DE102019113673A1

DE102019113673A1 - Process for producing a component from a mineral hybrid material and a corresponding component

Info

Publication number: DE102019113673A1
Application number: DE102019113673.3A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Current assignee: Max Boegl Stiftung and Co KG
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (1) aus einem mineralischen, hybriden Werkstoff, der bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase einer Schwindkompensation durch Expansion des Werkstoffes unterliegt, wobei in den Werkstoff in der flüssigen Phase eine erste Bewehrung eingelagert wird und wobei die Expansion des Werkstoffes derart ist, dass die erste Bewehrung (3) durch die Expansion des Werkstoffes gespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bauteil (1) eine zweite Bewehrung (6) zugeordnet wird, welche extern vorgespannt wird. Ferner betrifft die Erfindung ein Bauteil aus einem mineralischen, hybriden Werkstoff, der bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase einer Schwindkompensation durch Expansion des Werkstoffes unterliegt, wobei in den Werkstoff in der flüssigen Phase eine erste Bewehrung (3) eingelagert ist, wobei die erste Bewehrung (3) in der festen Phase des Werkstoffes durch dessen Expansion gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bauteil (1) eine zweite Bewehrung (6) mit zumindest einem extern vorgespannten Spannglied zugeordnet ist.The invention relates to a method for producing a component (1) from a mineral, hybrid material which is subject to shrinkage compensation through expansion of the material during a transition from a liquid to a solid phase, a first reinforcement being embedded in the material in the liquid phase and wherein the expansion of the material is such that the first reinforcement (3) is tensioned by the expansion of the material, characterized in that the component (1) is assigned a second reinforcement (6) which is externally prestressed. Furthermore, the invention relates to a component made of a mineral, hybrid material which, upon transition from a liquid to a solid phase, is subject to shrinkage compensation through expansion of the material, a first reinforcement (3) being embedded in the material in the liquid phase, with the first reinforcement (3) is tensioned in the solid phase of the material through its expansion, characterized in that the component (1) is assigned a second reinforcement (6) with at least one externally prestressed tendon.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem mineralischen, hybriden Werkstoff, der bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase einer Schwindkompensation durch Expansion des Werkstoffes unterliegt, wobei in den Werkstoff in der flüssigen Phase eine erste Bewehrung eingelagert wird und wobei die Expansion des Werkstoffes derart ist, dass die erste Bewehrung durch die Expansion des Werkstoffes gespannt wird, sowie ein entsprechendes Bauteil.The present invention relates to a method for the production of a component from a mineral, hybrid material which is subject to shrinkage compensation during a transition from a liquid to a solid phase through expansion of the material, a first reinforcement being embedded in the material in the liquid phase and wherein the expansion of the material is such that the first reinforcement is stressed by the expansion of the material, as well as a corresponding component.

Aus der EP 3 106 446 A1 ist ein chemisch vorgespanntes oder intern vorgespanntes Hochleistungs-Betonelement bekannt. Die beschriebenen Zusammensetzungen und Elemente umfassen eine wirksame Menge an Expansionsmitteln in Kombination mit superabsorbierenden Polymeren und schrumpfungsreduzierenden Beimischungen und optional weiteren Komponenten. Die Druckschrift offenbart ferner Spannglieder, die für die Betonelemente geeignet sind. Bei Verwendung der beschriebenen Zusammensetzung kann die Expansion des Hochleistungsbetons für die chemische Vorspannung angewendet werden. Es ist auch ein passiv verstärktes Betonelement beschrieben, das Mittel zur Verstärkung umfasst, wie beispielsweise Verstärkungsstäbe aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material. Die Verstärkung kann auch in Form von Stahlfasern oder anderen Strukturfasern aus verschiedenen Materialien (z. B. Polymer-, Basalt-, Kohlenstoff-, Glas-, Naturfasern) bereitgestellt werden. Alternativ kann die Vorspannung beispielsweise in Form von Spannstahlspanngliedern, kohlenstofffaserverstärkten Polymersehnen, trockenen oder imprägnierten Spanngliedern auf Aramidfaserbasis oder mit glasfaserverstärkten oder basaltfaserverstärkten Kunststoffsehnen bereitgestellt werden.From the EP 3 106 446 A1 a chemically prestressed or internally prestressed high-performance concrete element is known. The compositions and elements described comprise an effective amount of expanding agents in combination with superabsorbent polymers and shrinkage-reducing admixtures and optionally other components. The document also discloses tendons which are suitable for the concrete elements. When using the composition described, the expansion of the high-performance concrete can be used for chemical prestressing. A passively reinforced concrete element is also described which comprises means for reinforcement, such as reinforcement bars made of steel or another suitable material. The reinforcement can also be provided in the form of steel fibers or other structural fibers made of various materials (e.g. polymer, basalt, carbon, glass, natural fibers). Alternatively, the prestressing can be provided, for example, in the form of prestressing steel tendons, carbon fiber reinforced polymer tendons, dry or impregnated tendons based on aramid fibers or with glass fiber reinforced or basalt fiber reinforced plastic tendons.

Nachteilig bei diesen Betonelementen ist es, dass bei der Auslegung des Betonelementes in Bezug auf seine Bewehrungsart nicht auf die verschiedenen Belastungszustände eingegangen wird, sondern die Auslegung immer für die maximale Belastung bei der Herstellung, dem Transport und der Montage und im anschließenden Betrieb erfolgt.The disadvantage of these concrete elements is that the design of the concrete element with regard to its type of reinforcement does not take into account the various load conditions, but the design is always based on the maximum load during manufacture, transport and assembly and in subsequent operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und ein entsprechendes Bauteil zu schaffen, das kostengünstig hergestellt werden kann und dessen Festigkeit angepasst an die jeweiligen Belastungen ausgelegt ist.The object of the present invention is therefore to create a method for producing a component and a corresponding component which can be produced inexpensively and whose strength is designed to be adapted to the respective loads.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils und ein entsprechendes Bauteil mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The object is achieved by a method for producing a component and a corresponding component having the features of the independent patent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem mineralischen, hybriden Werkstoff unterliegt der Werkstoff bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase einer Schwindkompensation durch Expansion des Werkstoffes. In den Werkstoff wird in der flüssigen Phase eine erste Bewehrung eingelagert. Diese erste, in den Werkstoff eingelagerte Bewehrung wird durch die Expansion des Werkstoffes beim Übergang von der flüssigen in die feste Phase gespannt, da der Werkstoff an der ersten Bewehrung haftet und die entsprechenden Bewehrungselemente auseinander zu ziehen versucht. Hierdurch erhält man ein Bauteil, welches chemisch vorgespannt ist.In the method according to the invention for producing a component from a mineral, hybrid material, the material is subject to shrinkage compensation through expansion of the material during a transition from a liquid to a solid phase. A first reinforcement is embedded in the material in the liquid phase. This first reinforcement embedded in the material is tensioned by the expansion of the material during the transition from the liquid to the solid phase, as the material adheres to the first reinforcement and tries to pull the corresponding reinforcement elements apart. This gives a component that is chemically pre-stressed.

Eine derartige chemische Vorspannung kann so ausgelegt sein, dass das Bauteil der vorgesehenen maximalen Belastung zwar beim Transport des Bauteils standhält, für den Betrieb des Bauteils aber zu schwach wäre. Typische Bauteile hierfür sind Träger, beispielsweise für Brücken oder Fahrwege, aber auch andere Bauteile, welche im Betrieb einer hohen Belastung ausgesetzt sind. Ein typischer mineralischer Hybridwerkstoff ist ein Beton. Such chemical prestressing can be designed in such a way that the component can withstand the intended maximum load during transport of the component, but would be too weak for the component to operate. Typical components for this are supports, for example for bridges or driveways, but also other components that are exposed to high loads during operation. A typical mineral hybrid material is concrete.

Erfindungsgemäß wird dem Bauteil eine zweite Bewehrung zugeordnet, welche extern vorgespannt wird. Hierdurch wird eine zusätzliche Festigkeit und Belastbarkeit des Bauteils erzeugt, welche das Bauteil verstärkt. Diese zusätzliche, höhere Belastbarkeit des Bauteils ist beispielsweise dann erforderlich, wenn das Bauteil im Betrieb belastet werden soll. Wird das Bauteil beispielsweise in einer Fabrik gefertigt und anschließend an einen Montageort transportiert, so ist es vielfältigen Belastungen ausgesetzt, welche nicht zwangsläufig den Belastungsgrößen und -richtungen entsprechen, wie es im späteren Betrieb der Fall sein wird. Um dennoch sicherzustellen, dass das Bauteil ohne Beschädigung an den Montageort transportiert werden kann und ohne dass das Bauteil bereits mit einer aufwändigen externen Bewehrung versehen ist, ist das Bauteil in der Regel so ausgelegt, dass es diesen Transportbelastungen standhalten kann. Für den späteren Betrieb wäre es aber insbesondere für Belastungen, die im Betrieb des Bauteils auftreten, unterdimensioniert.According to the invention, the component is assigned a second reinforcement that is externally prestressed. This creates additional strength and resilience of the component, which reinforces the component. This additional, higher load capacity of the component is required, for example, when the component is to be loaded during operation. If, for example, the component is manufactured in a factory and then transported to an assembly site, it is exposed to a wide range of loads that do not necessarily correspond to the load sizes and directions, as will be the case in later operation. However, in order to ensure that the component can be transported to the installation site without damage and without the component already being provided with complex external reinforcement, the component is usually designed so that it can withstand these transport loads. For later operation, however, it would be undersized, especially for loads that occur during operation of the component.

Durch die zusätzliche, zweite, extern vorgespannte Bewehrung kann diesen Belastungsfällen ebenfalls standgehalten werden. Die zweite, extern vorgespannte Bewehrung kann bei Bedarf auch während des Transports bzw. der Montage des Bauteils am Betriebsort vorhanden sein. Dies ist aber nicht erforderlich. So kann insbesondere die zweite, extern vorgespannte Bewehrung erst bei oder nach der Montage des Bauteils am Einsatzort eingezogen bzw. gespannt werden. Die dann noch vorliegende, chemisch vorgespannte erste Bewehrung unterstützt sodann im Betrieb des Bauteils die zweite Bewehrung ausreichend.The additional, second, externally prestressed reinforcement can also withstand these load cases. The second, externally pre-stressed reinforcement can also be present during the transport or assembly of the component at the operating site, if necessary. But this is not necessary. In particular, the second, externally prestressed reinforcement can only be drawn in or stressed during or after the assembly of the component at the place of use. The chemically pre-stressed first reinforcement then still present then adequately supports the second reinforcement during operation of the component.

Vorteilhafterweise wird der hybride Werkstoff bei seinem Übergang von der flüssigen in die feste Phase verdichtet. Hierdurch wird eine Festigkeit des Hybridwerkstoffs erzielt, welche einerseits die gewünschte Belastbarkeit des Bauteils gewährleistet und andererseits nach der Expansion und während des Übergangs die eingelagerte erste Bewehrung spannt und diese Spannung aufrechterhält.The hybrid material is advantageously compressed during its transition from the liquid to the solid phase. This achieves a strength of the hybrid material which, on the one hand, ensures the desired load capacity of the component and, on the other hand, tensions the embedded first reinforcement after expansion and during the transition and maintains this tension.

In besonders vorteilhafter Weise expandiert der Werkstoff bei seinem Übergang von der flüssigen in die feste Phase mehr als er schwindet. Hierdurch entsteht insgesamt eine Expansion, welche die erste Bewehrung spannt.In a particularly advantageous manner, the material expands more than it shrinks during its transition from the liquid to the solid phase. This creates an overall expansion that tensions the first reinforcement.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dem Werkstoff Zuschlagstoffe beigegeben werden, welche raumfordernde Strukturen bilden. Diese Zuschlagstoffe bilden bzw. unterstützen die Expansion des Werkstoffes.It is particularly advantageous if aggregates are added to the material, which form space-consuming structures. These additives form or support the expansion of the material.

In einer ganz besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird die erste Bewehrung multidirektional und/oder die zweite Bewehrung ein- oder zweidirektional gespannt. Durch die multidirektionale Spannung der ersten Bewehrung wird das Bauteil in mehreren Richtungen gespannt. So wird eine umfassende Festigkeit des Bauteils erzielt. Die zweite Bewehrung, welche ein- oder zweidirektional gespannt wird, geht insbesondere auf die zu erwartende Belastung im Betrieb des Bauteils, beispielsweise bei Brückenbauteilen während der Überfahrt eines Fahrzeugs, ein. Diese zweite Bewehrung verschafft dem Bauteil eine Festigkeit, welche Belastungen widersteht, die im normalen Betrieb zu erwarten sind, und nicht nur in außergewöhnlichen, einmaligen Fällen, wie beispielsweise bei dem Transport des Bauteils, auftreten.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first reinforcement is tensioned in a multidirectional manner and / or the second reinforcement is tensioned in one or two directions. Due to the multidirectional tension of the first reinforcement, the component is tensioned in several directions. In this way, a comprehensive component strength is achieved. The second reinforcement, which is tensioned in one or two directions, deals in particular with the load to be expected during operation of the component, for example in the case of bridge components while a vehicle is being driven over. This second reinforcement gives the component a strength that withstands loads that are to be expected in normal operation and not only occur in exceptional, one-off cases, such as when the component is being transported.

Vorteilhafterweise wird als Bewehrungsmaterial für die erste und die zweite Bewehrung Stahl und/oder Textil, insbesondere aus Glas- oder Kohlefasern, verwendet. Diese Bewehrungsmaterialien haben sich bewährt und sind kostengünstig zu erhalten.Steel and / or textile, in particular made of glass or carbon fibers, is advantageously used as reinforcement material for the first and second reinforcement. These reinforcement materials have proven themselves and are inexpensive to obtain.

Werden in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung als erste Bewehrung Stäbe, Matten, Gewebe oder Fasern und/oder als zweite Bewehrung Stäbe oder Seile als interne und/oder externe Bewehrung an dem Bauteil verwendet, so kann auch hier mit bewährten Methoden die Festigkeit des Bauteils erhalten werden.If, in an advantageous embodiment of the invention, rods, mats, fabrics or fibers are used as the first reinforcement and / or rods or ropes are used as internal and / or external reinforcement on the component as the second reinforcement, the strength of the component can also be maintained here with proven methods will.

Vorteilhafterweise wird die erste Bewehrung derart ausgelegt, dass das Bauteil insbesondere für einen Transport des Bauteils eine ausreichende Festigkeit aufweist. Belastungen des Bauteils in anderen Richtungen als denen des Betriebs des Bauteils, können durch die erste Bewehrung ausreichend aufgenommen werden. Dabei kann insbesondere bei einer multidimensionalen Spannung der ersten Bewehrung auch auf Belastungsfälle eingegangen werden, welche im normalen Betrieb nicht auftreten.The first reinforcement is advantageously designed in such a way that the component has sufficient strength, in particular for transporting the component. Loads on the component in directions other than those of the operation of the component can be sufficiently absorbed by the first reinforcement. Particularly in the case of a multidimensional tension of the first reinforcement, load cases can also be dealt with which do not occur during normal operation.

Wird die zweite Bewehrung in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung derart ausgelegt, dass das Bauteil, insbesondere für einen vorgesehenen Dauereinsatz des Bauteils, eine ausreichende Festigkeit aufweist, so kann das Bauteil für die Belastungsfälle, für die es eingesetzt wird, optimal ausgelegt werden.If, in an advantageous embodiment of the invention, the second reinforcement is designed in such a way that the component has sufficient strength, in particular for an intended continuous use of the component, the component can be optimally designed for the load cases for which it is used.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist aus einem mineralischen, hybriden Werkstoff hergestellt, der bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase einer Schwindkompensation durch Expansion des Werkstoffes unterliegt. In den Werkstoff ist in der flüssigen Phase eine erste Bewehrung eingelagert. Die erste Bewehrung ist in der festen Phase des Werkstoffes durch dessen Expansion gespannt. Dem Bauteil ist erfindungsgemäß eine zweite Bewehrung mit zumindest einem extern vorgespannten Spannglied zugeordnet.The component according to the invention is made from a mineral, hybrid material which is subject to shrinkage compensation through expansion of the material during a transition from a liquid to a solid phase. A first reinforcement is embedded in the material in the liquid phase. The first reinforcement is tensioned in the solid phase of the material due to its expansion. According to the invention, a second reinforcement with at least one externally prestressed tendon is assigned to the component.

Während die erste Bewehrung derart ausgelegt sein kann, dass sie den Belastungen des Bauteils während der Fertigung oder des Transports bzw. der Montage genügt, kann die zweite Bewehrung so ausgelegt sein, dass sie in erster Linie den Belastungen im Betrieb des Bauteils standhält. Da insbesondere während der Fertigung des Transports Belastungen auf das Bauteil einwirken können, welche unterschiedlich zu den Belastungen während des Betriebs des Bauteils sind, kann das Bauteil so ausgelegt werden, dass es für diese unterschiedlichen Belastungen optimal ausgebildet ist. Insbesondere kann die externe Bewehrung auch für mehrere der Bauteile, beispielsweise für das Zusammenspannen mehrerer Bauteile, eingesetzt werden. So können beispielsweise Segmente einer Brücke mit dieser zweiten Bewehrung miteinander verbunden werden, indem sie durch die zweite Bewehrung aneinandergepresst werden. Für den Transport ist diese zweite Bewehrung nicht erforderlich, da die Festigkeit des Bauteils in dieser Phase durch die erste Bewehrung gewährleistet wird.While the first reinforcement can be designed in such a way that it withstands the loads on the component during manufacture or transport or assembly, the second reinforcement can be designed in such a way that it primarily withstands the loads during operation of the component. Since, in particular during the production of the transport, loads can act on the component which are different from the loads during operation of the component, the component can be designed in such a way that it is optimally designed for these different loads. In particular, the external reinforcement can also be used for several of the components, for example for clamping several components together. For example, segments of a bridge with this second reinforcement can be connected to one another by being pressed against one another by the second reinforcement. This second reinforcement is not required for transport, as the strength of the component is guaranteed by the first reinforcement in this phase.

Vorteilhafterweise ist der Werkstoff in seiner festen Phase gegenüber seiner flüssigen Phase verdichtet. Insbesondere ist der Werkstoff in seiner festen Phase gegenüber seiner flüssigen Phase expandiert. Hierdurch wird gewährleistet, dass eine feste Verbindung zwischen dem Werkstoff und der ersten Bewehrung stattfindet, welche bewirkt, dass nach der Expansion in der festen Phase des Werkstoffs die erste Bewehrung gespannt ist. Hierdurch wird die Festigkeit des Bauteils erhöht.The material is advantageously compressed in its solid phase compared to its liquid phase. In particular, the material is expanded in its solid phase compared to its liquid phase. This ensures that there is a firm connection between the material and the first reinforcement, which has the effect that the first reinforcement is tensioned after the expansion in the solid phase of the material. This increases the strength of the component.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist der Werkstoff Zuschlagstoffe auf, welche raumfordernde Strukturen bilden. Durch diese raumfordernden Strukturen wird die Expansion des Werkstoffes verstärkt und die Spannung auf die Elemente der ersten Bewehrung vergrößert. Auch hierdurch erhöht sich die Festigkeit des Bauteils.In an advantageous embodiment of the invention, the material has additives which form space-consuming structures. Through this Space-consuming structures, the expansion of the material is increased and the tension on the elements of the first reinforcement is increased. This also increases the strength of the component.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wirkt die erste Bewehrung multidirektional in dem Bauteil, während die zweite Bewehrung im Wesentlichen ein- oder zweidirektional wirkt. Hierdurch wird die Festigkeit des Bauteiles durch die erste Bewehrung in mehreren Richtungen erhöht. Insbesondere während des Transports, bei welchem Belastungen in verschiedenen, oft nur schwer vorhersehbaren Richtungen auftreten, bewirkt diese multidirektionale Spannung der ersten Bewehrung eine besonders gute Festigkeit des Bauteils und verhindert eine Beschädigung. Dadurch, dass die zweite Bewehrung im Wesentlichen ein- oder zweidirektional wirkt, wird auf die wesentliche Belastung des Bauteils im Betrieb des Bauteils eingewirkt und die Festigkeit des Bauteils für diese Belastung mithilfe der zweiten Bewehrung ausgelegt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the first reinforcement acts multidirectionally in the component, while the second reinforcement acts essentially in one or two directions. As a result, the strength of the component is increased in several directions by the first reinforcement. In particular during transport, when loads occur in different, often difficult to predict directions, this multidirectional tension of the first reinforcement results in particularly good strength of the component and prevents damage. Because the second reinforcement acts essentially in one or two directions, the essential load on the component during operation of the component is acted upon and the strength of the component is designed for this load with the aid of the second reinforcement.

Ist die erste und oder zweite Bewehrung vorteilhafterweise aus Stahl und/oder Textil, insbesondere aus Glas- oder Kohlefasern, hergestellt, so kann eine kostengünstige Herstellung des Bauteils erfolgen, da es sich hierbei um herkömmliche Bauelemente handelt.If the first and / or second reinforcement is advantageously made from steel and / or textile, in particular from glass or carbon fibers, the component can be manufactured inexpensively, since these are conventional components.

Vorteilhafterweise ist die erste Bewehrung in Form von Stäben, Matten, Gewebe oder Fasern in den Werkstoff und/oder die zweite Bewehrung in Form von Stäben oder Seilen als interne und/oder externe Bewehrung an dem Bauteil angeordnet. Auch dies sind herkömmliche Bauelemente und ermöglichen die Herstellung eines kostengünstigen Bauteils. Insbesondere die erste Bewehrung kann eine nicht gerade, gekrümmte, gebogene bis hin zu einer geometrisch völlig freien Form aufweisen.The first reinforcement is advantageously arranged in the form of bars, mats, fabric or fibers in the material and / or the second reinforcement in the form of bars or cables as internal and / or external reinforcement on the component. These are also conventional components and enable the production of an inexpensive component. In particular, the first reinforcement can have a shape that is not straight, curved, bent or even geometrically completely free.

Weist das Bauteil vorteilhafterweise eine dreidimensional geformte Struktur auf, so ist eine weitgehend freie Gestaltung des Bauteils möglich. Das Bauteil kann dementsprechend eine einfache Form, wie beispielsweise Würfel, aber auch komplizierte, gekrümmte oder filigrane Formen aufweisen.If the component advantageously has a three-dimensionally shaped structure, a largely free design of the component is possible. The component can accordingly have a simple shape, such as a cube, for example, but also complicated, curved or filigree shapes.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Bauteil Einbauteile, insbesondere zur Befestigung von Elementen an dem Bauteil, wie beispielsweise Halfen oder Gewindebuchsen, auf. Diese Einbauteile können beispielsweise mit der ersten oder zweiten Bewehrung in Verbindung stehen und somit eine besonders gute Verankerung in dem Bauteil aufweisen.In an advantageous embodiment of the invention, the component has built-in parts, in particular for fastening elements to the component, such as, for example, halves or threaded bushings. These built-in parts can, for example, be connected to the first or second reinforcement and thus have particularly good anchoring in the component.

In einer ganz bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Bauteil ein Betonfertigteil. Die Herstellung von Betonfertigteilen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt besonders robuste Bauteile, welche insbesondere auch bei der Herstellung, dem Transport und der Montage besonders widerstandsfähig sind.In a very preferred embodiment of the invention, the component is a precast concrete part. The production of precast concrete parts with the method according to the invention produces particularly robust components, which are particularly resistant to production, transport and assembly.

Vorteilhafterweise ist die erste Bewehrung derart ausgelegt, dass das Betonfertigteil insbesondere für einen Transport des Betonfertigteils eine ausreichende Festigkeit aufweist. Unterschiedlichste Belastungen können von dieser ersten Bewehrung gut aufgenommen werden.The first reinforcement is advantageously designed in such a way that the precast concrete part has sufficient strength, in particular for transporting the precast concrete part. A wide variety of loads can be easily absorbed by this first reinforcement.

Ist die zweite Bewehrung vorzugsweise derart ausgelegt, dass das Bauteil insbesondere für einen vorgesehenen Dauereinsatz des Bauteils eine ausreichende Festigkeit aufweist, so kann hierdurch die Hauptbelastung des Bauteils optimal ausgelegt werden.If the second reinforcement is preferably designed in such a way that the component has sufficient strength, in particular for an intended continuous use of the component, then the main load on the component can be optimally designed.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.The method and the device are designed according to the preceding description, wherein the features mentioned can be present individually or in any combination.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil.

Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiments. It shows:

1 a section through a component according to the invention.

In 1 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 dargestellt. Das Bauteil 1 ist hier nur schematisch als Quader gezeichnet, es kann aber jede beliebige Form aufweisen. Als mineralischer, hybrider Werkstoff ist ein Beton 2 ausgewählt, welcher bei einem Übergang von einer flüssigen in eine feste Phase eine Schwindkompensation durch Expansion des Betons 2 erfährt. In dem Beton 2 ist eine erste Bewehrung 3 eingelagert.In 1 is a section through a component according to the invention 1 shown. The component 1 is shown here only schematically as a cuboid, but it can have any shape. As a mineral, hybrid material, concrete is 2 selected, which at a transition from a liquid to a solid phase, a shrinkage compensation through expansion of the concrete 2 learns. In the concrete 2 is a first reinforcement 3 stored.

Die erste Bewehrung 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel skizziert als eine Vielzahl von multidimensional angeordneten Fasern gebildet. Die Fasern können aus Stahl oder aus Textil, insbesondere Glas- oder Kohlefasern sein. Die Fasern der ersten Bewehrung 3 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel abgewinkelt und liegen in zufälliger Anordnung, aber möglichst gleichmäßig verteilt in dem Beton 2 des Bauteils 1. Beim Abbinden des Betons 2 expandiert dieser und bringt durch eine entsprechende Haftung an den Fasern der ersten Bewehrung 3 die Fasern in einen Spannungszustand. Diese Spannung der Fasern wird auf den Beton 2 übertragen und bringt damit eine erste Vorspannung in das Bauteil 1 ein.The first reinforcement 3 is outlined in this exemplary embodiment as a multiplicity of multidimensional fibers. The fibers can be made of steel or of textile, in particular glass or carbon fibers. The fibers of the first reinforcement 3 are angled according to this embodiment and are in a random arrangement, but distributed as evenly as possible in the concrete 2 of the component 1 . When the concrete sets 2 this expands and brings about a corresponding adhesion to the fibers of the first reinforcement 3 the fibers in a state of tension. This tension in the fibers is applied to the concrete 2 transferred and thus brings an initial preload into the component 1 one.

Anstelle oder zusätzlich zu den Fasern kann die erste Bewehrung 3 auch in Form von Stäben, Matten oder als Gewebe ausgebildet sein.Instead of or in addition to the fibers, the first reinforcement 3 also be designed in the form of rods, mats or as a fabric.

In dem Beton 2 ist ein Rohr 4 eingebettet. Durch das Rohr 4 ist ein Spannstab 5 hindurchgeführt, welcher die zweite Bewehrung 6 bildet. Diese zweite Bewehrung 6 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel eindimensional. Es wäre aber ebenso möglich, dass die zweite Bewehrung 6 zweidimensional, also beispielsweise mit einem gebogenen Rohr 4 ausgebildet ist und anstelle eines geradlinig verlaufenden Spannstabes 5 ein Spannseil eingezogen ist. Ebenso ist es möglich, dass die zweite Bewehrung 6 nicht komplett in dem Bauteil 1, sondern zumindest teilweise außerhalb des Bauteils 1 verläuft.In the concrete 2 is a pipe 4th embedded. Through the pipe 4th is a tie rod 5 passed through which the second reinforcement 6th forms. This second reinforcement 6th acts one-dimensional in this embodiment. But it would also be possible that the second reinforcement 6th two-dimensional, for example with a bent pipe 4th is formed and instead of a straight tension rod 5 a tension rope is pulled in. It is also possible that the second reinforcement 6th not completely in the component 1 , but at least partially outside of the component 1 runs.

Der Spannstab 5 ist an beiden Enden mit einem Gewinde 7 versehen. Über jedem der Gewinde 7 liegt eine Scheibe 8 zum Abstützen einer Mutter 9 an dem Bauteil 1, welche auf das Gewinde 7 aufgeschraubt ist. Der Spannstab 7 kann hierdurch mittels der beiden Muttern 9 gespannt werden und bringt somit eine externe Vorspannung auf das Bauteil 1 auf.The tie rod 5 is threaded at both ends 7th Mistake. Above each of the threads 7th lies a disc 8th to support a nut 9 on the component 1 which on the thread 7th is screwed on. The tie rod 7th can by means of the two nuts 9 are tensioned and thus brings an external preload on the component 1 on.

Das Bauteil 1 kann beispielsweise ohne der zweiten Bewehrung 6 an eine Baustelle transportiert werden. Die erste Bewehrung 3 sorgt für eine ausreichende Stabilität des Bauteils 1. Wenn das Bauteil 1 an der Baustelle an dem vorgesehenen Ort montiert wird, wird die zweite Bewehrung 6 an dem Bauteil 1 angebracht. Die zweite Bewehrung 6 bewirkt dabei, auch im Zusammenspiel mit der ersten Bewehrung 3, dass das Bauteil 1 die Belastungen, für die es im Betrieb vorgesehen ist, aufnehmen kann.The component 1 can for example without the second reinforcement 6th be transported to a construction site. The first reinforcement 3 ensures sufficient stability of the component 1 . If the component 1 is installed on the construction site in the intended place, the second reinforcement 6th on the component 1 appropriate. The second reinforcement 6th causes, also in interaction with the first reinforcement 3 that the component 1 can absorb the loads for which it is intended in the company.

Das Bauteil 1 kann beispielsweise ein Segment einer Brücke sein. Das einzelne Segment ist mit der ersten Bewehrung 3 hergestellt und an die Baustelle transportiert. An der Baustelle werden mehrere der einzelnen Segmente aneinandergesetzt und anschließend mit einem Spannseil oder einem Spannstab miteinander verspannt. Diese externe Vorspannung dient dabei dazu, die Festigkeit der Segmentbrücke zu gewährleisten und eine ausreichende Tragfähigkeit zu schaffen.The component 1 can for example be a segment of a bridge. The single segment is with the first reinforcement 3 manufactured and transported to the construction site. At the construction site, several of the individual segments are attached to one another and then braced together with a tension rope or a tie rod. This external prestress is used to ensure the strength of the segment bridge and to create sufficient load-bearing capacity.

An der ersten Bewehrung 3, hier an zwei Fasern, ist ein Einbauteil 10 angeordnet. Das Einbauteil 10 kann auch an der zweiten Bewehrung 6 angeordnet sein. Entsprechende Einbauteile 10 können beispielsweise Halfen oder Gewindebuchsen sein, mit welchen weitere Elemente an dem Bauteil 1 angeordnet werden können. Dies können beispielsweise Transportösen für das Bauteil 1 sein.At the first reinforcement 3 , here on two fibers, is a built-in part 10 arranged. The built-in part 10 can also be used on the second reinforcement 6th be arranged. Corresponding built-in parts 10 can, for example, be halves or threaded sockets with which further elements on the component 1 can be arranged. This can be, for example, lifting eyes for the component 1 his.

Andere Anwendungsbeispiele für das Bauteil 1 sind die Herstellung von Geschossdecken, beispielsweise in Parkhäusern oder die Herstellung von Trägern oder Fahrwegen für Magnetschwebebahnen oder die Herstellung von Segmenten für Türme, insbesondere Windkrafttürmen.Other application examples for the component 1 are the production of floor slabs, for example in parking garages or the production of beams or driveways for magnetic levitation trains or the production of segments for towers, especially wind power towers.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not restricted to the illustrated and described exemplary embodiments. Modifications within the scope of the patent claims are just as possible as a combination of the features, even if these are shown and described in different exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: BauteilComponent
22: Betonconcrete
33: erste Bewehrungfirst reinforcement
44th: Rohrpipe
55: SpannstabTie rod
66: zweite Bewehrungsecond reinforcement
77th: Gewindethread
88th: Scheibedisc
99: Muttermother
1010: EinbauteilMounting part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 3106446 A1 [0002]

Claims

Method for the production of a component (1) from a mineral, hybrid material, which is subject to shrinkage compensation by expansion of the material during a transition from a liquid to a solid phase, with a first reinforcement being embedded in the material in the liquid phase and with the Expansion of the material is such that the first reinforcement (3) is tensioned by the expansion of the material, characterized in that the component (1) is assigned a second reinforcement (6) which is externally prestressed.

Method according to the preceding claim, characterized in that the material is compressed on its transition from the liquid to the solid phase.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the material expands more than it shrinks during its transition from the liquid to the solid phase.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that aggregates are added to the material, which form space-consuming structures.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first reinforcement (3) is tensioned in a multidirectional manner and / or the second reinforcement (6) is tensioned in one or two directions.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that steel and / or textile, in particular made of glass or carbon fibers, is used as the reinforcement material.

The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that as the first reinforcement (3) bars, mats, fabrics or fibers and / or as the second reinforcement (6) bars (5) or ropes as internal and / or external reinforcement on the Component (1) can be used.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first reinforcement (3) is designed in such a way that the component (1) has sufficient strength, in particular for transporting the component (1).

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second reinforcement (6) is designed in such a way that the component (1) has sufficient strength, in particular for the intended continuous use of the component (1).

Component made of a mineral, hybrid material that is subject to shrinkage compensation when the material changes from a liquid to a solid phase, whereby a first reinforcement (3) is embedded in the material in the liquid phase, the first reinforcement (3rd ) is tensioned in the solid phase of the material by its expansion, characterized in that the component (1) is assigned a second reinforcement (6) with at least one externally prestressed tendon.

Component according to the preceding claim, characterized in that the material is compressed in its solid phase compared to its liquid phase, in particular the material in the solid phase is expanded compared to its liquid phase.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the material has additives which form structures that occupy space.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first reinforcement (3) acts multidirectionally in the component (1), while the second reinforcement (6) acts essentially in one or two directions.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the reinforcement (3, 6) is made from steel and / or textile, in particular from glass or carbon fibers.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first reinforcement (3) in the form of bars, mats, fabric or fibers in the material and / or the second reinforcement (6) in the form of at least one rod (5) is arranged as internal and / or external reinforcement on the component (1).

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the component (1) has a three-dimensional structure.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the component (1) has built-in parts, in particular for fastening elements to the component (1).

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the component (1) is a precast concrete part.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first reinforcement (3) is designed such that the component (1) has sufficient strength, in particular for transport.

Component according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second reinforcement (6) is designed in such a way that the component (1) has sufficient strength, in particular for an intended continuous use of the component (1).