DE2757432A1

DE2757432A1 - Verbundstoff, insbesondere fuer bauteile und verfahren zur herstellung eines verbundstoffes

Info

Publication number: DE2757432A1
Application number: DE19772757432
Authority: DE
Inventors: Andrzej Bralewski; Andrzej Dr Techn Mertens; Stanislaw Piasecki
Original assignee: WOJEWODZKA SPOLDZIELNIA MIESZK
Current assignee: WOJEWODZKA SPOLDZIELNIA MIESZK
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-06-29
Also published as: NO774332L; FI773834A; FR2375035A1; ES466016A1; IT1088668B; JPS5379921A; SE7714610L; NL7714024A; PL194683A1; BE862125A; DK556177A; PL116240B1

Description

HOFFMANN · EITLK A PARTNER

PATENTANWltTB 2 7 5 7 A 3 DR. ING. E. HOFFMANN (1930-W76) . DIfL-ING. W.EITlE . DK. SEI. NAT. K. HOFFMANN - DIPl.-ING. W. LEHN

Din. »NG. K. FOCHSLE · DK. RE«. NAT. β. HANSEN ARABEILASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-βΟΟΟ MÖNCHEN 81 · TELEFON (OW) »1J0B7 . TELEX 0S-2M1» (ΓΑΤΗE)

30 Ο79 t/ga

Wojewodzka Sp&ldzielnia Mieszkaniowa, Lodz/Polen

Verbundstoff, insbesondere für Bauteile und Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffes

Die Erfindung betrifft einen Verbundstoff, insbesondere für Bauteile sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbundstoffes.

Bauteile werden üblicherweise durch strukturelles Verbinden von Materialien oder Baustoffen hergestellt, die entsprechend den Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften sowie hinsichtlich der Beständigkeit gegen äußere Einflüsse ausgewählt werden. Dabei wird hauptsächlich Material in Form eines Zement-Zuschlag-Gemisches verwendet, welches mit Stahlstäben, -Seiten, -kabeln und -gittern armiert wird, die üblicherweise in Raumanordnung verlegt werden. Immer häufiger werden auch Verbundstoffe insbesondere solche mit innerhalb des Stoffes untergebrachter Bewehrung aus Kunst-

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harzen oder Glasfasern angewandt. Auch sind Sandwich-Verbundstoffe bekannt, welche aus mehreren Schichten bestehen, von denen jede aus Materialien mit entsprechenden Festigkeits-. Isolier-, Dekorier- und anderen Eigenschaften bestehen, welche insgesamt den erwünschten Effekt ergeben. Es sind auch Erscheinungsformen bekannt, die die Festigkeit eines spröden Baustoffes durch "Zerstreuung" der Bewehrung mehrfach erhöhen, beispielsweise in den mit Stahl wie auch mit Glasfaser bewehrten Netzbetonen. Diese "zerstreute" Bewehrung erhöht jedoch lediglich die Zugfestigkeit des spröden Baustoffes, übt jedoch keinen Einfluß auf dessen Druckfestigkeit aus. Es ist auch die Tatsache bekannt, daß das Verbinden verschiedener Baustoffe zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften führt, weil die spröden Stoffe die Druckspannungen und die plastischen Stoffe die Zugspannungen übernehmen.

Es ist ferner bekannt, daß die Festigkeit wesentlich durch Vorspannen eines spröden Baustoffes erhöht werden kann. Diese Tatsache wird bei dem erfindungsgemäßen Verbundstoff ausgenutzt. So wurde unerwartet festgestellt, daß es Köglich ist, den Vorspanneffekt eines spröden Baustoffes zu erreichen, indem man diesen Baustoff mindestens auf einer Fläche mit einem gespannten Faserstoff verbindet. Es kann auch je nach den Festigkeitsansprüchen und je nach der erwünschten Stoffdicke ein aus mehreren Schichten des vorgespannten Baustoffes und des vorspannenden Faserstoffes zusammengesetzter Baustoff hergestellt werden, wobei diese Baustoffe wechselweise verlegt werden und einen Mehrschichtstoff mit ganz unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften bilden. Diese Festigkeitseigenschaften sind verschieden von denen der einzelnen nicht vorgespannten Schichten und denen des

aus diesen Schichten hergestellten Formstückes. Die Ausnutzung des beschriebenen Effektes der Baustoffvorspannung durch dessen erfindungsgemäße Oberflächenverbindung mit

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geordnet vorgespanntem Faserstoff erlaubt es also, aus den bekannten Baustoffen, wie z.B. aus einer Baustoff-Zement-Mischung, einer Asbest-Zement- oder anderen Mischung, Erzeugnisse mit sehr hohen Festigkeitswerten herzustellen, die die Festigkeit dar in, bekannter Weise mit denselben Faserstoffen, z.B. luft dom³ iri'd&^ätE^i zerstreuten oder in nicht vör^espäniitem Zustand auf dessen Oberfläche aufgeklebeten Glasfasern hergestellten Erzeugnisse überschreiten. Dieser Effekt der Erhöhung der Festigkeit des erfindungsgemäßen Baustoffs ist überraschend und war nicht voraussehbar.

So hat beispielsweise eine Asbestzementplatte, welche auf beiden Oberflächen mit nicht vorgespannter Glasfaser verbunden

ist, eine Reißfestigkeit von 250 kg/cm ,während dieselbe Platte mit beidseitig aufgeklebtem, erfindungsgemäß fast bis auf die Festigkeitsgrenze vorgespannter Glasfaser eine Reißfestigkeit von T200 kg/cm² hat. ■ .

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die mit dem Verbundstoff verbundene Faserstoffschicht vorgespannt ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung enthält der erfindungsgemäße Baustoff als Bindemittel anstatt des Kunstharzes ein mineralisches Bindemittel, insbesondere Wasserglas, vorzugsweise in bekannter Weise aus Wasserglas hergestellte Kieselgele. Diese Weiterbildung ist deshalb vorteilhaft, weil die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Verbundstoffes nicht von der kürzeren Lebensdauer des Harzes, sondern der des mineralischen Bindemittels begrenzt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Verbundstoffes besteht darin, daß in der Faser-

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i NoPtCTED

stoffschicht*mit der Konstruktionsstoffschicht verbunden wird, wobei die Vorspannung bis zur Aushärtung des Bindemittels beibehalten wird.

Die Kräfte zur Vorspannung der Faserstoffschicht werden durch Anlegen einer Spannkraft an die Faserenden und/oder den Fasergewebebördelrand erzeugt. Für manche Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, daß die Spannkräfte in zueinander senkrechten Ebenen an die Faserstoffschicht angelegt werden.

Durch Vorspannen der Glasfaser vor der Verbindung beispielsweise mit den Asbest-Zementplatten werden die charakteristischen Eigenschaften der zu verbindenden Baustoffe ausgenützt, und zwar die hohe Zugfestigkeit der Glasfaser mit gleichzeitig niedrigem Elastizitätsmodul, sowie die gute Druckfestigkeit der Asbest-Zementplatten. Die Prüfungen dieses monolytisch verbundenen Stoffes haben erwiesen, daß vollkommen neue Eigenschaften erreicht werden, so daß der Verbundstoff sehr elastisch und neben einer mehrfachen Erhöhung der Festigkeit in der Zugzone gleichzeitig auch mehrfach seine Festigkeit in der Druckzone erhöht wird, was in keinem anderen bewehrten Baustoff zu beobachten ist.

Derartige Eigenschaften des Baustoffes erlauben es, diesen vielfältig räumlich zu gestalten, ohne daß dabei eine der genannten Festigkeitseigenschaften beeinträchtigt wird. Da Verbundstoffe der erfindungsgemäßen Art auch unbrennbar und korrosionsbeständig sind, können sie für leichte, stark beanspruchte Konstruktionen für nichtrostende und unbrennbare Werke im Wohungs- oder Industriebau, im landwirtschaftlichen Bau, Straßenbau, Eisenbahnbau, Schiffbau, Bergbau und anderen Industriezweigen Einsatz finden. Dadurch ist es möglich, den Stahl-, Zement- und Holzverbrauch wesentlich zu vermindern.

♦eine Vorspannung erzeugt und die vorgespannte Faserstoffschicht

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ORIGINAL INSPECTED

Beispielsweise sind aus erfindungsgemäßem Verbundstoff hergestellte Dachkonstruktionen im Industriebau mehr als das Zehnfache leichter als bisher anzuwendende Stahlbetonkonstruktionen und vorgespannte Konstruktionen. Die Trag- und Deckenkonstruktionen sind mehr als das Fünffache leichter. Die nachstehende Tabelle zeigt im Vergleich (Spalten 2 und 3) die Eigenschaften von herkömmlichen und erfindungsgemäBen Verbundstoffen, wobei die erfindungsgemäßen Verbundstoffe beidseitig auf den Oberflächen mit Hilfe eines vorgespannten Glasfasergewebes mit Ketten- und Schußquerschnitt von O,5 cm /m ausgestattet sind.

Beanspruchungsart	Bruchgrenze	erfindungs- gemäßer vor gespannter Asbest-Zement	Bemerkungen
	Asbest-Zement	3	4
1	2	100=1200 kg/cm²	In beiden Rich tungen« je nach der Menge und Vor spannung des Vor spannungsfaser stoffes
Zugkraft	11O kg/cm 2	52O kg/cm²
Druck ohne Knik- kung	52O kg/cm²

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1	2	3	4
Biegen	22 5 kg/cm²	2 900 kg/cm» 2600 kg/cm^ 3400 kg/cm, 4150 kg/cm	In beiden Rich tungen je nach dem Elastizi tätsmodul E des Asbest-Zements bei E = 1 ,7x10;? bei E = 2,1x10;? bei E = 2,7x10^ bei E = 4,7x10^
Druck	340 kg/cm²	240 kg/cm²
Biegekrümmungs radius bei der Stärke der vor gespannten Schicht in mm	-	200 mm	sicher 300 mm
Schlagfestigkeit, bezogen auf den frei auf den Um fang gestützten Bogen 1200x3000 mm durch Werfen einer Stahlkugel mit einem Ge wicht von 0,5 kg bei einer Stär ke von 5 mm 8 mm	1 kcjm	1 kgm
Elastizitäts modul	(1 ,7:4,7)x1O⁵ kg/cm²	(1 ,7:4,7)x1O⁵ kg/cm²
Rheologische Fe stigkeit	-	2,5-fach bes ser als des Asbest-Zements
Scheindichte	1800 kg/m³	15OO kg/m³

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Beispiel

Auf eine Asbest-Zementplatte wird ein Bindemittel in Form des genau mit dem Natriumflucrsilikat in annähernd stöchiometrischer Menge durchgemischten Wasserglases mit einem Modul 2,7-2,9 aufgetragen. Dann wird diese Oberfläche mit einem bis zur Festigkeitsgrenze vorgespannten Glasfasergewebe mit Ketten- und Schußquerschnitt von 0,5 cm /m verbunden und die Vorspannung über 2 Stunden beibehalten. Auf diese Weise wird eine Platte mit in der obigen Tabelle aufgeführten Eigenschaften gewonnen.

In gleicher Weise verfährt man, wenn als Bindemittel ein Kunstharz verwendet wird. Als Kunstharz wird beispielsweise ein Polyestherharz verwendet.

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Claims

HOFFMANN · EITLE & PARTNER PATENTANWÄLTE 2 7 5 7 A 3 DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197«) · Dl PL.-I NG. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPl.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN ti ■ TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE) 30 079 t/ga Wojewodzka Spoldzielnia Mieszkaniowa, Lodz/Polen Verbundstoff, insbesondere für Bauteile und Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffes Patentansprüche

1. Verbundstoff, insbesondere für Bauteile, bestehend s einem Bindemittel und Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Zement- oder Asbestzementstoffen, welcher Verbundstoff in mehreren Schichten oder mindestens einseitig mit Faserstoff, insbesondere mit Glasfaser mittels eines Kunstharzes als Bindemittel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Verbundstoff verbundene Faserstoffschicht vorgespannt ist.

2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffschicht die Form eines Gewebes hat.

3. Verbundstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einem mineralischen Mittel, inbesondere Wasserglas, vorzugsweise aus Wasserglas hergestellten Kieselgelen,besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Verfahren zur Herstellung eines Verbundstoffes nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Faserstoffschicht eine Vorspannung erzeugt und die vorgespannte Faserstoffschicht mit der Konstruktionsstoff schicht verbunden wird, wobei die Vorspannung bis zur Aushärtung des Bindemittels beibehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Faserstoffschicht vorspannenden Kräfte durch Anlegen einer Spannungskraft an den Enden der FaserstoffSchicht und/oder an dem Fasergewebebordelrand erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g ekennzeichnet, daß die Spannkräfte in zueinander senkrechten Ebenen an die Faserstoffschicht angelegt werden.

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