DE69516632T2

DE69516632T2 - Verfahren zum Verstärken von Betondecken

Info

Publication number: DE69516632T2
Application number: DE69516632T
Authority: DE
Inventors: Makoto Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2000-09-21
Anticipated expiration: 2015-10-28
Also published as: KR960014559A; JPH08128211A; US5711834A; EP0709524B1; DE69516632D1; EP0709524A1; CA2161361A1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung von Betonplatten, wie zum Beispiel Straßenbrückenplatten, Parkplatzbodenplatten und Bodenplatten für Kaufhäuser.
Für Betonplatten, wie zum Beispiel Straßenbrückenplatten, Parkplatzbodenplatten und Bodenplatten für Warenhäuser, gibt es verschiedene Verstärkungsverfahren, und das am meisten übliche Verfahren besteht im Anbringen von Stahlplatten an der Unterseite einer Platte.
Für dieses Verfahren wird, wie zum Beispiel in Fig. 6 gezeigt, die zerbrechliche Schicht, wie zum Beispiel die Verwitterungsschicht der unter Seite 3 der Betonplatte 2 einer Straßenbrücke 1 angeschliffen; Stahlplatten 5 einer Dicke von 6 mm bis 9 mm werden aufgebracht und mit Ankerbolzen befestigt; zwischen die Platte 2 und die Stahlplatten 5 wird Harz gegossen, und die Stahlplatten 5 werden mit der Unterseite 3 der Platte 2 verbunden. Jedoch ist dieses Verfahren für die Oberseite der Straßenbrückenplatte 2 ungeeignet.
Als ein Verstärkungsverfahren für die Oberseite einer Straßenbrückenbetonplatte steht folgendes Verfahren zur Verfügung: wie in Fig. 7 gezeigt wird, wird mit einem Presslufthammer 8 (Fig. 7 (a)) der auf der Platte 2 gelegene Asphalt zerkleinert; der zerkleinerte Asphalt wird durch einen Löffelbagger usw. entfernt, und die Oberfläche 6 der Platte wird freigelegt (Fig. 7 (b)). Danach wird zur Entfernung des Ölgehalts 9 auf der Oberfläche 6 der Platte 2 eine Schleifbehandlung mit einem Tellerschleifer 10 oder ein Sandstrahlen durchgeführt (Fig. 7 (c)). Sodann wird hierauf eine faserverstärkte Folie befestigt und bearbeitet; wenn jedoch die Schleifbehandlung auf diese Weise durchgeführt wird, bildet sich auf der Oberfläche 6 eine Unebenheit, und auch wenn die faserverstärkte Folie aufgebracht wird, tritt in der Folie eine Faserverdrehung auf, und eine angemessene Verstärkung kann nicht erhalten werden. Danach wird, wie in Fig. 8 (a) gezeigt wird, Harzmörtel 11 usw. mit einer Kelle aufgebracht, die Unebenheit ausgeglichen und die Oberfläche 6 geglättet. Danach wird auf der nivellierten Oberfläche 6 eine mit Harz imprägnierte Folie mit unidirektionaler Verstärkungsfaser befestigt und bearbeitet (Fig. 8 (b)); das Harz härtet aus, und die faserverstärkte Folie verfestigt sich. Durch diese verfestigte faserverstärkte Folie (faserverstärkter Kunststoff (20) wird die Oberfläche 6 der Platte 2 verstärkt oder repariert. Danach ist, wenn Asphalt 7 abermals auf die Oberseite gelegt ist (Fig. 8 (c)) die Verstärkung oder Reparatur der Oberfläche der Platte 2 abgeschlossen.
Wie zuvor beschrieben wurde, trat bis heute, wenn es an der Oberseite 6 der Platte 2 eine durch Abschleifen verursachte Unebenheit gab, in der befestigten unidirektionalen faserverstärkten Folie 20 eine Faserverdrehung auf, womit die zeitaufwendige Arbeit der Beschichtung der Oberfläche 6 nach der Schleifbehandlung und das Nivellieren der Oberfläche mit Harzmörtel erforderlich war. Aus FR-A-2 594 871 ist ein anderes Verfahren bekannt. Jedoch ist hierin nicht das Aufrechterhalten eines gereckten Zustands einer faserverstärkten Folie beschrieben, und die Viskosität des wärmehärtbaren Harzes ist nicht in Einzelheiten definiert.
Ein Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines Verstärkungsverfahrens für Betonplatten, durch das eine Verstärkung ohne die Notwendigkeit für eine aufwendige Nivellierung nach der Schleifbehandlung erreicht werden kann.
Das zuvor genannte Ziel wird durch das erfindungsgemäße Verstärkungsverfahren für Betonplatten erreicht. Zusammenfassend besteht vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur Verstärkung einer Betonplatte, das umfasst:
Abschleifen der Oberfläche einer Betonplatte bis zu einer Dicke von 0,2 mm oder mehr;
Gießen eines wärmehärtbaren Harzes auf die Oberfläche; Auflegen einer unidirektionalen faserverstärkten Folie auf die Oberseite des Harzes und Einimprägnieren des Harzes in die faserverstärkte Folie unter Aufrechterhaltung der faserverstärkten Folie in einem gereckten Zustand, wobei deren Enden gehalten werden;
Kleben der faserverstärkten Folie auf die Oberfläche der Platte; und anschließendes
Aushärten des imprägnierten Harzes, wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Epoxyharz, ungesättigtem Polyesterharz und Vinylesterharz besteht, und das Harz eine Viskosität von 5000 cps oder weniger bei 20ºC, einen thiosotropen Index (TI) von 3 oder weniger bei 20ºC und einem Glasübergangspunkt (Tg) von 60ºC oder mehr besitzt.
Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ist die Betonplatte eine Straßenbrückenplatte mit Asphaltbelag auf der Betonoberfläche. Hinsichtlich des zuvor genannten Harzes ist es möglich, 0,1 bis 5,0 Gew.-% Silan als Kupplungsmittel einzuarbeiten, mit dem Zweck, die Verringerung der Klebefestigkeit der faserverstärkten Folie infolge des Feuchtigkeitsgehalts im Beton auf der Oberfläche der Platte zu verhindern.
Nunmehr werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich in der Absicht eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, von denen:
Fig. 1(a) bis 1(c) Verfahrensschaubilder sind, welche eine Ausführungsform des Verfahrens zur Verstärkung einer Platte unter Verwendung einer unidirektionalen faserverstärkten Folie gemäß vorliegender Erfindung zeigen,
Fig. 2(a) bis 2(d) sind Verfahrensschaubilder, welche eine Fortsetzung der Fig. 1(a) bis 1(c) sind;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, welche die bei vorliegender Erfindung verwendete unidirektionale faserverstärkte Folie zeigt;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche das Herstellungsverfahren der Probe für die Testa auf Bearbeitbarkeit/Adhäsionvermögen bei den Testproben gemäß vorliegender Erfindung darstellt;
Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht, welche den Adhäsionstest der Dauerhaftigkeitstests für die Testprobe gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein herkömmliches Verstärkungsverfahren für eine Platte unter Verwendung von Stahlplatten darstellt;
Fig. 7(a) bis 7(c) sind Verfahrensschaubilder, welche ein herkömmliches Verstärkungsverfahren durch eine unidirektionale verstärkte Folie zeigen, und
Fig. 8(a) bis 8(c) sind Verfahrensdiagramme, welche eine Fortsetzung der Fig. 7 (a) bis 7(c) darstellen.
Die unterschiedlichen Merkmale vorliegender Erfindung sind, dass als wärmehärtbares Harz, mit dem die unidirektionale faserverstärkte Folie imprägniert wird, ein fließendes Harz verwendet wird und dass dieses Harz ohne Glättung der Oberfläche der Betonplatte nach dem Schleifen auf die Oberfläche der Platte gegossen wird, und dass man durch Auflegen einer faserverstärkten Folie auf diese und Aufrechterhaltung der Folie in einem gereckten Zustand das Harz zur Imprägnierung der faserverstärkten Folie bringt, und die Folie mit der Oberfläche der Platte verklebt wird. Die bei vorliegender Erfindung benutzte unidirektionale faserverstärkte Folie 20, gezeigt in Fig. 3, wird durch Anordnung von Verstärkungsfasern 19 in einer einzigen Richtung auf einer Trägerfolie 17 mittels einer Klebstoffschicht 18 gebildet. Als Verstärkungsfasern 19 können Kohlenstofffasern, Glasfasern, Borfasern, Alamidfasern, Stahlfasern, Polyesterfasern und Polyethylenfasern usw. verwendet werden. Kohlenstofffasern sind besonders geeignet. Die Menge der Verstärkungsfasern beträgt 100 bis 500 g/m², vorzugsweise etwa 150 bis 350 g/m². Als Trägerfolie 17 können ein Glasgewebe, ein Scrim-Glasgarngelege, ein abziehbares Papier und ein Nylonfilm usw. benutzt werden. Die Dicke der Trägerfolie 17 beträgt 1 bis 500 um, vorzugsweise 5 bis 100 um. Als Klebemittel für die Klebstoffschicht 18 können ein Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz und Vinylesterharz usw. verwendet werden. Die Harzmenge beträgt 1 bis 50 g/m², vorzugsweise 2 bis 15 g/m².
Zunächst wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Verstärkung anhand der Fig. 1 bis 2 erklärt. Fig. 1 bis 2 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine Betonplatte von Straßenbrücken. Bei dieser Ausführungsform wird eine mit Kunststofffasern verstärkte Folie als unidirektionale faserverstärkte Folie verwendet, jedoch ist es möglich, eine Folie zu verwenden, welche mit anderen Fasern verstärkt ist.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der auf die Betonplatte 2 einer Straßenbrücke gelegte Asphalt mit einem Presslufthammer usw. zerkleinert (Fig. 1(a)), und durch einen Schaufelbagger usw. entfernt, wobei die Oberfläche 6 der Platte (Fig. 1(b)) freigelegt wird, und die Oberfläche 6 der Platte 2 freigelegt wird (Fig. 1(b)), und die Oberfläche 6 wird bis auf eine Dicke von 0,2 mm oder mehr mit einem Sandstrahlgebläse usw. abgeschliffen, und der an der Oberfläche haftende Ölgehalt wird entfernt (Fig. 1(c)). Bis zu diesem Punkt ist das Verfahren den herkömmlichen Verfahren gleich.
Danach wird, wie in Fig. 2 gezeigt, das wärmehärtbare Harz 13 auf diese Oberfläche 6 gegossen (Fig. 2(a)), ohne die Unebenheit der Oberfläche 6, die durch die Schleifbehandlung verursacht ist, zu glätten. Sodann wird die unidirektionale faserverstärkte Folie auf die Oberseite des Harzes 13 gelegt (Fig. 2(b)), und an ihren Enden werden trockene Bits 14 in die Oberfläche der Platte 2 getrieben, und die faserverstärkte Folie 20 wird in einen straff gereckten Zustand auf der Oberseite des Harzes 13 gehalten. Zusätzlich zur Aufrechterhaltung dieses gereckten Zustands und zur Imprägnierung der faserverstärkten Folie 20 mit dem Harz 13 wird die harzimprägnierte faserverstärkte Folie 20 an die Oberfläche 6 der Platte 2 gebunden, und das Aufbringen der faserverstärkten Folie auf die Oberfläche ist abgeschlossen (Fig. 2(c)).
Danach wird das imprägnierte Harz 13 thermisch gehärtet, oder, wenn ein bei Raumtemperatur gehärtetes wärmehärtbares Harz als Harz benutzt wird, wird die faserverstärkte Folie 20 weiter in einem gereckten Zustand gehalten und gehärtet, und das imprägnierte Harz 13 härtet aus, und die faserverstärkte Folie 20 verfestigt sich. Danach wird abermals auf die Oberseite Asphalt gebracht, womit die Verstärkung oder Reparatur abgeschlossen ist (Fig. 2(d)).
Bei vorliegender Erfindung besteht das zu verwendende wärmehärtbare Harz 13 aus Epoxyharz, ungesättigtem Polyesterharz oder Vinylesterharz. Bei vorliegender Erfindung ist die Viskosität dieses Harzes bei 20ºC auf 5.000 cps oder weniger, der thixotrope Index TI bei 20º auf 3 oder weniger, und der Glasübergangspunkt Tg nach dem Härten auf 60ºC oder mehr festgelegt. Bei vorliegender Erfindung ist der Grund dafür, dass die Viskosität des Harzes 13 bei 20ºC 5.000 cps oder weniger beträgt, dass durch Verbesserung des Fließvermögens des Harzes 13 und Gießen des Harzes 13 über die Oberfläche 6 der Platte 2 eine glatte horizontale Oberfläche ohne Unebenheit erhalten werden kann, und ferner, dass durch Verbesserung des Eindringungsvermögens des Harzes 13 in die faserverstärkte Folie 20 und mit der über die Oberseite des Harzes gelegten faserverstärkten Folie, das über die Oberfläche 6 der Platte 2 gegossen wurde, das Harz in die faserverstärkte Folie einimprägniert werden kann. Wenn die Viskosität höher als dieser Wert ist, kann keine glatte Oberfläche auf dem gegossenen Harz erhalten werden, und die zeitaufwendige Arbeit der Glättung des gegossenen Harzes wird erforderlich. Ferner erreicht das Harz nicht die feinen Vertiefungen auf der Betonstruktur der Oberfläche der Platte, und eine unzureichende Bindung der faserverstärkten Folie an die Oberfläche tritt auf. Mehr bevorzugt wird eine Viskosität des Harzes bei 20ºC von 2.000 bis 4.000 cps.
Der thioxotrope Index TI bei den Harzviskositätsmessungen unter Verwendung eines Rotationsviskometers vom Typ B drückt das Verhältnis der bei 5 UpM gemessenen Viskosität zur bei 50 UpM gemessenen Viskosität aus, nämlich
TI = Viskosität (bei 5 UpM)/ Viskosität (bei 50 UpM).
Bei vorliegender Erfindung ist der Grund dafür, dass der thixotrope Index TI des Harzes 13 bei 20ºC auf 3 oder weniger festgelegt wird, um zu gewährleisten, dass das Harz, indem man das Harz nieder-thixotrop macht und die Absenkungsstoppwirkung (sag stopping effect) abschwächt, ausreichend die gesamte Oberfläche bedeckt, wenn das Harz 13 auf die Oberfläche 6 der Platte 2 gegossen wird. Wenn der TI-Wert 3 überschreitet, härtet das Harz auf einem Teil der Oberfläche infolge der Absenkungsstoppwirkung aus und erreicht nicht die gesamte Oberfläche und dringt nicht in die feinen Vertiefungen auf der Oberfläche der Betonstruktur ein. Infolgedessen bewirkt er eine unzureichende Bindung der faserverstärkten Folie 20. Der bevorzugte thioxotrope Index TI des Harzes 13 bie 20ºC beträgt 1 bis 2,5.
Bislang überschritt bei Verstärkungsverfahren unter Verwendung der faserverstärkten Folie der thioxotrope Index TI des benutzten Harzes den Wert 3, und deshalb war das Fließvermögen des Harzes, wenn das Harz auf die Oberfläche ohne Glätten der Oberfläche der Betonstruktur nach dem Schleifen gegossen wurde, gering, und das Glätten war zeitaufwendig. Ferner drang das Harz nicht in die feinen Erhebungen und Vertiefungen nach dem Schleifen ein, was eine unzureichende Bindung der faserverstärkten Folie bewirkte. Um dies zu vermeiden, wurde bislang, wie zuvor beschrieben, Harzmörtel auf die Oberfläche 6 der Platte 2 aufgebracht, und die mühselige Arbeit des Glättens war erforderlich.
Der Erfinder vorliegender Erfindung versuchte, ein Verstärkungsverfahren zu entwickeln, bei dem das mühsame Glätten nach der Schleifbehandlung weggelassen werden kann und als Ergebnis seiner Untersuchungen entdeckte er, dass das Aufbringen der faserverstärkten Folie, wenn der thioxotrope Index TI des Harzes 13 bei 20ºC auf 3 oder weniger eingestellt war, möglich war, ohne die Oberfläche 6 der Platte 2 zu glätten, indem das Harz 13 auf die Oberfläche 6 unter den vereinten Bedingungen der Viskosität des Harzes 13 von 5.000 cps oder weniger bei 20ºC gegossen wurde, womit das zuvor genannte Verfahren erreicht wurde.
Bei vorliegender Erfindung wurde der Glasübergangspunkt Tg des Harzes auf 60ºC oder mehr aus folgenden Gründen eingestellt. Bei der Platte der Straßenbrücke 2 erhöht sich die Asphalttemperatur auf der Oberseite auf 50ºC oder mehr in den Sommermonaten aufgrund des direkten Sonnenlichts, das auf den Asphalt fällt. Wenn der Glasübergangspunkt Tg des Harzes, mit dem die faservertärkte Folie 20 imprägniert ist, weniger als dieser Wert beträgt, fällt die Zugfestigkeit der faserverstärkten Folie scharf ab, und die Verstärkungswirkung fällt beträchtlich ab. Infolgedessen ist es im Hinblick auf die Sicherheit notwendig, den Glasübergangspunkt Tg auf 60ºC oder mehr einzustellen. Bei der Herstellung von Betonplatten, wie zum Beispiel Parkplatzbodenplatten und Bodenplatten für Warenhäuser usw., ist es vorteilhaft, sie fähig zu machen, den Festigkeitsabfall der faserverstärkten Folien, der auftritt, wenn sie durch die eine oder andere Quelle nahezu auf 60ºC erwärmt werden, zu verhindern. Es wird bevorzugt, dass der Glasübergang Tg des Harzes 13 nach dem Härten 65 bis 80ºC beträgt.
Hinsichtlich der Menge des Harzes 13, die auf die Oberfläche als die erste Grundierungsschicht aufzubringen ist, so werden 0,3 bis 3,0 kg/m² bevorzugt. Wenn die Menge des Harzes weniger als 0,3 kg/m² beträgt, ist dies nicht genug, um die durch das Schleifen verursachte Unebenheit der Oberfläche 6 ausreichend auszufüllen und auf dem Harz 13 eine glatte Oberfläche zu erlangen; umgekehrt gibt es, wenn die Menge 3,0 kg/m² überschreitet, zu viel Harz, und dieses wird verschwendet. Die bevorzugte Harzmenge ist 0,5 bis 1,5 kg/m².
Es ist möglich, in das Harz 13 ein Silan als Kopplungsmittel im Verhältnis von 0,5 bis 5,0 Gew.-% mit der Absicht einzuarbeiten, dass die Wirkung des Feuchtigkeitsgehalts innerhalb des Betons der Platte 2 ausgeschaltet wird, und auch um in der Lage zu sein, die Klebefestigkeit der faserverstärkten Folie 20 bezüglich der Plattenoberfläche 6 zu gewährleisten.
Bei der zuvor genannten Beschreibung sollte man idealerweise, wenn die faserverstärkte Folie aufgebracht und auf der Oberfläche 6 der Platte 2 gehärtet wird, die Enden der faserverstärkten über das gegossene Harz gelegten Folien 20 mit trockenen Bits 14 befestigen und die faserverstärkten Folien 20 in einem straff gereckten Zustand halten. Wenn das Verfahren nicht auf diesem Weg durchgeführt wird, verursachen die Fasern der faserverstärkten Folie eine Faserverdrehung aufgrund der Unebenheit der Plattenoberfläche, und die Verstärkungswirkung der faserverstärkten Folie wird unmöglich ausreichend zu erhalten sein. Gemäß vorliegender Erfindung kann, vor der Härtung der mit dem Harz imprägnierten faserverstärkten Folie, wenn wieder Asphalt 7 aufgebracht wird, nachdem sich die auf die Oberfläche 6 der Platte 2 aufgebrachte faserverstärkte Folie 20 verfestigt, Quarzsand mit einer groben Korngröße auf den faserverstärkten. Folien ausgebreitet werden, mit der Absicht, die Wärme des Asphalts zu blockieren, und überdies, um das Haftvermögen mit dem Asphalt zu verbessern und eine Gleitfähigkeit mit der verfestigten faserverstärkten Folie 20 zu verhindern. Als Korngröße des Sandes sind etwa 0,5 bis 5,0 mm erwünscht, und eine Ausbreitungsmenge von etwa 1,5 bis 5,0 kg/m² wird bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Verstärkungsverfahren, wie zuvor beispielhaft dargelegt, hat folgende Vorteile:
(1) Obgleich unidirektionale faserverstärkte Folie 20, insbesondere unidirektionale Kohlenstofffaserfolie, dünn ist, hat die Folie eine starke Verstärkungswirkung und leichte Verarbeitbarkeit;
(2) Obgleich die faserverstärkte Folie 20 dünn ist, gibt es, auch wenn sie auf die Oberfläche 6 der Platte 2 aufgearbeitet ist, fast keinen Niveauunterschied, und auch, wenn Asphalt 7 abermals auf ihre Oberseite aufgebracht wird, bleibt der Asphalt während einer langen Zeit ohne Abschälen;
(3) Das wärmehärtbare Harz 13 besitzt eine niedere Viskosität und geringe Thixotropie, so dass durch Gießen des Harzes 13 auf die Oberfläche 6 der Platte 2 eine glatte Oberfläche auf dem gegossenen Harz leicht erhalten werden kann, und es ist nicht erforderlich, die Oberfläche 6 der Platte 2 nach dem Schleifen zu nivellieren;
(4) Harz dringt in große Risse auf der Oberfläche 6 der Platte 2 ein, und es ist auch zu erwarten, dass es beim Reparieren von Rissen wirksam ist;
(5) Je nach der Anwendung von Wasser oder dem Eindringen von Regenwasser usw. während des Schneidens des Asphaltbelags wird man, wenn die Oberfläche 6 der Platte feucht ist, leicht damit fertig, indem man ein Silan als Kopplungsmittel in das Harz 13 einarbeitet, und es kann mit der feuchten Oberfläche 6 eine ausreichende Bindungsstärke der faserverstärkten Folie 20 erreicht werden.
Im folgenden werden die Testbeispiele gemäß vorliegender Erfindung erklärt.

Test auf Verarbeitbarkeit/Klebvermögen

Wie in Fig. 4 gezeigt wird, wurden Tests auf die Verarbeitbarkeit und das Klebvermögen der faserverstärkten Folie unter Verwendung einer aus einer vorhandenen Straßenbrücke herausgeschnittenen Betonplatte 2 durchgeführt.
(1) Nach Entfernung des auf der Oberfläche 6 der Platte 2 verbliebenen Asphalts wurden 7 Stellen auf der Oberfläche der Platte jeweils in Flächen von 1 m · 1 m einer Schleifbehandlung unterworfen, wie in Fig. 4 gezeigt ist, unter Bildung von 7 Testoberflächen 21 (Fälle Nrn. 1-5: Vergleichsbeispiele; Fälle Nm. 6-7: Beispiele);
(2) Harz 13 wurde in einem Verhältnis von 1 kg/m² auf jede Testoberfläche 21 von deren mittleren Teilen gegossen;
(3) Zwei unidirektionale Kohlenstofffaser-Folien FORCA TOW SHEET FTS-C1-30, hergestellt von Tonen Corporation, wurden als unidirektionale faserverstärkte Folie 20, von denen jede eine Größe von 0,5 m (Breite) · 1 m (Länge) hatte, nebeneinander auf die Oberseite des Harzes 13 gelegt, wonach deren Enden mit trockenen Bits 14 usw. gehalten wurden, und die faserverstärkte Folie 20 in einem gereckten Zustand aufrechterhalten wurde. Die verwendete faserverstärkte Folie 20 war einschichtig.
(4) Nach Eindringen des Harzes 13 in die faserverstärkten Folien 20, während diese in ihrem gereckten Zustand gehalten wurden, und Durchführung der Arbeitsgänge des Bindens an die Testoberflächen 21 wurden die Faserfolien drinnen eine Woche gehärtet; diese dienten als Testproben;
(5) Klebetests auf den Proben wurden in Übereinstimmung mit dem Verfahren KEN KEN SHIKI durchgeführt, und visuelle Beobachtungen der Faserverdrehung wurden vorgenommen. 5 Lagen wurden bewertet: die einander gegenüberliegenden Winkelstellungen P des durch die beiden faserverstärkten Folien gebildeten Rechtecks, und die Zentralbereiche Q.
Das Abschleifen bestand aus folgenden beiden Arten:
Schleifbehandlung A: Behandlung mit einem Tellerschleifer. Eine mittlere Dicke von annähernd 0,1 mm wurde abgeschliffen.
Schleifbehandlung B: Behandlung mit Sandstrahlgebläse. Eine mittlere Dicke von 0,3 mm wurde abgeschliffen.
Das zur Verarbeitung verwendete wärmehärtbare Harz bestand aus folgenden drei Typen:
FR-Harz FR-E3P (Epoxyharz), hergestellt von der Firma Tonen,: Viskosität bei 20ºC = 24.000 cps, TI-Wert = 4,1, Tg-Wert = 50ºC;
FR-Harz FR-E3 (Epoxyharz), hergestellt von der Firma Tonen: Viskosität bei 20ºC = 2.000 cps, TI Wert = 2,3, Tg-Wert = 50ºC;
FR-Harz FR-E5 (Epoxyharz), hergestellt von der Firma Tonen: Viskosität bei 20ºC = 1.500 cps, TI Wert = 1,8, Tg-Wert = 70ºC.
Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, dass für die Fälle Nrn. 6 bis 7, welche in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung sind, und für den Fall Nr. 5, dessen Harz außerhalb des Bereichs vorliegender Erfindung lag, hinsichtlich des äußeren Aussehens und bei den Klebetests nach dem Härten befriedigende Ergebnisse erhalten wurden. Tabelle 1

Hochtemperaturtest

Unter Verwendung des bei den zuvor beschriebenen Tests auf Verarbeitbarkeit/Klebevermögen benutzten Harzes wurde eine Schicht aus einer unidirektionalen Kohlenstofffaserfolie (FORCA TOW SHEET, FTS-C1-300, hergestellt von der Firma Tonen) auf die Oberseite eines Mörtelquaders aufgebracht, 7 Tage bei 20ºC gehärtet, um als Probe zu dienen, und ein Zugtest (in Übereinstimmung mit JIS K 7073) und ein Mörtelklebetest (in Übereinstimmung mit JIS A 6909) (Tests bei Raumtemperatur) wurden durchgeführt. Mit den Proben, welche 7 Tage bei 20ºC gehärtet worden waren, und mit den Proben, welche ein Tag bei 60ºC gehärtet worden waren, wurde ein Zugtest (der gleiche, wie zuvor erwähnt) sowie ein Mörtelklebetest (der gleiche wie zuvor erwähnt) in einer Atmosphäre von 60ºC (Tests bei 60ºC) durchgeführt. Von diesem Test wurde die Leistung bei hoher Temperatur bewertet. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 2 enthalten.
Ferner wurde für den zuvor erwähnten Mörtelklebetest ein Stahlaufsatz 23 mit einem Klebestoff an der faserverstärkten Folie 20 befestigt, die auf die Oberfläche des Mörtelstücks 22 aufgebracht worden war, wie in Fig. 5(a) gezeigt. Sodann wurde das Mörtelstück 22 in eine stationäre Aufspannvorrichtung 24 einer Zugtestvorrichtung (nicht gezeigt) eingespannt, und mit Hilfe des Aufsatzes 23 wurde ein Zugtest durchgeführt. Vor dem Klebetest wurde die Folie 20 bis zur Mörtelschicht an jedem Ende des Aufsatzes 23 eingeschnitten. Tabelle 2
In Tabelle 2 bezieht sich die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur und bei 60ºC auf die Zugfestigkeit bei der vorgesehenen Dickenbasis, d. h. auf den durch Dividieren der Bruchlast durch die vorgesehene Dicke der faserverstärkten Folie und die Breite der Testprobe erhaltenen Wert. Das Versagen der Folie bezieht sich auf die in Fig. 5 (b) ausgedrückte Art des Versagens, wo der Bruch innerhalb der Folie auftrat, welche auf die Oberfläche des Mörtelstücks aufgebracht worden war; es zeigt an, dass die Leistung des benutzten Harzes 13 bei 60ºC schlecht ist. Das Versagen der Mörtelmasse bezieht sich auf die in Fig. 5(c) wiedergegebene Art des Versagens, wo der Bruch innerhalb des Mörtelstücks auftrat; es zeigt, dass die Leistung des benutzten Harzes 13 bei 60ºC gut ist.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, zeigte das Epoxyharz FR-E5 (Viskosität bei 20ºC: 1.500 cps, TI-Wert bei 20ºC: 1,8, Tg-Wert: 70ºC) bei 60ºC eine gute Leistung. Unter den Bewertungen bei Raumtemperatur in Tabelle 1 war Fall Nr. 5 ebenfalls, ähnlich den Fällen Nrn. 6 und 7, befriedigend, jedoch ist aus den Testergebnissen bei 60ºC der Tabelle 2 zu folgern, dass die Leistung bei 60ºC schlecht ist, weil der Tg-Wert des beim Aufbringen benutzten Harzes (FR-E3) nieder ist (50ºC), und es wird festgestellt, dass lediglich die Ausführungsformen gemäß vorliegender Erfindung, nämlich die Fälle Nrn. 6 und 7, befriedigend sind.
Wie weiter oben beschrieben, wird gemäß dem Verstärkungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung eine unidirektionale faserverstärkte Folie auf die Oberfläche der Betonplatte einer Straßenbrücke usw. ohne die Notwendigkeit einer mühseligen Glättung nach dem Abschleifen aufgebracht; Harz kann auf die verstärkten Folien aufgebracht werden und in diese eindringen; und eine Verstärkung oder Reparatur der Plattenoberflächen kann durch eine faserverstärkte Folie einfach und wirksam durchgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Verstärkung einer Betonplatte, umfassend:

Abschleifen der Oberfläche einer Betonplatte (2) bis auf eine Dicke von 0,2 mm oder mehr;

Gießen eines wärmehärtbaren Harzes (13) auf die Oberfläche (6);

Legen einer unidirektionalen faserverstärkten Folie (20) über die Oberseite des Harzes (13) und Einimprägnieren des Harzes (13) in die faserverstärkte Folie (20) unter Aufrechterhaltung der verstärkten Folie in einem gereckten Zustand, wobei deren Enden gehalten werden (14);

Ankleben der faserverstärkten Folie (20) an die Oberfläche der Platte (2); und

anschließendes Härten des imprägnierten Harzes (13), wobei das Harz aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Epoxyharz, ungesättigtem Polyesterharz und Vinylharz besteht, und das Harz eine Viskosität von 5000 cps oder weniger bei 20ºC, einen thixotropen Index (TI) von 3 oder weniger bei 20ºC und einen Glasübergangspunkt (Tg) von 60ºC oder mehr besitzt.

2. Verfahren zum Verstärken eine Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, bei dem die Viksosität des Harzes (13) bei 20ºC 2.000 bis 4.000 cps beträgt.

3. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der thioxotrope Index des Harzes (13) bei 20ºC 1 bis 2,5 beträgt.

4. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 3, bei dem der Glasübergangspunkt (Tg) des Harzes (13) nach dem Härten 65 bis 80ºC ist.

5. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2 oder 4, bei dem die auf die Oberfläche (6) aufgebrachte Menge des Harzes (13) 0,3 bis 3,0 kg/m² beträgt.

6. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, bei dem nach dem Auflegen der unidirektionalen faserverstärkten Folie (20) auf die Oberseite des Harzes (13) durch Eintreiben trockener Bits (14) in die Oberfläche (6) von dem oberen Teil der Enden der faserverstärkten Folie (20) die faserverstärkte Folie (20) an den Enden gehalten und in einem gereckten Zustand aufrechterhalten wird.

7. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, bei dem das Harz (13) 0,1 bis 5,0 Gew.-% Silan als Kupplungsmittel enthält.

8. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, bei dem die Betonplatte (2) eine Betonplatte einer Straßenbrücke mit einem Asphaltbelag (7) auf der Betonoberfläche ist.

9. Verfahren zum Verstärken einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, bei der nach dem Einimprägnieren des Harzes (13) in die unidirektionale faserverstärkte Folie (20) und vor der Aushärtung des imprägnierten Harzes (13) Sand mit einer Korngröße von 0,5 bis 5,0 mm auf der verstärkten Folie (20) in einer Menge von 1,0 bis 5,0 kg/m² ausgebreitet wird.

10. Verfahren zur Verstärkung einer Betonplatte (2) gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, bei dem die unidirektionale faserverstärkte Folie (20) gebildet wird, indem man auf einer Trägerfolie (20) Verstärkungsfasern (19) in einer einzigen Richtung mittels einer Klebeschicht (18) anordnet, und bei dem die Verstärkungsfaser (20) wahlweise eine Kohlenstofffaser, und/oder bei dem die Trägerfolie (17) ein Glasgeflecht ist.