DE19805571C2 - Betonbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betonbauelement mit einer Betonschale und Elementen zur Ver­ bindung mit einem zu der Betonschale im Abstand angeordneten Plattenelement, wobei in die Betonschale eine Strangbewehrung eingegossen ist, welche mit den Verbindungsele­ menten verbundene Bewehrungsstränge und diese Bewehrungsstränge unter Bildung eines maschenförmigen Bewehrungsrasters kreuzende weitere Bewehrungsstränge umfasst.

Aus der Druckschrift "M. Schwarzkopf, KTW-Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Gitterträgersystems für die zweischalige Teilfertigwand, BFT 2/1994, S. 85-94" sind doppel­ schalige mit einer weiteren Betonschale als Plattenelement ausgebildete Betonbauele­ mente der eingangs erwähnten Art bekannt, deren Verbindungselemente durch Gitterträ­ ger gebildet sind. Bei der Errichtung von Wänden oder Böden dienen diese Betonbauele­ mente als verlorene Schalung, indem der Raum zwischen den Betonschalen durch Oribeton ausgegossen wird. In die Betonschalen dieser Betonbauelemente ist als Bewehrung zusätz­ lich zu den Gurten der Gitterträger ein Bewehrungsraster aus sich kreuzenden Gittersträngen eingegossen. Die Betonschalendicke beträgt ca. 5 cm bei einer Gesamtdicke der Doppel­ wand von ca. 18 cm.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein als verlorene Schalung verwendbares neues Betonbau­ element der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das gegenüber den bekannten derarti­ gen Bauelementen eine Reduzierung der Betonschalendicke ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Betonbauelement mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs.

Durch diese Erfindungslösung lassen sich bei verringertem Material- und Arbeitszeitaufwand Betonbauteile mit in ihrer Dicke reduzierten Betonschalen herstellen, indem ein Beweh­ rungsraster mit den Verbindungselementen gebildet wird. Nach dem Stand der Technik wurden die Verbindungselemente zusätzlich zum Bewehrungsraster in die Platten eingegos­ sen, was insgesamt mehr Platz für die Strangbewehrung erforderte.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die weiteren Bewehrungs­ stränge durch die Verbindungselemente beim Ausgießen der Betonschale im Abstand vom Schalboden haltende Abstandhalter gebildet. Vorteilhaft kommt in diesem Fall den Teilen des Bewehrungsrasters eine Doppelfunktion zu.

Vorzugsweise sind die Verbindungselemente durch Gitterträger und die Bewehrungsstränge durch Gurte der Gitterträger gebildet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Betonbauelement ein Doppel­ wandbauelement mit einer das genannte Bewehrungsraster aufweisenden weiteren Beton­ schale als Plattenelement.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Beton einen der Schwindrißbildung entgegenwirkenden, insbesondere durch Kunststoffasern gebildeten Faserzusatz auf, wobei die Dicke der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb von etwa 40 mm, vorzugs­ weise im Bereich von 25 bis 30 mm, liegt. Die Rasterlänge beträgt 20 bis 40 cm, und es sind quadratische Rasterbereiche vorgesehen.

Insbesondere sind die Faserabmessungen und die Faserkonzentrationen so gewählt, daß sich Schwindrißweiten kleiner als 0,04 mm ergeben, wobei die Festigkeit des Bewehrungs­ rasters und die Schalendicke derart vorgesehen sind, daß die Betonierdruckbelastbarkeit der Betonschale bzw. weiteren Betonschale von der Rißweite 0 an bis zu der Rißweite von etwa 0,04 mm um weniger als 10% abfällt. Ein solcher geringer Abfall läßt sich insbesondere dann erreichen, wenn das Verhältnis von Betonschalendicke und Rastermaß kleiner 0,1 ist und insbesondere bei etwa 0,08 liegt.

Vorzugsweise werden Faserlängen von 4 bis 18 mm, vorzugsweise mit einer Länge von 6 mm, verwendet. Die Faserlänge sollte insbesondere kleiner als die Querschnittsabmessungen der Bewehrungsstränge oder/und weiteren Bewehrungsstränge sein. In diesem Fall wird bei einem Eindrücken des Bewehrungsgitters in den ausgegossenen Beton bis zum Anschlag gegen die Abstandhalter oder beim Eindrücken der Gitterträger zusammen mit den Abstandhaltern im Beton eine gleichmäßige Faserverteilung erhalten bleiben. Bei längeren Fasern würde sich in Eindrückrichtung vor den Bewehrungssträngen eine Faserverdichtung ergeben, während dahinter ein die Schwindrißbildung begünstigender Fasermangel herrscht.

Der Fasermassegehalt in der Betonschale bzw. weiteren Betonschale liegt vorzugsweise unterhalb 5 kg/m³. Eine solche Menge reicht aus, um die Schwindrißbildung bzw. Schrumpf­ rißbildung auf das obengenannte Maß zu begrenzen.

Die Faserzugfestigkeit T liegt vorzugsweise im Bereich von 300 bis 400 N/mm², insbesondere bei etwa 350 N/mm², bei einer Betondruckfestigkeit P ohne Faserbewehrung zwischen 25 und 35 N/mm². Vorzugsweise wird das Verhältnis der Faserzugfestigkeit T zur Betondruck­ festigkeit P kleiner als 15 gewählt.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein Betonbauelement nach dem Stand der Technik in einer Querschnittsansicht,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Betonbauelement in einer Querschnittsansicht,

Fig. 3 das erfindungsgemäße Betonbauelement von Fig. 1 in einer geschnittenen Drauf­ sicht,

Fig. 4 das erfindungsgemäße Bauelement gemäß den Fig. 1 und 2 bei einer Verwendung als verlorene Schalung, und

Fig. 5 ein Diagramm, das für verschieden bemessene erfindungsgemäße Betonbauele­ mente die Belastbarkeit durch Betonierdruck Pb in Abhängigkeit von der Rißweite im Beton zeigt.

In der ein Betonbauelement nach dem Stand der Technik zeigenden Fig. 1 sind mit dem Bezugszeichen 1' und 2' jeweils 5 cm dicke Betonplatten bezeichnet, die über Gitterträger 3' zu einem 18 cm dicken Doppelwandbauelement verbunden sind. In die Betonplatten 1' und 2' ist jeweils ein Bewehrungsgitter 20 bzw. 21 mit sich kreuzenden Bewehrungsstäben eingegossen.

In den Fig. 2 bis 4 sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 Betonplatten bezeichnet, deren Dicke in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 30 mm beträgt. Die Betonplatten 1 und 2 sind über Gitterträger 3, deren Gurte 4 und 5 in die Betonplatten eingegossen sind, miteinander ver­ bunden. Die Gurte 4 und 5 werden unter Bildung eines quadratischen Rasters von ferner in den Beton eingegossenen Gitterträgersträngen 6 bzw. 7 gekreuzt. Die Rasterlänge R beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 35 cm. Mit 8 sind an den Abstandhaltersträngen 6 und 7 angebrachte, auf einen Schalboden aufsetzbare Trägerböcke bezeichnet.

Der Abstand zwischen den Betonplatten 1 und 2 beträgt in dem gezeigten Ausführungs­ beispiel 40 mm.

In den Beton der Platten 1 und 2 sind in den Figuren nicht dargestellte Kunststoffasern ein­ gebettet. Bei den Kunststoffasern handelt es sich um Acrylfasern, vorzugsweise Polyacrylnitril­ fasern. Die Kunststoffasern weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Länge von 6 mm auf und sind nicht profiliert. Die Längenmasse der Fasern beträgt weniger als 1 g/km. Die Faserzugfestigkeit T liegt bei etwas 350 N/mm², die Faserdosierung knapp unterhalb 5 kg/m³. "Bei dieser Dosierung ist die Betonzugfestigkeit durch die Fasern nicht wesentlich erhöht. Die Erhöhung beträgt weniger als 10%.

Der verwendete Beton weist ohne die Fasern nach vollständiger Aushärtung eine Beton­ druckfestigkeit P im Bereich von 35 bis 35 N/mm² auf. Das Verhältnis von Faserzugfestigkeit T/Betondruckfestigkeit P ist kleiner als 15.

Es wird nun insbesondere auf Fig. 3 Bezug genommen, wo das Betonbauelement gemäß den Fig. 1 und 2 bei einer Verwendung als verlorene Schalung gezeigt ist. Der Zwischenraum zwischen den Betonplatten 1 und 2 ist durch Oribeton 9 ausgegossen, wobei je nach Aus­ gießgeschwindigkeit, d. h. je nach Zunahme der Füllhöhe je Zeiteinheit, unterschiedliche Betonierdrücke entsprechend eingezeichneten Pfeilen 10 entstehen. Der Betonierdruck wächst mit steigender Ausgießgeschwindigkeit, indem mit der Ausgießgeschwindigkeit jeweils die Höhe des noch flüssigen, zur Ausübung eines Schweredrucks fähigen Betons anwächst. Zur schnellen Verarbeitung der Betonbauelemente ist eine hohe Betonierbelast­ barkeit der Betonplatten 1 und 2 wünschenswert.

Bei dem beschriebenen Betonbauelement wird eine hohe Betonierbelastbarkeit durch das aus den Gitterträgergurfen und Abstandhaltersträngen gebildete Bewehrungsraster erreicht, obwohl dessen Rasterlänge R wesentlich größer als die entsprechende Länge herkömmlich verwendeter Bewehrungsgitter ist. Für die Tragfähigkeit des Betonbauelements sind dabei sowohl das Bewehrungsraster als auch der Beton selbst maßgebend. Betonplatten mit einem auf diese Weise gebildeten Bewehrungsraster lassen sich mit hoher Genauigkeit in verhältnismäßig geringer Dicke herstellen, weil über die ohnehin notwendigen Abstandhal­ ter und Verbindungselemente hinaus keine zusätzlichen Bewehrungsstränge zur Bildung eines Bewehrungsgitters vorgesehen werden müssen.

Eine hohe Belastbarkeit der Betonplatten 1 und 2 durch Betonierdruck ist andererseits aber auch dadurch gewährleistet, daß der Faserzusatz wenigstens bei noch jungem Beton einer Schwindrißbildung in den Betonplatten entgegenwirkt. Durch die beim Abbinden und Aus­ härten des Betons auftretenden Schwindrisse nimmt die Zugfestigkeit der Betonplatten 1 und 2 mit wachsender Schwindrißweite ab.

Die Betonierdruckbelastbarkeit Pb ist in Abhängigkeit von der Rißweite W anhand von Kur­ ven 11 und 12 dargestellt, wobei sich die Kurve 11 auf ein doppelwandiges Betonbauele­ ment, wie vorangehend beschrieben, mit einer Plattendicke von 30 mm und einer Raster­ länge von 35 cm und die Kurve 12 auf ein solches Bauelement mit einer Plattendicke von 40 mm und einer Rasterlänge von 40 cm bezieht. Alle anderen Parameter einschließlich Faser­ zusatz stimmen für die den beiden Kurven 11 und 12 zugrundeliegenden Betonbauelemente überein.

Wie Fig. 4 entnommen werden kann, nimmt die Betonierdruckbelastbarkeit bei der unteren Kurve 11 mit wachsender Rißweite W zunächst kaum ab. Bei einer Rißweite von 0,04 mm ist die Abnahme noch geringer als 10% ist. Der Kurve 11 entspricht ein Verhältnis der Platten­ dicke zur Rasterlänge von 0,08. Bei der oberen Kurve 12, der ein solches Verhältnis von 0,1 zugrundeliegt, ist ein stärkerer Abfall der Betonierdruckbelastbarkeit zu verzeichnen.

Vorteilhaft sind die Abmessungen, die Festigkeit des Bewehrungsrasters und die Eigenfestig­ keit des Betons des anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Betonbauelements so gewählt, daß sich ein breites Plateau gemäß Kurve 11 ergibt, so daß selbst bei Auftreten von Schwindrissen bis zu einer Schwindrißweite von 0,04 mm noch keine nennenswerte Verringe­ rung der Betonierdruckbelastbarkeit auftritt.

Eine Besonderheit des hier beschriebenen Bauelements besteht darin, daß durch den Faser­ zusatz Schrumpf- und Schwindrißbildungen verhindert werden, solange der Beton noch jung ist. Somit ist im jungen Zustand des Betons eine verhältnismäßig hohe Betonierdruckbelast­ barkeit der Betonplatten 1 und 2 gewährleistet, die es ermöglicht, die Betonplatten unmit­ telbar nach ihrer Herstellung, vorzugsweise im Alter von 8 bis 16 Stunden, zu verarbeiten und durch den Betonierdruck des Ortbetons zu belasten. Durch ungewollte Überlastung beim Betonieren, z. B. durch Verwendung von Verdichtungsgeräten, gebildete Risse können umgelagert werden.

Durch die geringe Länge der Fasern ist gewährleistet, daß in die frisch ausgegossenen Betonplatten eingedrückte Abstandhalter und Gitterträger, insbesondere in den Knoten­ bereichen, die Gleichmäßigkeit der Faserverteilung im Beton nicht beeinträchtigen, indem die kurzen Fasern mit dem verdrängten Beton umgelagert werden.

Die Abstandhalterteile können eine geringe Zugfestigkeit aufweisen. Es sind Stahlstränge mit Durchmessern kleiner 4 mm oder Kunststoffstränge mit Durchmessern kleiner 15 mm ver­ wendbar.

Durch den mit der Dünnwandigkeit der Platten verbundenen Raumgewinn sinkt der für den Transport von der Fertigungsstätte zur Baustelle erforderliche Aufwand. Auch der Montage­ aufwand ist verringert.

Die Betonzugfestigkeit kann zielsicher innerhalb der Maschenraster aktiviert werden. Durch die Möglichkeit, die Betonbauelemente im jungen Zustand der Betonplatten verarbeiten zu können, ergibt sich ein Zeitgewinn. Durch den Faserzusatz wird insbesondere in den Knoten­ bereichen zwischen den Gitterträgergurfen und den Abstandhaltersträngen einer Bildung von Schub- und Biegerissen vorgebeugt.

Die Gitterträgergurte und Abstandhalterstränge können miteinander verbunden, z. B. ver­ schweißt, sein.

Claims (18)

1. Betonbauelement mit einer Betonschale (1) und Elementen (3) zur Verbindung der Betonschale (1) mit einem zu der Betonschale im Abstand angeordneten Plattenele­ ment (2), wobei in die Betonschale (1) eine rasterartig angeordnete, mattenförmige Strangbewehrung eingegossen ist, die ausschließlich aus Bewehrungssträngen (4, 5), welche Teile der Verbindungselemente (3) sind, und diese Bewehrungsstränge (4, 5) kreuzenden weiteren Bewehrungssträngen (6, 7) besteht.

2. Betonbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Bewehrungsstränge (6, 7) durch die Verbindungselemente beim Aus­ gießen der Betonschale im Abstand vom Schalboden haltende Abstandhalter (6, 7, 8) gebildet sind.

3. Betonbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente durch Gitterträger (3) und die Bewehrungsstränge durch Gurte (4, 5) der Gitterträger (3) gebildet sind.

4. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement doppelschalig mit einer das genannte Bewehrungsraster aufwei­ senden weiteren Betonschale (1, 2) als das Plattenelement ausgebildet ist.

5. Betonbeauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Beton einen der Schrumpf- und Schwindrißbildung entgegenwirkenden, insbe­ sondere durch Kunststoffasern gebildeten Faserzusatz aufweist.

6. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb von etwa 40 mm, vorzugsweise im Bereich von 25 mm bis 30 mm, liegt.

7. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterlänge im Bereich von etwa 20 cm bis 40 cm liegt.

8. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß quadratische Rasterbereiche vorgesehen sind.

9. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Faserabmessungen und Faserkonzentration so gewählt sind, daß sich Schrumpf- und Schwindrißweiten kleiner etwa 0,04 mm ergeben.

10. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Abmessungen und Strangfestigkeit des Bewehrungsrasters und die Schalendicke so gewählt sind, daß die Betonierdruckbelastbarkeit der Betonschale bzw. weiteren Beton­ schale von der Rißweite 0 an bis zu einer Rißweite von etwa 0,04 mm um weniger als etwa 10% abfällt.

11. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Betonschalendicke und Rasterlänge kleiner 0,1 ist und insbe­ sondere bei 0,08 liegt.

12. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Faserlängen kleiner als oder vergleichbar groß wie die Querschnittsabmessungen der Bewehrungsstränge und/oder weiteren Bewehrungssträngen sind.

13. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlänge im Bereich von 4 bis 18 mm, vorzugsweise bei etwa 6 mm, liegt.

14. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenmasse der Fasern etwa zwischen 0,01 g/km und 10 g/km und vorzugs­ weise 1 g/kg liegt.

15. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasermassegehalt in der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb 5 kg/m³ liegt.

16. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserzugfestigkeit T im Bereich von 300 bis 400 N/mm², vorzugsweise bei etwa 350 N/mm², liegt.

17. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Betondruckfestigkeit P ohne Faserbewehrung im Bereich von 25 bis 35 N/mm² liegt.

18. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Faserzugfestigkeit T zur Betondruckfestigkeit P kleiner 15 ist.