DE2447816A1 - Bewehrungselement, verwendung und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Bewehrungselement, verwendung und verfahren zur herstellung derselben

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Description

Bewehrungselement, Verwendung und Verfahren zur Herstellung derselben
Die Erfindung betrifft ein Bewehrungselement für zementgebundene Bauteile, Teer und Bitumenbeläge.
In einem zementgebundenen Bauteil, z.B. einem Betonelement, welches Druck- und Zugspannungen aufnimmt und daher Druck- und Zugzonen aufweist, wird die Zugzone, weil der Werkstoff Beton nur kleine Zugkräfte aufnehmen kann, durch Bewehrungen aus stangenförmigem, metallischem Werkstoff, vorzugsweise Eisen, verstärkt, so dass auftretende Zugkräfte durch die Bewehrung aufgenommen werden. Weiterhin bilden sich in jedem belasteten Betonelement im Bereiche der Zugspannungen Risse, daher wird in der Fachsprache die Betonbauweise als "gerissene Bauweise" definiert. Entsprechend spricht man von gerissenen Zugzonen im Betonelement. Weil der Werkstoff Beton keine nennenswerte elastische und plastische Verformungseigenschaften aufweist, aber ein aus Beton bestehendes Bauwerk trotzdem unter wechselnden Belastungen oder Temperaturschwankungen Formveränderungen unterworfen ist, müssen Risse im Beton vorhanden sein, wobei eine gegebene Formveränderung des Betonbauwerkes durch eine Querschnittsveränderung der Risse gebildet wird.
Die Lage eines einzelnen Risses in einem bewehrten Betonelement ist weitgehend zufällig und hängt von vielen, nicht vorher bestimmten Faktoren ab, wie beispielsweise die Güte des Vibrierens oder Stampfens eines Bereiches im gegossenen Betonelement .
Die Fachwelt ist bestrebt, eine möglichst gleichmassige Rissverteilung zu erhalten, um möglichst kleine Haarrisse 'zu halten. Durch eine gleichmässige Verteilung einer Vielzahl kleiner Risse ist eine erwünschte·gleichmässige innere Lastverteilung eines Betonelementes erreichbar.
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Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die Bewehrung möglichst klein ist, d.h. dass bezogen auf die Volumeneinheit des Betonelementes viele Bewehrungselemente .eingebettet sind. Für die Aufnahme von Zugspannungen wird ein rechnerisch bestimmter Eisenquerschnitt benötigt. Dieser Eisenquerschnitt wird in möglichst viele Teilquerschnitte unterteilt, deren Summe den rechnerisch ermittelten Eisenquerschnitt aus wirtschaftlichen Gründen nicht übersteigen darf. Aus weiteren wirtschaftlichen Herstellungsgründen ist aber auch ein Unterschreiten eines bestimmten kleinsten Querschnittes eines einzelnen stangenförmigen Bewehrungselementes nicht tragbar.
Eine weitere unerwünschte Rissbildung im Beton sind die sogenannten Quellrisse. Diese stammen daher, dass bei TemperaturSchwankungen, beispielsweise Erwärmung, das Eisen sich mehr ausdehnt als der es umgebende Beton, so dass der Beton örtlich gesprengt wird und sich weitere Risse bilden.
Teer und Bitumen.· welches Werkstoffe sind, die vor allem im Strassenbau zur Anwendung kommen» weisen eine temperaturabhängige Plastizität auf; d.h. mit abnehmender Temperatur nimmt die Plastizität ab, mit zunehmender Temperatur nimmt sie zu. Bei zu'hoher Temperatur beginnt der Werkstoff unter Belastung zu fliessen, bei zu tiefer Temperatur bilden sich Risse, in welche Flüssigkeiten eindringen können.
Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei konstruktiven aus Geflechten bestehenden Bewehrungen die Rissverteilung bei kleiner Maschenweite besser ist als bei grosser Maschenweite. Der Maschenweite, d.h. Feinheit der konstruktiven Bewehrung, ist nach unten eine Grenze gesetzt, so dass man mit Bewehrungen gemäss dem heutigen Stand der Technik die erwünschte Feinrissverteilung nicht erzielen kann.
Es sind Versuche gemacht worden, Bewehrungen in anderer, fein verteilter Form in den Beton einzubringen.
Es wurden kurze, 20-100 mm lange Metallstäbe dem Beton beigemischt, und ebenfalls einzelne Metällstücke anderer Form(dem Beton beigemischt. Damit konnte kein Erfolg erzielt werden» weil die derartig ausgebildeten Bewehrungselemente sich
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entweder in der unteren Bereich des Betonbauteiles absenkten.; oder, in der Betonmischmaschine, sich klumpenartig zusammenballten. Daher ist gemäss den'Stand der Technik eine homogene Verteilung feiner Bewehrungselemente im Beton nicht erzielbar.
Ziel der Erfindung ist, die angeführten Nachteile zu beheben.
Das erfindungsgemässe Bewehrungselement ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement verfasert ist und ein Net.z bildet.
Nachfolgend wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Bewehrungselement in zusammengedrehten Zustand, und
Fig. 2 das in der Fig. 1 aufgezeigte Bewehrungselement im auseinandergezogenen Zustand.
In der Fig. 1 ist das Bewehrungselement im Versand-, bzw. verarbeitungsfertigem Zustand aufgezeigt. Es ist ersieht-' lieh, dass das Bewehrungselement die Form einer verdrehten Struktur aufweist. Es soll festgehalten werde, dass die aufgezeigte verarbeitungsfertige Form und Anordnung des Bewehrungselementes von den Eigenschaften des oder der dazu verwendeten Werkstoffe(s) abhängig und dementsprechend änderbar ist, wobei die aufgezeigte Form beispielsweise für den Werkstoff Polypropylen kennzeichnend ist.
Das Bewehrungselement in der in der Fig. 1 aufgezeigten Form wird nun unmittelbar den Betonzuschlagsstoffen vor dem Mischen trocken beigegeben, wobei das Gewicht der.zugegebenen Menge Bewehrungselemente für gegebene Werkstoffeigenschaften vom Volumen und den Werkstoffeigenschaften des herzustellenden Betons abhängig ist.
Das Gemisch wird in bekannter Weise in einer Betonmischmaschine zu gussfertigem Beton verarbeitet, wobei die Mischdauer derjenigen der behördlichen oder NormvorSchriften gleich ist.
Falls das Bewehrungselement nicht in der in der Fig.l gezeigten Form dem Beton beigefügt wird, sondern in einem etwas
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geöffneten Zustand, verniindert sich die Zeitspanne, innerhalb welcher das Bewehrungselement im Mischapparat verarbeitet wird, dementsprechend.
Während dem Mischvorgang werden die Bewehrungselemente aufgedreht, wobei sie die in Fig. 2 dargestellte Netzform einnehmen. Selbstverständlich liegen die Fasern des Netzes nicht in derselben Ebene. Die netzförmigen Bewehrungselemente werden im Beton zu dreidimensionalen Strukturen verformt, wobei eine regelmässige Verteilung der Fasern in allen Richtungen eintritt. Dadurch sind die Fasern im Beton verankert und können nicht herausgezogen werden. Durch die Eigensteifigkeit des Werkstoffes entsteht eine entgegengerichtete .Kraft, die grosser ist als alle Kräfte, die eine Zusammenballung der Fasern verursachen würden.
Die Zeitspanne der Mischung der Bewehrungselemente mit dem übrigen Mischgut ist von entscheidender Bedeutung und von der Werkstoffeigenschaft abhängig. Falls die Zeitspanne zu kurz ist, wird das Netz nicht vollständig geöffnet, so dass nicht alle Fasern im Beton verankert, werden und sich im Beton geschwächte Stellen bilden. Falls die Zeitspanne zu lang ist, werden die Fasern voneinander getrennt, legen sich auf Grund elektrostatischer und anderer Kräfte parallel nebeneinander und sind daher nicht im Beton verankert. Deshalb ist die Form der Bewehrungselemente, die eingegeben werden, wichtig.
Weiterhin kann das Bewehrungselement im mischbere-iten Zustand einen beispielsweise wasserlöslichen Haftstoff aufweisen, der die Fasern miteinander verbindet. Dieser Haftstoff wird dann während dem Mischen gelöst, so dass das Netz sich entfalten kann.
Das Bewehrungselement ist wie nachfolgend beschrieben herstellbar.
In einem bandförmigen Gegenstand aus zweckdienlichem Werkstoff werden Durchbrechungen musterförmig angeordnet. Diese Durchbrechungen können schlitzförmig sein, wobei die Schlitze reihenweise angeordnet-werden und die Schlitze benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sind. Die Schlitze können in beliebigen Winkel zur Längsausdehnung des Bandes verlaufen, beispielsweise parallel oder senkrecht dazu.
Ebenfalls können die Durchbrechungen ausgestanzt werden
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oder in jeder andern zweckdienlichen Weise ausgebildet und in jeder.-beliebigen Form, z.B. quadratisch, ausgebildet sein. ·
Das Band ist dann in die in der Fig. 2 aufgezeigte Form ausstreckbar, wobei die Durchbrechungen mit der Bezugsziffer 1 und die somit entstehenden Fasern mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet sind. Beim in der Fig. 2 aufgezeigten Band sind die Fasern 2 fadenförmig ausgebildet. Die Form dieser Fasern 2 ist jedoch entsprechend dem Abstand benachbarter Durchbrechungen änderbar. D.h.3 bei anwachsendem Abstand benachbarter Durchbrechungen werden die Fasern 2 breiter ausgebildet, so dass sie bandförmig werden.
In Abhängigkeit des verwendeten Werkstoffes weisen Fäden 2 zusätzliche kurze Fasern 3 auf.
Das Band, in welchem die vorerwähnten Durchbrechungen, z.B. Schlitzes angeordnet sind, wird nachfolgend zusammengerollt und verdreht und in Abschnitte vorbestimmter Länge zerteilt;
Damit ist die Länge der einzelnen Fasern bestimmt. Die Faserlänge ist abhängig von der Korngrösse des Mischgutes und von der Mischanlage, bzw. dem Verfahren gemäss welchem das Bewehrungselement mit dem zu bewehrenden Material vermischt wird.
Ist die Faserlänge zu kurz, findet eine Verankerung der Faser im Material nicht statt, ist sie zu lang, können sich 'Faserknäuel bilden. Die Mischzeit bei der Betonherstellung ist gegeben und normiert. Die Formgebung der Bewehrungselemente muss nun dieser Zeitspanne entsprechend ausgebildet sein, dass die Fasern im Mischgut regelmässig verteilt werden, jedoch derart, dass die Fasern eines Bewehrungselementes nicht vollständig von-? einander getrennt sind, so dass die Eigensteifigkeit des noch bestehenden Netzes einer .Zusammenballung entgegenwirkt.
Es ist empririsch festgestellt worden, dass Faserlängen zwischen 0,5 cm bis 20 cm insbesondere zweckdienlich sind.
Um ein Haften der Bewehrungselemente im zu bewehrenden .-Material zu unterstützen, können die Oberflächen der Fasern und/ oder die Bewehrungselemente als Ganzes strukturiert sein um damit eine grössere Reibung zwischen den Fasern und zu bewehrendem Material zu erzeugen*-
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Obwohl Kunststoff unter Belastung eine im Vergleich mit Metall viel grössere Dehnung aufweist, und daher bisher als Bewehrung für Betonelemente als denkbar ungünstig betrachtet wurde, ist er in mehreren Bereichen der konstruktiven Bewehrung zweckmässiger als eine herkömmliche Stahlbewehrung. Insbesondere kann er zusammen mit der äusserlichen Form nach ähnlich ausgebildeten Metallbewehrungen verwendet werden.
Kunststoff ist ein elastischer Werkstoff. Daher wird er bei Erwärmung von ihn umgebenden Beton am sich Ausdehnen verhindert und daher elastisch verformt, so dass keine Quellrisse im Beton auftreten können.
Da nun Kunststoff eine kleine'Zugfestigkeit aufweist, können zusätzlich zu den Kunststoffnetzen metallische Netze dem Beton beigefügt werden.
Die von den Netzen bewirkte Feinrissverteilung, welche unabhängig von dem in den Netzen verwendeten Werkstoff ist, verbleibt beim teilweisen Ersetzen der Kunststoffnetze mittels Metallnetzen unverändert. Hingegen wird damit die Zugfestigkeit des Betonelementes5 welches Kunststoffnetze enthält, erhöht, d.h. im Vergleich mit ausschliesslichen Metallbewehrung nicht vermindert.
Eine erfindungsgemässe konstruktive Bewehrung ist daher eine Bewehrung, welche dadurch, dass die Maschenweite unter Beibehaltung des rechnerisch ermittelten Eisenquerschnittes verkleinert werden kann, eine bessere Feinrissverteilung des Betonelementes zur Folge hat.
Die netzförmige Bewehrung in den Teer- und Bitumenbelägen verbessert die Zugfestigkeit und bewirkt eine verbesserte Feinrissverteilung. Durch die verbesserte Feinrissverteilung, d.h. Haarrissbildung, ist das Eindringen schädlicher Flüssigkeiten erschwert. Als Folge davon weist der Belag eine bessere Frostbeständigkeit auf.
Das Bewehrungselement ist auch aus Folienmaterial her stellbar, wobei in einer Folie obengenannte·Durchbrechungen ausgebildet werden.
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Claims (23)

Patentansprüche
1.) Bewehrungelement für zementgebundene Bauteile, Teerund Bitumenbeläge, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement verfasert ist und ein Netz bildet.
2. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus metallischem Werkstoff ist.
3. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Kunststoff ist.
4. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sowohl aus metallischem Werkstoff als auch aus Kunststoff ist. .
5. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz zusammengerollt ist.
6. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz gedreht ist.
7. Bewehrungselement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Haftstoff aufweist.
8. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Netz zusammengelegt ist.
9. Bewehrungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftstoff wasserlöslich ist.
10. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass seine elektrostatischen Kräfte im Gleichgewicht mit seinen elastischen Kräften ist.
11. Bewehrungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Polypropylen ist.
12. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern fadenförmig sind.
13. Bewehrungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern bandförmig sind.
14. Bewehrungselement nach Anspruch 1_, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern strukturiert sind.
15. Bewehrungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Netz strukturiert ist.
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16. Verwendung des Bewehrungselementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bewehrungselemente in eine Mischanlage eingeführt wird, wonach das Mischen während einer Zeitspanne betrieben wird, die notwendig ist, um das Netz vollständig zu öffnen, wobei die Fasern nicht vollständig voneinander getrennt werden.
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne gleich derjenigen ist, die dem sachgerechten
Herstellen gussfertigen Materials entspricht.
18. Verfahren zum Herstellen des Bewehrungselementes
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem bandförmigen Gegenstand eine Mehrzahl Durchbrechungen ausgebildet
werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein bandförmiger Gegenstand geschlitzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlitzte bandförmige Gegenstand zusammengerollt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zusammengerollte Gegenstand verdreht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der verdrehte Gegenstand in Abschnitte gleicher Längsausdehnung zerschnitten wird.
23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze reihenweise angeordnet werden, wobei die
Schlitze benachbarten Reihen versetzt zueinander angeordnet sind.
2Lf. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement aus einem Folienmaterial hergestellt
wird.
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DE19742447816 1974-01-24 1974-10-08 Bewehrungselement für zementgebundene Betonbauteile Expired DE2447816C2 (de)

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DE2447816C2 DE2447816C2 (de) 1982-12-09

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CH (1) CH574025A5 (de)
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FR (1) FR2259201A1 (de)

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CH574025A5 (de) 1976-03-31
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