene auf, die nachfolgend als Gitterebene bezeichnet wird.
Die Textilbewehrungsanordnung weist außerdem Bewehrungsstifte auf, die sich quer zur Gitterebene erstrecken. Jeder Bewehrungsstift hat zwei Stiftabschnitte. Die Stiftabschnitte sind auf entgegengesetzten Seiten des Gitterkörpers angeordnet. Jeder Stiftabschnitt hat wenigstens einen Verankerungsteil. Der Verankerungsteil kann durch eine Erweiterung und/oder eine Vertiefung rechtwinklig zur Erstreckungsrichtung des jeweiligen Stiftabschnitts gebildet sein. Quer zu seiner Erstreckungsrichtung hat der Stiftabschnitt durch den wenigstens einen Verankerungsteil eine sich zumindest abschnittsweise erweiternde und/oder verjüngende Gestalt, um sich in einer Baustoffmatrix eines Baustoffkörpers über einen Formschluss fest verankern zu können.
Die erste Richtung bzw. die zweite Richtung, entlang der sich die Gitterstababschnitte erstrecken, kann geradlinig ausgerichtet sein. Es ist alternativ auch möglich, dass der Gitterkörper an einer oder mehreren Stellen gebogen oder abgewinkelt ist. In diesem Fall ändert sich die erste Richtung bzw. die zweite Richtung an der Stelle der Biegung bzw. des Knicks oder Winkels des Gitterkörpers. Im Hinblick auf die Ausrichtung der Bewehrungsstifte wird jeweils die Stelle betrachtet, an der ein Bewehrungsstift den Gitterkörper durchsetzt. Verlaufen die Gitterstababschnitte an dieser Stelle geradlinig, spannen sie die Gitterebene bezogen auf diese Stelle des betrachteten Bewehrungsstiftes auf. Ist die Stelle, an der ein Bewehrungsstift den Gitterkörper durchsetzt, gekrümmt, so ist die Gitterebene durch eine Tangentialebene an den gekrümmten Verlauf des Gitterkörpers gebildet.
Die Bewehrungsstifte und die Gitterstababschnitte des Gitterkörpers weisen jeweils einen in eine Kunststoffmatrix eingebetteten Textilfaserstrang auf. Der Textilfaserstrang dient dazu, Zugkräfte aufzunehmen.
Ein den die Textilbewehrungsanordnung aufweisender Baustoffkörper kann Zugkräfte in die Erstreckungsrichtung der Gitterstababschnitte des Gitterkörpers aufnehmen, das heißt insbesondere in die erste Richtung und in die zweite Richtung. Häufig wird bei textilbewehrten Baustoffkörpern die Überdeckung des Gitterkörpers gering gewählt. Abhängig von den aufzunehmenden Zugkräften kann die Maschengröße des Gitterkörpers, also der Abstand zwischen den ersten Gitterstababschnitten in der zweiten Richtung und der Abstand der zweiten Gitterstababschnitte in der ersten Richtung relativ klein sein. Dies kann dazu führen, dass der Gitterkörper in der Gitterebene quasi eine Trennschicht zwischen den angrenzenden Baustoffschichten bildet. Bei auftretender Zugbelastung der Bewehrung kann es durch die damit einhergehenden Relativverschiebungen zwischen Bewehrung und Beton zur Spaltrissbildung im Bereich der Gitterebene kommen. Diese Neigung zur Spaltrissbildung bzw. der Delamination wird durch die Bewehrungsstifte erheblich vermindert, die die Gitterebene durchsetzen und jeweils einen Stiftabschnitt auf den beiden Seiten des Gitterkörpers aufweisen. Die Bewehrungsstifte enthalten ebenfalls einen Textilfaserstrang, der in eine Kunststoffmatrix eingebettet und möglichst zugsteif ausgebildet ist und können daher auch Zugkräfte in eine dritte Richtung aufnehmen, die rechtwinklig oder schräg zur Gitterebene verläuft. Die dritte Richtung hat vorzugsweise einen Winkel von größer als 70 Grad oder größer als 80 Grad relativ zur Gitterebene. Vorzugsweise ist die dritte Richtung rechtwinklig zur Gitterebene und mithin rechtwinklig zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung orientiert.
Durch die zusätzlichen Bewehrungsstifte wird ein Zusammenhalt der Baustoffmatrix des Baustoffkörpers auf beiden Seiten des Gitterkörpers erreicht. Dabei ist es wesentlich, dass die Bewehrungsstifte durch den wenigstens einen Verankerungsteil in der Baustoffmatrix fixiert werden können. Durch eine solche Ausgestaltung lässt sich das Delaminieren wirksam reduzieren bzw. verhindern, auch bei Baustoffbauteilen, die nur eine geringe Überdeckung des Gitterkörpers von wenigen Zentimetern aufweisen.
Der Gitterkörper kann dadurch hergestellt sein, dass die Textilfaserstränge in die erste Richtung und die zweite Richtung aufeinandergelegt und gemeinsam in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Die ersten Gitterstababschnitte und die zweiten Gitterstababschnitte werden somit durch das bzw. beim Herstellen des Gitterkörpers integral miteinander verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es auch möglich, Stäbe herzustellen, beispielsweise durch ein Pultrusionsverfahren, und diese Stäbe anschließend zu verbinden.
Die Kunststoffmatrix des wenigstens einen Bewehrungsstiftes kann identisch sein mit der Kunststoffmatrix der Gitterstababschnitte des Gitterkörpers.
Als Kunststoffmatrix für die Gitterstababschnitte bzw. den Gitterkörper und die Bewehrungsstifte kann bei einem Ausführungsbeispiel Epoxidharz oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, einen Thermoplasten ein reversibel quervernetztes Kunststoffmaterial für die Kunststoffmatrix zu verwenden. Beispielsweise kann es sich um einen Kunststoff handeln, der mittels einer Diels-Alder-Reaktion vernetzbar und mittels einer Retro-Diels-Alder-Reaktion auftrennbar ist.
Jeder Bewehrungsstift ist vorzugsweise im Bereich zwischen den beiden Stiftabschnitten mittelbar oder unmittelbar am Gitterkörper befestigt. Die Befestigung muss nicht dazu eingerichtet sein, große Kräfte aufzunehmen. Sie dient nur der Ausrichtung und Positionierung der Bewehrungsstifte. Die Befestigung kann beispielsweise durch eine Haftvermittlung erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ können auch mechanische Befestigungsmittel, wie etwa Klemmen oder Umwicklungen oder dergleichen verwendet werden, um die Bewehrungsstifte am Gitterkörper anzuordnen. Bei einer Verbindung durch eine Haftvermittlung kann als Haftvermittler ein Kunststoff verwendet werden, wie er auch für die Kunststoffmatrix des Gitterkörpers bzw. der Bewehrungsstifte verwendet wird. Handelt es sich bei der Kunststoffmatrix um ein reversibel quervernetztes Kunststoffmaterial, können die Quervernetzungen aufgetrennt, die Bewehrungsstäbe mit dem Gitterkörper in Kontakt gebracht und die Quervernetzungen wieder hergestellt werden.
Der Bewehrungsstift kann auch in einen vorhandenen konventionellen Abstandhalter integriert werden.
Die Bewehrungsstifte können eine Vielzahl von unterschiedlichen Formen aufweisen. Der Querschnitt der Stiftabschnitte der Bewehrungsstifte ist bei einem Ausführungsbeispiel zylindrisch und kann die Form eines Kreises, einer Ellipse, eines Polygons oder eine andere beliebige Gestalt aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Bewehrungsstifte rotationssymmetrisch zu einer Längsachse.
Die Bewehrungsstifte können abhängig von der Art ihrer Befestigung unmittelbar an einem oder mehreren Gitterstababschnitten anliegen und beispielsweise an oder unmittelbar anschließend an eine Kreuzungsstelle zwischen einem ersten Gitterstababschnitt und einem zweiten Gitterstababschnitt angeordnet sein. Ein Bewehrungsstift oder mehrere oder alle Bewehrungsstifte können auch ohne unmittelbaren Kontakt zu einem Gitterstababschnitt innerhalb einer Masche des Gitterkörpers angeordnet sein und beispielsweise durch ein Befestigungsmittel mit dem Gitterkörper verbunden sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel können mehrere Bewehrungsstifte auch zu einem gemeinsam handhabbaren Bauteil miteinander verbunden sein, beispielsweise integral ausgebildet sein.
Es ist bevorzugt, wenn sich jeder Stiftabschnitt geradlinig entlang einer Längsachse erstreckt. Insbesondere erstrecken sich beide Stiftabschnitte eines Bewehrungsstiftes entlang einer gemeinsamen Längsachse.
Der Verankerungsteil jedes Stiftabschnitts ist vorzugsweise durch wenigstens eine Erweiterung gebildet, deren Dimension rechtwinklig zur Längsachse des Stiftabschnitts zunimmt oder abnimmt und insbesondere vom Gitterkörper weg zunimmt. Beispielsweise kann der Stiftabschnitt eine sich konisch vom Gitterkörper weg erweiternde Form aufweisen, um den wenigstens einen Verankerungsteil zu bilden. Zusätzlich oder alternativ kann der Stiftabschnitt mehrere zylindrische Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweisen, um den wenigstens einen Verankerungsteil zu bilden. Der wenigstens eine Verankerungsteil kann auch die Gestalt einer quer von der Längsachse wegragenden Platte oder Scheibe aufweisen. Der wenigstens eine Verankerungsteil kann auch eine sphärische Form haben und beispielsweise durch eine Kugel bzw. einen kugelförmigen Teil des Stiftabschnitts gebildet sein.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn wenigstens ein Stiftabschnitt wenigstens eines Bewehrungsstiftes ein äußeres Ende aufweist, das dazu eingerichtet ist, dem Gitterkörper an einer Schalungswand abzustützen. Der Bewehrungsstift kann somit die Funktion eines Distanzstiftes aufweisen, um die Textilbewehrungsanordnung an einer Schalungswand abzustützen und deren Position innerhalb des zu gießenden Baustoffkörpers zu definieren. Vorzugsweise sind mehrere Stiftabschnitte unterschiedlicher Bewehrungsstifte mit einem äußeren Ende ausgeführt, das zur Abstützung an der Schalungswand eingerichtet ist. Dieses äußere Ende kann sich insbesondere vom Gitterkörper weg nach außen verjüngen und dort eine quasi punktförmige Anlagestelle zur Anlage an die Schalungswand bilden.
Zur Herstellung der Textilbewehrungsanordnung wird zunächst ein Gitterkörper hergestellt bzw. bereitgestellt. Außerdem werden Bewehrungsstifte hergestellt bzw. bereitgestellt und an dem Gitterkörper angeordnet. Dabei befinden sich die Stiftabschnitte jedes Bewehrungsstiftes auf entgegengesetzten Seiten des Gitterkörpers, so dass jeder Bewehrungsstift die Gitterebene bezogen auf seine Anbringungsstelle am Gitterkörper durchsetzt.
Eine derartige Textilbewehrungsanordnung kann in einer Schalung angeordnet werden. Anschließend kann ein Baustoff in die Schalung eingefüllt werden, um einen Baustoffkörper herzustellen, beispielsweise einen Betonkörper. Nach dem Aushärten ist die Textilbewehrungsanordnung in die Baustoffmatrix des Baustoffkörpers eingebunden. Der Baustoff durchsetzt die Maschen des Gitterkörpers und umschließt die Stiftabschnitte mit dem wenigstens einen Verankerungsteil. Dadurch ist an jeder Stelle auch quer zum Gitterkörper bzw. zur Gitterebene ein fester Verbund der Baustoffmatrix gewährleistet, auch wenn Verformungen oder Spannungen am Baustoffkörper auftreten.
Bei der Herstellung der Textilbewehrungsanordnung kann wenigstens ein Stiftabschnitt eines Bewehrungsstiftes nach dem Anbringen an den Gitterkörper gekürzt und/oder umgeformt werden. Durch das Kürzen wenigstens eines Stiftabschnittes - und vorzugsweise mehrerer Stiftabschnitte mehrerer Bewehrungsstifte - können deren äußeren Enden derart angeordnet werden, dass die gewünschte Distanz zur Schalungswand bzw. zur Außenfläche eines herzustellenden Baustoffbauteils erreicht ist. Zusätzlich oder alternativ kann auch die Form des wenigstens eines Stiftabschnittes verändert werden, beispielsweise durch einen Prägevorgang. Bei der Umformung kann beispielsweise der wenigstens eine Verankerungsteil gebildet werden.
Zum Kürzen und/oder Umformen wenigstens eines Stiftabschnittes, der an einem Gitterkörper angeordnet ist, kann die erfindungsgemäße Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung verwendet werden. Sie weist eine Anlagefläche auf, die zum Anlegen an den Gitterkörper eingerichtet ist. Sie weist außerdem ein Trenn- und/oder Formgebungseinheit auf, beispielsweise ein Trenn- und/oder Formgebungseinheit mit wenigstens einer mechanischen Schneide und/oder einem Prägewerkzeug. Alternativ oder zusätzlich kann eine Wärmequelle oder eine andere Energiequelle vorhanden sein, um den Bewehrungsstift an der Trenn- und/oder Umformstelle zu erweichen. Mittels einer Einstelleinrichtung kann der Abstand zwischen dem Trenn- und/oder Formgebungseinheit bzw. einer durch die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung definierten Trenn- und/oder Umformstelle und der Anlagefläche des Anlagenteils eingestellt werden. Dadurch wird sehr einfach sichergestellt, dass der Stiftabschnitt auf die gewünschte Länge gekürzt wird bzw. an der gewünschten Stelle umgeformt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung einer Pultrusionsvorrichtung bzw. eines Pultrusionsverfahrens zur Herstellung eines Stabes für einen Textilbewehrungskörper,
2 eine schematische, perspektivische Querschnittsdarstellung eines Stabes,
3 eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer Diels-Alder-Reaktion,
4 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer reversiblen Quervernetzung durch Eintragen von Energie,
5 und 6 jeweils eine schematische Darstellung unterschiedlicher Ausführungsbeispiele einer Textilbewehrungsanordnung in Draufsicht auf einen Gitterkörper,
7 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bewehrungsstiftes sowie dessen beispielhafte Befestigungen an einem Gitterkörper,
8 und 9 jeweils eine beispielhafte Prinzipdarstellung einer in eine Schalung eingesetzten Textilbewehrungsanordnung zur Herstellung eines Baustoffbauteils,
10 und 11 ein schematische Seitenansicht jeweils eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bewehrungsstiftes,
12 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrensschrittes zur Herstellung des Textilbewehrungskörpers aus 13 unter Verwendung einer Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung,
13 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Baustoffbauteils mit einer in eine Baustoffmatrix eingebetteten Textilbewehrungsanordnung,
14-16 jeweils eine schematische Draufsicht auf weitere Ausführungsbeispiele von Baustoffbauteilen mit unterschiedlichen Geometrien bzw. Formen.

Die Erfindung betrifft eine Textilbewehrungsanordnung 20 zur Bewehrung eines Baustoffbauteils 21. Baustoffbauteile 21 mit jeweils einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Textilbewehrungsanordnung 20 sind in den 13-16 veranschaulicht. Ein Baustoffbauteil 21 wird beispielsweise im Hochbau oder im Tiefbau verwendet. Es kann auch als Bauproduktbauteil bezeichnet werden. Bei dem Baustoffbauteil 21 kann es sich um ein Betonbauteil, ein Zementbauteil, ein Mörtelbauteil oder ein anderes, eine Matrix einem Baustoff B oder Bauprodukt aufweisenden Baustoffbauteil 21 handeln, bei dem die Textilbewehrungsanordnung 20 in die Matrix des Baustoffes B eingebettet ist. Die Textilbewehrungsanordnung 20 verleiht dem Baustoffbauteil 21 Zugfestigkeit.
Angepasst an die Gestalt des Baustoffbauteils 21 weist die Textilbewehrungsanordnung 20 entsprechende Formen auf. Beispiele für unterschiedliche Formen sind in den 13-16 veranschaulicht.
Die Textilbewehrungsanordnung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Gitterkörper 22 mit ersten Gitterstababschnitten 23 und zweiten Gitterstababschnitten 24 auf. Die ersten Gitterstababschnitte 23 erstrecken sich in eine erste Richtung x und die zweiten Gitterstababschnitte 24 erstrecken sich in eine zweite Richtung y, die schräg und vorzugsweise rechtwinklig zur ersten Richtung x ausgerichtet ist. Die erste Richtung x und die zweite Richtung y spannen eine Gitterebene auf, in der sich der Gitterkörper 22 erstreckt. Bei den in den 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsbeispielen ist der Gitterkörper 22 im Wesentlichen eben. Wie es sich anhand der 15 und 16 erschließt, kann der Gitterkörper 22 auch zumindest abschnittsweise gekrümmt und/oder abgewinkelt sein. Die Gitterebene ist dann die Ebene, in die sich die Gitterstababschnitte 23, 24 an der jeweils betrachteten Stelle des Gitterkörpers 22 erstrecken. Hat der Gitterkörper an der betrachteten Stelle einen gekrümmten Verlauf, ist die Gitterebene durch die Tangentialebene an die Krümmung gebildet.
Der Gitterkörper weist Maschen 25 auf, die jeweils durch mehrere Gitterstababschnitte 23 bzw. 24 begrenzt sind. Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen haben die Maschen eine rechteckige Gestalt und sind daher durch jeweils zwei sich gegenüberliegende erste Gitterstababschnitte 23 und zwei sich gegenüberliegende zweite Gitterstababschnitte 24 begrenzt. Abhängig von der Form der Maschen 25 kann diese auch durch lediglich drei oder durch mehr als vier Gitterstababschnitte 23, 24 begrenzt werden.
Der Gitterkörper 22 kann durch einzelne separate Stäbe 26 gebildet sein, die sich kreuzend in der ersten Richtung x und in der zweiten Richtung y aneinandergelegt und miteinander verbunden werden (5). Alternativ dazu ist es auch möglich, den Gitterkörper 22 bereits als integrales Bauteil herzustellen, wobei die Gitterstabschnitte 23, 24 bereits durch die Herstellung des Gitterkörpers 22 miteinander verbunden werden (6).
Der Gitterkörper 22 weist sich entsprechend der Gitterstruktur angeordnete Textilfaserstränge 29 auf, die jeweils eine Mehrzahl von Textilfasern 30 enthalten. Jeder Textilfaserstrang 29 ist in eine Kunststoffmatrix K aus einem Kunststoffmaterial eingebettet. Der Gitterkörper 22 ist daher ein Verbundmaterialbauteil. Die in einer Flucht angeordneten ersten Gitterstababschnitte 23 weisen jeweils einen gemeinsamen Textilfaserstrang 29 auf. Analog hierzu haben die in einer Flucht angeordneten zweiten Gitterstababschnitte 24 jeweils einen gemeinsamen Textilfaserstrang 29.
Bei dem in 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel des Gitterkörpers 22 werden die Textilfaserstränge 29 entsprechend der Gestalt des Gitterkörpers 22 in die erste Richtung x und die zweite Richtung y angeordnet und an den Kreuzungsstellen zur Bildung der Maschen 25 vorläufig miteinander fixiert. Anschließend wird die Anordnung aus den Textilfasersträngen 29 in dem Kunststoffmaterial getränkt, so dass eine einheitliche Kunststoffmatrix K des Gitterkörpers 22 entsteht.
Bei dem in 5 schematisch veranschaulichten Gitterkörper 22 werden einzelne Stäbe 26 hergestellt und anschließend zur Bildung des Gitterkörpers 22 miteinander verbunden. Die Stäbe 26 können beispielsweise durch ein Pultrusionsverfahren mit Hilfe einer Pultrusionsvorrichtung 31 hergestellt werden, die schematisch in 1 veranschaulicht ist. Von einem Gatter 32 mit mehreren Spulen 33 werden die Textilfasern 30 zur Bildung eines Textilfaserstrangs 29 abgewickelt und in einem Bad 34 aus flüssigem Kunststoff getränkt. Der getränkte Textilfaserstrang 29 wird in eine Form 35 gefördert und dort ausgehärtet. Mittels einer Abzugseinrichtung 36 wird der ausgehärtete Verbundmaterialstrang aus der Form 35 gefördert und mittels einer Trenneinrichtung 37 zur Bildung der Stäbe 26 durchtrennt. Die einzelnen Stäbe 26 können dann insbesondere durch Haftvermittlung miteinander verbunden werden, um den Gitterkörper 22 gemäß 5 zu bilden.
Als Kunststoff für die Kunststoffmatrix K kann bei einer Ausführungsform ein duromerer Kunststoff, beispielsweise Epoxidharz, Venylesterharz, Polyesterharz oder Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) verwendet werden. Die Filamente bzw. Textilfasern können Kunstfasern und/oder Naturfasern sein. Es können beispielsweise Glasfasern unterschiedlichen Typs (z.B. AR-Glasfasern), Karbonfasern oder Basaltfasern für den Textilfaserstrang verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Kunststoffmatrix aus einem reversibel quervernetzten Kunststoff bestehen. Der Kunststoff weist mehrere Komponenten auf, von denen mindestens eine ein Polymer ist. Die Quervernetzung zwischen den Molekül- bzw. Polymerketten ist durch Zufuhr von Energie, insbesondere thermische Energie auftrennbar. Wenn von der Auftrennbarkeit der Quervernetzung die Rede ist, ist darunter zu verstehen, dass die Quervernetzungen der Molekülketten an der Stelle, an der die Energie zugeführt wird, nicht notwendigerweise vollständig, aber zum überwiegenden Teil durch die Energiezufuhr aufgetrennt werden. Somit sind durch die Energiezufuhr zumindest 25% oder zumindest 50% oder zumindest 70% oder zumindest 90% der hergestellten Quervernetzungen auftrennbar. Bei aufgetrennten Quervernetzungen ist das Verbundmaterial formbar bzw. biegbar Durch das Auftrennen und Wiederherstellen der Quervernetzungen können beispielsweise zwei separate Teile, beispielsweise Stäbe 26, miteinander verbunden werden, weil dadurch eine Verbindung zwischen den Kunststoffen der aneinander anliegenden Teile entsteht. Der Kunststoff ist vorzugsweise bei Raumtemperatur quervernetzt. Die Quervernetzungen können durch Energieeintrag, insbesondere durch Wärme bzw. Wärmestrahlung und/oder UV-Strahlung und/oder eine andere elektromagnetische Strahlung und/oder Ultraschall oder dergleichen aufgetrennt werden.
Der Kunststoff der Kunststoffmatrix K hat vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur von mindestens 50°C oder mindestens 80°C oder mindestens 90°C oder mindestens 100°C. Zusätzlich oder alternativ hat der Kunststoff der Kunststoffmatrix K insbesondere eine Glasübergangstemperatur von höchstens 130°C oder höchstens 140°C oder höchstens 150°C.
Der Kunststoff der Kunststoffmatrix K kann eine erste Komponente mit mindestens zwei dienophilen Doppelbindungen und eine zweite Komponente mit mindestens zwei Dien-Funktionalitäten aufweisen. Die erste Komponente und/oder die zweite Komponente können dabei mehr als zwei Funktionalitäten aufweisen.
Vorzugsweise ist die erste Komponente und/oder die zweite Komponente ein Polymer, beispielsweise ein Polyacrylat, ein Polymethacrylat, ein Polystyrol, ein Copolymer aus einem oder mehreren der vorgenannten Polymere, ein Polyacrylnitril, ein Polyether, ein Polyester, ein Polyamid, ein Polyesteramid, ein Polyurethan, ein Polycarbonat, ein amorphes und teilkristallines Poly-α-Olefin, ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), ein Polybutadiene, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), ein Polysiloxan und/oder ein Block- und/oder Kamm- und/oder Sterncopolymer von einem oder mehren dieser Polymere.
Der Kunststoff der Kunststoffmatrix K ist im Wesentlichen inert gegenüber Wasser, alkalischen Substanzen und ist daher sowohl selbst unempfindlich gegenüber diesen Substanzen als auch möglichst diffusionsdicht um die eingebetteten Fasern vor solchen Substanzen möglichst gut zu schützen.
Die erste Komponente kann eine dienophile Komponente mit zwei dienophilen Gruppen, ein Isocyanat oder Amin mit wenigstens zwei funktionellen Gruppen pro Molekül sein. Dabei kann es sich um ein Amin, ein Diamin, eine Komponente mit einer Kohlenstoff-Schwefel-Doppelbindung und einer Elektronen aufnehmenden Gruppe, einen trifunktionalen Dithioester-Verbinder, ein difunktionales Polymer aus einer Polymerisation (ATRP), ein Isocyanurat und vorzugsweise ein Isocyanat handeln. Weiter vorzugsweise kann das Isocyanat ein Diisocyanat, wie etwa ein 2,2,4-Trimethyl-1,6-Hexamethylen-Diisocyanat (TMDI) und/oder ein 3-Isocyanotomethyl-3,5,5-Trimethylzyklohexyl-Isocyanat (Isophoron-Diisocyanat, IPDI) sein.
Als zweite Komponenten mit wenigstens zwei Dienfunktionalitäten können Diene mit Alkohol- oder Aminfunktionalität, wie etwa mehrwertige Alkohole und/oder polyfunktionale Polyamine verwendet werden. Insbesondere kann es sich um Sorbinalkohol und/oder Sorbinsäure handeln. Vorzugsweise ist das Dienophil ein Dithioester. Es ist auch möglich, Polymere, die durch Polymerisation (ATPR) erhalten wurden und mit konjugierten Diengruppen funktionalisiert sind, als zweite Komponente zu verwenden, wie zyklopentadienylterminiertes Poly-(Methyl)-Methakrylat (PMMA-Cp₂).
Beispiele verschiedener Kunststoffe, die als Kunststoffmatrix K verwendet werden können, sind auch in DE 10 2010 001 987 A1 angegeben.
Vorzugsweise wird als Kunststoff der Kunststoffmatrix K ein Kunststoffmaterial verwendet, das mittels einer Diels-Alder-Reaktion quervernetzbar und dessen Quervernetzung mittels einer Retro-Diels-Alder-Reaktion auftrennbar ist. Die Diels-Alder-Reaktion bzw. die Retro-Diels-Alder-Reaktion ist in 3 schematisch veranschaulicht. Mit dem Buchstaben „E“ ist in 3 angedeutet, dass zum Auftrennen der Quervernetzung eine Energiezufuhr notwendig ist (Symbol „+E“), während durch Abkühlen Energie in Form von Wärme aus dem Kunststoff K frei wird (Symbol „-E“) und sich die Quervernetzungen wieder herstellen.
4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur reversiblen Quervernetzung. Als Kunststoff der Kunststoffmatrix K kann z.B. ein mittels Licht, z.B. UV-Strahlung, reversibel quervernetzbarer Kunststoff verwendet werden. Im Ausgangszustand (Zustand I in 4) bei Raumtemperatur hat der Kunststoff thermoplastische Eigenschaften und kann verformt werden. In dem Zustand II der 4 ist der Kunststoff K in die gewünschte Form gebracht und steht daher unter einer Zug- und/oder Druckspannung. In diesem Zustand kann er mit Licht einer ersten Wellenlänge λ1 bestrahlt werden, wodurch sich die bislang nicht verbundenen Querverbindungen vernetzen (Zustand III in 4). Dadurch erhält der Kunststoff K duroplastische Eigenschaften und behält seine Form, auch wenn äußere Kräfte nicht mehr auf das Material einwirken (Zustand IV in 4). Wenn die reversiblen Quervernetzungen wieder aufgelöst werden sollen, kann der Kunststoff K mit Licht einer zweiten Wellenlänge λ2 bestrahlt werden, wodurch er wieder in seinen Ausgangszustand mit thermoplastischen Eigenschaften übergeht, da sich die Quervernetzungen zumindest teilweise auflösen (Übergang von Zustand IV zurück zum Zustand I). Dieser Prozess kann mehrfach durchlaufen werden.
Photoreaktive Kunststoffe, die eine reversible Quervernetzung ermöglichen, enthalten beispielsweise Kumarin-Derivate, Zimtsäure, Cinnamate und Stilbene (C₁₄H₁₂). Zum Beispiel kann eine erste Wellenlänge λ1 oberhalb von 260 nm die Doppelbindung von Zimtsäure mit benachbarten Zinnsäuremolekülen dimerisieren, wodurch sich ein Cyklobutan bildet. Die gebildeten Cyklobutanringe können durch UV-Licht mit einer zweiten Wellenlänge λ2 von kleiner 260 nm aufgetrennt werden.
Photoreaktive Kunststoffe weisen zwei Komponenten auf: molekulare photochrome Gruppen, die als Schalter wirken, und permanente Netzstrukturen. Die photochromen Schalter erzeugen photoreversible kovalente Quervernetzungen, die unter Lichteinfluss abhängig von den Wellenlängen gebildet oder aufgetrennt werden. Die permanenten Netzstrukturen sind quervernetzte Polymere oder sich durchdringende Polymernetze. Geeignete Polymere sind Ethylenglycol-1-Acrylat-2-Zimtsäure und vierarmiges Stern-Polyethylenglycol mit Cinnamyllidenessigsäure und Copolymere von n-ButylAcrylat oder Butylacrylat mit Hydroxylethylmethacrylat.
Die Textilbewehrungsanordnung 20 hat außerdem mehrere Bewehrungsstifte 40. Jeder Bewehrungsstift hat zwei Stiftabschnitte 41. Die beiden Stiftabschnitte 41 jedes Bewehrungsstift 40 sind auf unterschiedlichen Seiten des Gitterkörpers 22 angeordnet. Der Bewehrungsstift 40 durchsetzt daher die Gitterebene, die durch den Gitterkörper 22 definiert ist, an der jeweiligen Stelle, an der der Bewehrungsstift 40 am Gitterkörper 22 angeordnet ist.
Die Bewehrungsstifte 40 bestehen ebenfalls aus einem Verbundwerkstoff und weisen einen Textilfaserstrang 29 auf, der in eine Kunststoffmatrix K eingebettet ist. Vorzugsweise entspricht der Kunststoff der Kunststoffmatrix K der Bewehrungsstifte 40 dem Kunststoff der Kunststoffmatrix K des Gitterkörpers 22. Die Textilfaserstränge 29 bzw. die Textilfasern 30 können für die Bewehrungsstifte 40 und für den Gitterkörper 22 identisch sein.
Beispielsgemäß erstreckt sich jeder Stiftabschnitt 41 entlang einer Längsachse L. Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen erstrecken sich die Stiftabschnitte 41 eines Bewehrungsstiftes 40 entlang einer gemeinsamen Längsachse L (7, 10, 11). Die Längsachse L ist vorzugsweise rechtwinklig gegenüber der ersten Richtung x und der zweiten Richtung y ausgerichtet und erstreckt sich in einer dritten Richtung z. Alternativ dazu könnte die Längsachse L bzw. die dritte Richtung z auch unter einem sich von dem rechten Winkel unterscheidenden Winkel gegenüber der Gitterebene ausgerichtet sein, vorzugsweise unter einem Winkel von mindestens 70 Grad oder mindestens 80 Grad.
Die Bewehrungsstifte 40 sind an dem Gitterkörper 22 angeordnet. Dabei kann ein Bewehrungsstift 40 unmittelbar an einem oder mehreren Gitterstababschnitten 23, 24 anliegen oder alternativ eine Masche 25 mit Abstand zu den Gitterstababschnitten 23, 24 durchsetzen und mittels eines oder mehrerer zusätzlicher Befestigungsmittels 42 mit dem Gitterkörper 22 verbunden sein. Die zusätzlichen Befestigungsmittel 42 können eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige oder eine sonstige geeignete Verbindung zwischen dem jeweiligen Bewehrungsstift 40 und dem Gitterkörper 22 herstellen und sind in den 6 und 7 lediglich stark schematisiert dargestellt. Als Befestigungsmittel 42 können beispielsweise Fäden und/oder Klemmteile verwendet werden. Beispielsweise kann ein in eine Masche 25 einklipsbares und/oder an einen Gitterstababschnitt 23, 24 anklipsbares Befestigungsmittel 42 zum Anbringen eines jeweiligen Bewehrungsstifts 40 verwendet werden.
Wie es in 6 ebenfalls veranschaulicht ist, können mehrere Bewehrungsstifte 40 zu einer Baueinheit verbunden sein, z.B. über ein gemeinsames Befestigungsmittel 42. Diese Baueinheit kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig, beispielsweise durch ein- oder anklipsen mit dem Gitterkörper 22 verbunden werden. Es ist auch vorteilhaft, mehrere Bewehrungsstifte 40 an einem gemeinsamen Netz 42a anzuordnen. Das Netz 42a kann anschließend mittels zusätzlicher Befestigungsmittel 42 am Gitterkörper 22 angebracht werden, beispielsweise festgebunden und/oder mit Rast- oder Klipsverbindungselementen werden oder dergleichen. Das Netz 42a trägt eine Mehrzahl von Bewehrungsstiften 40 und bildet dadurch eine Baueinheit, bei der mehrere Bewehrungsstifte 40 gemeinsam handhabbar sind. Die Bewehrungsstifte 40 sind durch das Netz 42a relativ zueinander positioniert. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach eine Mehrzahl von Bewehrungsstiften 40 am Gitterkörper 22 anbringen. Anstelle eines Netzes 42a lassen sich auch andere zumindest teilweise elastisch verformbare und/oder zumindest teilweise starre und/oder zumindest teilweise flexible Verbindungsmittel verwenden, an denen eine Mehrzahl von Bewehrungsstiften 40 zur Bildung einer gemeinsam handhabbaren Baueinheit angeordnet beziehungsweise angebracht werden können.
Wenn sowohl die Bewehrungsstifte 40, als auch der Gitterkörper 22 einen reversible quervernetzten Kunststoff enthalten, können die Bewehrungsstifte 40 an dem Gitterkörper 20 auch durch Auftrennen der Quervernetzung in der Kunststoffmatrix, durch Andrücken des Bewehrungsstiftes 40 an den Gitterkörper 22 und durch anschließendes Wiederherstellen der Quervernetzung befestigt werden.
Die Anzahl der Bewehrungsstifte 40 und/oder der Abstand zwischen den einzelnen Bewehrungsstiften 40 kann variieren. Sie können in einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Anordnung am Gitterkörper 22 angeordnet sein. Die Anzahl der Bewehrungsstifte 40 ist bevorzugt kleiner als die Anzahl der Maschen 25 des Gitterkörpers 22 und vorzugsweise um mindestens den Faktor 2 oder 3 oder 4 kleiner als die Anzahl der Maschen 25. In der Gitterebene betrachtet können im Durchschnitt pro Quadratmeter des Gitterkörpers 22 vorzugsweise mindestens 5 oder mindestens 10 oder mindestens 20 oder mindestens 30 oder mindestens 50 oder mindestens 100 Bewehrungsstifte vorhanden.
Jeder Bewehrungsstift 40 durchsetzt die Gitterebene in einem Bereich zwischen seinen Stiftabschnitten 41. In jedem Stiftabschnitt 41 haben die Bewehrungsstifte 40 jeweils wenigstens einen Verankerungsteil 43. Der Verankerungsteil 43 ist durch wenigstens eine rechtwinklig zur Längsachse L ausgebildete Erweiterung und/oder Vertiefung bzw. wenigstens einen Vorsprung und/oder Rücksprung am Stiftabschnitt 41 ausgebildet. Der Verankerungsteil 43 ist integraler Bestandteil des Bewehrungsstiftes 40.
Bei dem in 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat jeder Stiftabschnitt 41 einen sphärischen und beispielsgemäß kugelförmigen Verankerungsteil 43. Der Verankerungsteil 43 bildet bei diesem Ausführungsbeispiel das freie Ende bzw. äußere Ende 44 des betreffenden Stiftabschnitts 41. Durch den kugelförmigen Verankerungsteil 43 erweitert sich der Stiftabschnitt 41 zunächst entlang der Längsachse L vom Gitterkörper 22 weg und verjüngt sich in einem Endabschnitt 45 anschließend wieder bis zum äußeren Ende 44 hin.
Anstelle eines kugelförmigen Verankerungsteils 43 können auch andere geometrische Formen bzw. mehrere geometrische Formen miteinander kombiniert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verankerungsteil 43 derart ausgebildet, dass er sich radial zur Längsachse L in einer Richtung vom Gitterkörper 22 weg erweitert.
Es kann bevorzugt sein, dass sich zumindest einige der Stiftabschnitt 41 in einem Endabschnitt 45, der sich an das äußere Ende 44 anschließt, zum äußeren Ende 44 hin verjüngen. Diese Ausgestaltung ist optional und wird nur für Stiftabschnitte 41 benötigt, bei denen der Bewehrungsstift 40 gleichzeitig als die Funktion eines Distanzstifts hat. Diese Verwendung als Distanzstift wird nachfolgend anhand der 8 und 9 erläutert.
Ein Stiftabschnitt 41 eines Bewehrungsstiftes 40 oder beide Stiftabschnitte 41 eines Bewehrungsstiftes 40 können dazu verwendet werden, beim Einsetzen der Textilbewehrungsanordnung 20 in eine Schalung 46 den Abstand des Gitterkörpers 22 und somit die Position des Gitterkörpers 22 und dessen Ausrichtung innerhalb der Schalung 46 zu definieren. Dabei liegen die Stiftabschnitte 41 mit ihrem jeweiligen äußeren Ende 44 an einer Schalungswand 47 der Schalung 46 an. Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel können einige oder alle Bewehrungsstifte 40 an zwei sich gegenüberliegenden Schalungswänden 47 anliegen und daher die Textilbewehrungsanordnung 20 bzw. den Gitterkörper 22 innerhalb der Schalung 46 positionieren. Bei dem in 9 gezeigten Beispiel ist die Schalung 46 nach oben hin offen und die Textilbewehrungsanordnung 20 ist auf eine untere Schalungsfläche 47 aufgelegt. Lediglich die vom Gitterkörper 22 nach unten ragenden Stiftabschnitte 41 liegen somit an der Schalungsfläche 47 an.
Nach dem Anordnen der Textilbewehrungsanordnung 20 in der Schalung 46 kann ein Baustoff B in die Schalung bzw. den Schalungshohlraum eingefüllt und ausgehärtet werden. Dadurch wird die Textilbewehrungsanordnung 20 in die Baustoffmatrix eingebunden.
Bei diesem Vorgehen befindet sich die äußere Fläche des hergestellten Baustoffbauteils 21 in einer Ebene mit dem äußeren Ende 44 des jeweiligen Stiftabschnitts 41, der an der Schalungswand 47 anliegt. Die an der Schalungswand 47 anliegenden Stiftabschnitte 41 weisen vorzugsweise einen Endabschnitt 45 auf, der sich zum äußeren Ende 44 hin verjüngt. Diese Verjüngung kann sphärisch sein (7-9) oder konisch (10 und 11) oder eine andere beliebige sich verjüngende Form bilden. Das äußere Ende 44 weist durch die verjüngende Form des Endabschnitts 45 lediglich eine idealerweise punktförmige Anlage an der Schalungswand 47 auf oder hat dort zumindest eine sehr kleine Anlagefläche. Dadurch ist der Bewehrungsstift 40 an der Außenfläche des hergestellten Baustoffbauteils 21 nicht oder nur geringfügig sichtbar und beeinträchtigt das Erscheinungsbild daher nicht oder lediglich geringfügig.
Der im Endabschnitt 45 zum äußeren Ende 44 hin abnehmende Querschnitt des Stiftabschnitts 41 kann eine beliebige, sich verjüngende Form aufweisen und in Abwandlung zu den veranschaulichten Ausführungsbeispielen auch pyramidenförmig oder irgendeine andere eine Spitze oder möglichst kleine Fläche am äußeren Ende 44 bildende Gestalt aufweisen.
In Abwandlung zu den Darstellungen der 8 und 9 kann auch nur ein Teil der vorhandenen Bewehrungsstifte 40 die Funktion von Distanzstiften erfüllen und an der Schalungswand 47 anliegen. Es können weitere Bewehrungsstifte 40 vorhanden sein, deren äußere Enden 44 einen Abstand zu der benachbarten Schalungswand 47 aufweisen und die lediglich die Bewehrungsfunktion erfüllen.
In 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bewehrungsstiftes 40 dargestellt. Jeder Stiftabschnitt hat dabei erste zylindrische Teile mit einer geringeren Abmessung rechtwinklig zur Längsachse L und zweite zylindrische Teile 51 mit einer gegenüber den ersten zylindrischen Teilen 50 größeren Abmessung rechtwinklig zur Längsachse L. Die ersten zylindrischen Teile 50 und die zweiten zylindrischen Teile 51 sind abwechselnd zueinander entlang der Längsachse L angeordnet. Dadurch sind Vor- und Rücksprünge gebildet. Beispielsgemäß bilden die zweiten zylindrischen Teile 51 mit größerer Abmessung den wenigstens einen Verankerungsteil 43.
Die ersten zylindrischen Teile 50 und die zweiten zylindrischen Teile 51 können jeweils koaxial zur Längsachse L angeordnet sein. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die zylindrischen Teile 50, 51 jeweils kreiszylindrisch ausgebildet. In Abwandlung hierzu können noch andere Querschnittsformen, beispielsweise elliptische oder polygonale Querschnitte vorhanden sein.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bewehrungsstiftes 40. Der Verankerungsteil 43 ist bei dieser Ausführungsform dadurch gebildet, dass sich jeder Stiftabschnitt 41 in Richtung zu seinem Endabschnitt 45 hin bzw. vom jeweils anderen Stiftabschnitt 41 weg erweitert, beispielsweise konisch erweitert. Diese Stiftabschnitte 41 haben eine Form, die durch eine Rotation einer Kurve oder Gerade um die Längsachse L erhalten wird. Der Abstand dieser Kurve oder Gerade zur Längsachse nimmt entlang der Längsachse L betrachtet zum Endabschnitt 45 bzw. zum äußeren Ende 44 zu.
Bei den Ausführungsbeispielen der Bewehrungsstifte 40 gemäß der 10 und 11 sind die Endabschnitte 45 jeweils kegelförmig ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel der 10 schließt sich ein kegelförmiger Endabschnitt 45 an ein erstes zylindrisches Teil 50 an. In Abwandlung hierzu könnte der Endabschnitt 45 auch an ein zweites zylindrisches Teil 51 anschließen. Beim Ausführungsbeispiel nach 11 haben die Stiftabschnitte 41 zur Bildung des Verankerungsteils 43 einen sich erweiternden Bereich, der unter Bildung einer Ringstufe 52 in den kegelförmigen Endabschnitt 45 übergeht. Eine solche Ringstufe 52 kann auch beim Ausführungsbeispiel der 10 vorhanden sein.
Anstelle eines sich verjüngenden Endabschnitts 45 kann dieser auch einen konstanten Querschnitt aufweisen, sofern seine Querschnittsfläche ausreichend klein ist. Beispielsweise kann der Endabschnitt 45 auch als dünner zylindrischer Endabschnitt 45 ausgeführt sein.
Die Ausgestaltung des wenigstens einen Verankerungsteils 43 und/des Endabschnitts 45 kann variieren. Für die Verankerung der Stiftabschnitte 41 in der Baustoffmatrix B ist es wesentlich, dass der Stiftabschnitt 41 sich quer zur Längsachse L ändernde Durchmesser bzw. Abmessungen aufweist. Insbesondere soll der Stiftabschnitt 41 mit Abstand zum Gitterkörper 22 und näher an seinem äußeren Ende 44 als an dem Gitterkörper 22 einen Verankerungsteil 43 aufweisen, dessen Abmessung radial zur Längsachse L größer ist als in einem anderen Bereich des Stiftabschnitts 41, der näher am Gitterkörper 22 angeordnet ist. Dadurch wird sozusagen eine Art Hinterschnitt des Stiftabschnitts 41 gebildet, mit dem sich die Überdeckung des Gitterkörpers 22 durch die Baustoffmatrix B in die dritte Richtung z sehr gut verankern lässt.
Zur Herstellung der Textilbewehrungsanordnung 20 werden an einem Gitterkörper 22 die Bewehrungsstifte 40 angebracht. Insbesondere bei den Bewehrungsstiften 40, die als Distanzstift dienen und bei denen wenigstens ein Stiftabschnitt 41 zur Anlage an einer Schalungswand 47 vorgesehen und eingerichtet ist, kann nach dem Anbringen des Bewehrungsstiftes 40 am Gitterkörper 22 der betreffenden Stiftabschnitt 41 auf die gewünschte Länge gekürzt werden und/oder der Endabschnitt 45 ausgebildet werden. Außerdem kann der jeweilige Endabschnitt 45 durch das Trennen die gewünschte Form erhalten. Dadurch können Standardbewehrungsstifte bereitgestellt und abhängig vom konkreten Anwendungsfall auf die gewünschte Länge gekürzt werden, so dass der Gitterkörper 22 in der Schalung 46 die gewünschte Position und Ausrichtung einnehmen kann.
Um einen oder mehrere Stiftabschnitte 41 zu kürzen, kann eine Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 eingesetzt werden, wie sie schematisch in 12 veranschaulicht ist. Die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 weist ein Anlageteil 56 mit einer Anlagefläche 57 auf. Die Anlagefläche 57 ist dazu eingerichtet, am Gitterkörper 22 angelegt zu werden. Sie ist insbesondere in der ersten Richtung x oder der zweiten Richtung y größer als eine Masche 25 des Gitterkörpers. Die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 hat außerdem ein Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58, die beim Ausführungsbeispiel wenigstens eine Schneide 59 aufweist. Optional kann die Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 eine Energiequelle 60, beispielsweise eine Wärmequelle, aufweisen. Mittels der Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 kann ein Stiftabschnitt 41 an einer Trenn- und/oder Umformstelle 61 durchtrennt und/oder umgeformt werden. An der Trenn- und/oder Umformstelle 61 kann sich nach einem Durchtrennen das äußere Ende 44 des Stiftabschnitts 41 befinden. Die Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 kann derart ausgebildet sein, dass beim Durchtrennen die gewünschte Gestalt des Endabschnitts 45 gebildet wird, beispielsweise eine sich zum äußeren Ende 44 hin verjüngende Form, wie etwa eine Kegelform. Alternativ oder zusätzlich zum Durchtrennen an der Trenn- und/oder Umformstelle 61 kann der Stiftabschnitt 41 auch umgeformt werden, beispielsweise durch ein Prägewerkzeug der Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58. Das Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 kann beispielsweise dazu eingerichtet ist, durch Umformung den wenigstens einen Verankerungsteil 43 in Form einer Erweiterung und/oder Vertiefung am Stiftabschnitt 41 zu bilden.
Die Energiequelle 60 ist optional und kann das Durchtrennen und/oder Umformen des Stiftabschnitts 41 an der Trenn- und/oder Umformstelle 61 unterstützen, indem der Stiftabschnitt 41 an der Trenn- und/oder Umformstelle 61 durch Eintragen von Energie, beispielsweise Wärme, erweicht wird.
Die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 hat außerdem eine Einstelleinrichtung 62, die dazu eingerichtet ist, den Abstand der Anlagefläche 57 von der Trenn- und/oder Umformstelle 61 in die dritte Richtung z variabel einzustellen und vorgeben zu können. Die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 hat einen Aufnahmebereich 63 für den Stiftabschnitt 41. Benachbart zu diesem Aufnahmebereich 63 ist die Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 angeordnet. Die Trenn- und/oder Umformstelle 61 befindet sich an einer Stelle im Aufnahmebereich 63.
Die Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung 55 kann mit der Anlagefläche 57 an den Gitterkörper 22 angelegt werden, so dass ein Stiftabschnitt 41 in den Aufnahmebereich 63 hineinragt. Durch Betätigen der Trenn- und/oder Formgebungseinheit 58 kann anschließend ein Durchtrennen und/oder Umformen des Stiftabschnitts 41 an der Trenn- und/oder Umformstelle 61 erfolgen, so dass der Stiftabschnitt 41 die gewünschte Länge in der dritten Richtung z und/oder eine gewünschte Gestalt erhält.
Die Erfindung betrifft eine Textilbewehrungsanordnung 20 mit einem Gitterkörper 22 und mehreren Bewehrungsstiften 40, die am Gitterkörper 22 mittelbar oder unmittelbar angeordnet sind. Jeder Bewehrungsstift 40 hat zwei Stiftabschnitte 41, die auf unterschiedlichen Seiten des Gitterkörpers 22 angeordnet sind. Die Bewehrungsstifte 40 erstrecken sich im Wesentlichen rechtwinklig durch den Gitterkörper hindurch. Jeder Stiftabschnitt 41 hat einen Verankerungsteil 43. Der Verankerungsteil 43 kann durch eine Erweiterung und/oder Verringerung der Querschnittsfläche des betreffenden Stiftabschnitts 41 gebildet sein. Sowohl der Gitterkörper, als auch die Bewehrungsstifte sind aus einem Verbundwerkstoff mit einem in eine Kunststoffmatrix K eingebetteten Textilfaserstrang 29 ausgebildet.
Bezugszeichenliste

20: Textilbewehrungsanordnung
21: Baustoffbauteil
22: Gitterkörper
23: erster Gitterstababschnitt
24: zweiter Gitterstababschnitt
25: Masche
26: Stab
29: Textilfaserstrang
30: Textilfasern
31: Pultrusionsvorrichtung
32: Gatter
33: Spule
34: Bad
35: Form
36: Abzugseinrichtung
37: Trenneinrichtung
40: Bewehrungsstift
41: Stiftabschnitt
42: Befestigungsmittel
42a: Netz
43: Verankerungsteil
44: äußeres Ende des Stiftabschnitts
45: Endabschnitt
46: Schalung
47: Schalungswand
50: erste zylindrische Teile
51: zweite zylindrische Teile
52: Ringstufe
55: Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung
56: Anlageteil
57: Anlagefläche
58: Trenn- und/oder Formgebungseinheit
59: Schneide
60: Energiequelle
61: Trennstelle
62: Einstelleinrichtung
63: Aufnahmebereich
B: Baustoff
K: Kunststoffmatrix
L: Längsachse
x: erste Richtung
y: zweite Richtung
z: dritte Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011087226 A1 [0002]
US 6612085 B2 [0004]
US 6023903 A [0005]
EP 0292572 A1 [0006]
DE 4009986 A1 [0007]
DE 102010001987 A1 [0049]

Claims

Textilbewehrungsanordnung (20) mit einem Gitterkörper (22) aufweisend sich in einer ersten Richtung (x) erstreckende erste Gitterstababschnitte (23) und sich in einer zweiten Richtung (y) erstreckende zweite Gitterstababschnitte (24), die miteinander verbunden sind, und mit Bewehrungsstiften (40), die jeweils zwei sich quer zur ersten Richtung (x) und quer zur zweiten Richtung (y) erstreckende Stiftabschnitte (41) aufweisen, die auf entgegengesetzten Seiten des Gitterkörpers (22) angeordnet sind, und wobei jeder Stiftabschnitt (41) wenigstens einen Verankerungsteil (43) in Form einer Erweiterung und/oder Vertiefung zur Formschlussbildung in einem Baustoff (B) eines Baustoffbauteils (21) aufweist, wobei die ersten Gitterstababschnitte (23), die zweiten Gitterstababschnitte (24) und die Bewehrungsstifte (40) jeweils einen in eine Kunststoffmatrix (K) eingebetteten Textilfaserstrang (29) aufweisen.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmatrix (K) des wenigstens einen Bewehrungsstiftes (40) dieselbe ist wie die Kunststoffmatrix (K) der Gitterstababschnitte (23, 24) des Gitterkörpers (22).
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bewehrungsstift (40) im Bereich zwischen den beiden Stiftabschnitten (41) am Gitterkörper (22) befestigt ist.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Bewehrungsstifts (40) am Gitterkörper (22) durch eine Haftvermittlung erfolgt.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Bewehrungsstifts (40) am Gitterkörper (22) kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgt.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Bewehrungsstifte (40) an einer oder unmittelbar anschließend an eine Kreuzungsstelle zwischen einem ersten Gitterstababschnitt (23) und einem zweiten Gitterstababschnitt (24) angeordnet ist.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Bewehrungsstifte (40) ohne unmittelbaren Kontakt mit einem Gitterstababschnitt (23, 24) über ein Befestigungsmittel (42) am Gitterkörper (22) angeordnet ist.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bewehrungsstifte (40) an einem gemeinsamen Befestigungsmittel (42) angeordnet und über dieses gemeinsame Befestigungsmittel (42) an dem Gitterkörper (22) befestigt sind.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Befestigungsmittel um eine Netz handelt.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeder Stiftabschnitt (41) entlang einer Längsachse (L) erstreckt.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Stiftabschnitte (41) zumindest eines Bewehrungsstifts (40) entlang einer gemeinsamen Längsachse (L) erstrecken.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verankerungsteil (43) durch einen Teil (51) gebildet ist, deren Dimension rechtwinkelig zu der Längsachse (L) größer ist als von einem zwischen dem Verankerungsteil (43) und dem Gitterkörper (22) vorhandenen anderen Teil (50).
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Verankerungsteil (43) eines Stiftabschnitts (41) die Form einer Platte oder einer Scheibe oder eines Zylinders oder einer Kugel oder eines Konus aufweist.
Textilbewehrungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stiftabschnitt (41) wenigstens eines Bewehrungsstifts (40) ein äußeres Ende (44) aufweist, das dazu eingerichtet ist, den Gitterkörper (22) an einer Schalungswand (47) abzustützen.
Textilbewehrungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Stiftabschnitt (41) wenigstens eines Bewehrungsstifts (40) in einem Endabschnitt (45) zum äußeren Ende (44) hin verjüngt.
Verfahren zur Herstellung eines Textilbewehrungsanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Gitterkörpers (22), - Bereitstellen von Bewehrungsstiften (40), - Anbringen der Bewehrungsstifte (40) am Gitterkörper (22) derart, dass die beiden Stiftabschnitte (41) jedes Bewehrungsstifts (40) auf entgegengesetzten Seiten des Gitterkörpers (22) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stiftabschnitt (41) eines Bewehrungsstifts (40) nach dem Anbringen an den Gitterkörper (22) derart gekürzt wird, dass der Stiftabschnitt (41) dieses Bewehrungsstifts (40) ein äußeres Ende (44) aufweist, das einen vorgegebenen Abstand zu dem Gitterkörper (22) hat und dazu eingerichtet ist, den Gitterkörper (22) an einer Schalungswand (47) abzustützen.
Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung (55), mit einem Anlageteil (56), das eine Anlagefläche (57) aufweist und das dazu eingerichtet ist, mit der Anlagefläche (57) an einen Gitterkörper (22) angelegt zu werden, mit wenigstens eine Trenn- und/oder Formgebungseinheit (58), das dazu eingerichtet ist, einen Stiftabschnitt (41) eines vom Gitterkörper (22) vorstehenden Bewehrungsstiftes (40) an einer Trenn- und/oder Umformstelle (61) zu durchtrennen und/oder zumindest einen Bereich eines Stiftabschnitt (41) umzuformen, mit einer das Anlageteil (56) tragenden Einstelleinrichtung (62), die dazu eingerichtet ist, den Abstand zwischen der Trenn- und/oder Umformstelle (61) und der Anlagefläche (57) einzustellen.
Trenn- und/oder Formgebungseinrichtung (55) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenn- und/oder Formgebungseinheit (58) dazu eingerichtet ist, durch Umformung wenigstens einen wenigstens einen Verankerungsteil (43) in Form einer Erweiterung und/oder Vertiefung am Stiftabschnitt (41) zu bilden, der zur Formschlussbildung in einem Baustoff (B) eines Baustoffbauteils (21) eingerichtet ist.