EP1045081A1 - Bewehrungsstab - Google Patents

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EP1045081A1 EP00102093A EP00102093A EP1045081A1 EP 1045081 A1 EP1045081 A1 EP 1045081A1 EP 00102093 A EP00102093 A EP 00102093A EP 00102093 A EP00102093 A EP 00102093A EP 1045081 A1 EP1045081 A1 EP 1045081A1
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal

Definitions

  • the invention relates to a reinforcement bar, in particular for thermal insulation Power transmission between two components, preferably made of concrete serves, the reinforcement bar consists of fiber-reinforced plastic. Reinforcement bars are, for example, together with one of the reinforcing bars traversed insulator used in component joints in addition to a power transmission to achieve adequate thermal insulation.
  • plastic reinforcement bars have been made in the past Investigations carried out to find an alternative for certain applications in addition to the conventional metal bars made of reinforcing steel or stainless steel to accomplish.
  • a major incentive for tests with plastic reinforcement bars lies in the lower thermal conductivity of certain plastics (e.g. polyester, Vinyl esters etc.); different types of fibers such as glass, Aramid and other fibers the tensile strength and thus the stability of the reinforcing bar adapt very precisely to the respective application.
  • a major problem of the known plastic rods is that they are in the joint area between two concrete components according to the usual stainless steel rods installed there are corrosion-resistant, however the fibers used in the areas impacted by the concrete through there prevailing alkaline milieu attacked, so that it thereby their power-transmitting Can no longer perform the function completely.
  • the plastics used as the hard matrix of the tension rods are usually a has a certain potential for microcracks, which can occur with additional tensile stress develop into macro cracks.
  • the hard matrix loses due to these macro cracks against the reinforcing fibers their protective function, so that, for example, in Alkaline water present in concrete has access to the fiber surface and there can have a destructive or corrosive effect.
  • reinforcement bars with reinforcing fibers made of E-glass and aramid are still in use Construction have not yet found any significant application.
  • the present invention is based on the object To provide reinforcement bar made of plastic material, which is reinforced by Resistance to alkaline media found in concrete and mortar distinguished.
  • the reinforcement bar has a metallic sheathing on the outside, which is closed over the Outside and the fiber-reinforced plastic compared to the environment shields against diffusion. So the metallic covering acts as a protective layer, so that the fiber-reinforced plastic in terms of its static and Thermal insulation properties can be selected without changing the chemical To put resilience in the foreground.
  • This metallic envelope can for example consist of a metal foil and in particular consist of a stainless steel foil, whereby even the smallest foil thicknesses are sufficient can to prevent the penetration of alkaline media, which at the same time, due to the low film thickness, the thermal conductivity is not essential is significant or already has very good values for a stainless steel foil.
  • the main advantage of a metallic sheathing comes into play when the metallic sheathing forms a lost shape, which is used in the manufacture of the reinforcing bar, that is, for example, placed in the mold before the reinforcing bar is poured, then filled with the fiber-reinforced plastic material and thereby immediately connected to it.
  • the metallic covering can also serve as a shaping covering or shape or formwork during a pultrusion process.
  • the advantage of such methods is that wet in wet "an intimate bond between the matrix material (synthetic resin) and the outer metallic covering can be produced.
  • the metallic casing from a Coating exists which is either the mold for the fiber reinforced plastic acted upon and after grouting on the outside of the reinforcing bar is set, or the plastic reinforcement bar after its manufacture acted upon.
  • the covering made of a metallic material with low thermal conductivity, in particular is made of stainless steel. This ensures that the Low thermal conductivity is not an advantage of the plastic reinforcement bars is significantly impaired, since otherwise it is also made entirely of metal could use manufactured rods.
  • the wrapper should also be made of a corrosion resistant Material are made to make the plastic rebar permanent to protect against the alkaline environment of the concrete.
  • An advantageous coating method is to make the reinforcement bar electrostatic charge and pass through a powder swirl chamber, taking due to the electrostatic charge, the epoxy resin powder particles on the rod surface can deposit. Then the bars are charged by a Oven section, and the epoxy resin particles are caused by heat from the outside melted inside.
  • the cylindrical plastic reinforcement bar 1 shown in Figure 1 consists of a Plastic or synthetic resin as matrix material 2 and approximately parallel to the rod axis extending reinforcement fibers 3, for example made of glass fibers, aramid fibers and the like can exist.
  • reinforcement fibers for example made of glass fibers, aramid fibers and the like can exist.
  • the metallic sheathing 4 is tubular or tubular design without longitudinal seam.
  • FIG. 2 Such a longitudinal seam connection 15 of an envelope 14 is shown in FIG. 2, where can also be seen that the longitudinal seam connection selected there from an adhesive or There is a welded joint, which is selected so that it produces a complete tightness and mechanical strength guaranteed. Otherwise, the reinforcing bar 11 shown in FIG. 2 corresponds to the reinforcing bar 1 from FIG. 1.
  • the present invention offers the advantage that with the same mechanical properties of known plastic reinforcement bars a safe Tightness against alkaline media can be created, which the accordingly covered reinforcing bars are also permanently installed in concrete components can be.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bewehrungsstab, der insbesondere zur wärmegedämmten Kraftübertragung zwischen zwei vorzugsweise aus Beton hergestellten Bauteilen dient, wobei der Bewehrungsstab (2,3,12,13) aus faserverstärktem Kunststoff besteht und auf seiner Außenseite eine metallische Umhüllung (4,14) aufweist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewehrungsstab, der insbesondere zur wärmegedämmten Kraftübertragung zwischen zwei vorzugsweise aus Beton hergestellten Bauteilen dient, wobei der Bewehrungsstab aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Bewehrungsstäbe werden beispielsweise zusammen mit einem von den Bewehrungsstäben durchquerten Isolierkörper in Bauteilfugen eingesetzt, um neben einer Kraftübertragung auch eine ausreichende Wärmedämmung zu erzielen.
Bezüglich derartiger Kunststoffbewehrungsstäbe wurden in der Vergangenheit verstärkt Untersuchungen angestellt, um für bestimmte Anwendungsfälle eine Alternative neben den herkömmlichen aus Betonstahl oder Edelstahl bestehenden Metallstäben zu schaffen. Ein wesentlicher Anreiz für Versuche mit Kunststoffbewehrungsstäben liegt in der geringeren Wärmeleitfähigkeit bestimmter Kunststoffe (etwa Polyester, Vinylester etc.); auch lassen sich durch verschiedene Fasertypen wie etwa Glas-, Aramid- und andere Fasern die Zugfestigkeit und somit die Stabilität des Bewehrungsstabs sehr genau dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen.
Ein wesentliches Problem der bekannten Kunststoffstäbe liegt jedoch darin, daß diese zwar im Fugenbereich zwischen zwei Betonbauteilen entsprechend den üblicherweise dort eingebauten Edelstahlstäben korrosionsbeständig sind, allerdings werden die verwendeten Fasern in den vom Beton beaufschlagten Bereichen durch das dort vorherrschende alkalische Milieu angegriffen, so daß sie hierdurch ihre kraftübertragende Funktion nicht mehr vollständig ausführen können. Verursacht wird dies dadurch, daß die als Hartmatrix der Zugstäbe verwendeten Kunststoffe in der Regel ein gewisses Potential an Mikrorissen aufweist, welche sich bei zusätzlicher Zugbeanspruchung zu Makrorissen entwickeln. Durch diese Makrorisse verliert die Hartmatrix gegenüber den Verstärkungsfasern ihre Schutzfunktion, so daß beispielsweise im Beton vorhandene alkalische Wässer Zugang zur Faseroberfläche haben und dort zerstörend bzw. korrodierend wirken können. Dies ist der wesentliche Grund dafür, daß Bewehrungsstäbe mit Verstärkungsfasern aus E-Glas und Aramid bis jetzt im Bauwesen noch keine nennenswerte Anwendung gefunden haben.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bewehrungsstab aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, der sich durch verstärkte Resistenz gegenüber in Beton und Mörtel vorherrschende alkalischen Medien auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bewehrungsstab auf seiner Außenseite eine metallische Umhüllung aufweist, die geschlossen über die Außenseite umläuft und den faserverstärkten Kunststoff gegenüber der Umgebung diffusionsdicht abschirmt. Somit fungiert die metallische Umhüllung als Schutzschicht, so daß der faserverstärkte Kunststoff hinsichtlich seiner statischen und Wärmedämmeigenschaften ausgewählt werden kann, ohne hierbei die chemische Widerstandsfähigkeit in den Vordergrund zu stellen.
Diese metallische Umhüllung kann beispielsweise aus einer Metallfolie und insbesondere aus einer Edelstahlfolie bestehen, wobei schon geringste Foliendicken ausreichen können, um das Eindringen alkalischer Medien zu verhindern, wodurch gleichzeitig auch aufgrund der geringen Folienstärke die Wärmeleitfähigkeit nicht wesentlich ins Gewicht fällt bzw. bei einer Edelstahlfolie ohnehin recht gute Werte aufweist.
Der wesentliche Vorteil einer metallischen Umhüllung kommt dann zum Tragen, wenn die metallische Umhüllung eine verlorene Form bildet, die bei der Herstellung des Bewehrungsstabes verwendet wird, die also beispielsweise vor dem Gießen des Bewehrungsstabes in die Form gegeben, anschließend mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial gefüllt und hierbei gleich durchgängig mit diesem verbunden wird. Die metallische Umhüllung kann auch während eines Pultrusionsprozesses als formgebende Umhüllung bzw. Form oder Schalung dienen. Der Vorteil solcher Verfahren liegt darin, daß quasi
Figure 00020001
naß in naß" ein inniger Verbund zwischen dem Matrixmaterial (Kunstharz) und der äußeren metallischen Umhüllung hergestellt werden kann.
Um die insbesondere aus einem streifenförmigen Platten- oder Folienmaterial hergestellte metallische Umhüllung in die geforderte dem Stabquerschnitt angepaßte Rohr- bzw. Schlauchform zu bringen, kann das Platten- bzw. Folienmaterial an seinen Längsrändern miteinander verbunden sein, insbesondere durch Umfalzen, Prägen, Kleben, Schweißen und ähnliche Verbindungsarten.
Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, daß die metallische Umhüllung aus einer Beschichtung besteht, die entweder die Gießform für den faserverstärkten Kunststoff beaufschlagt und nach dem Vergießen an der Außenseite des Bewehrungsstabes festgelegt wird, oder die den Kunststoffbewehrungsstab nach dessen Herstellung beaufschlagt.
Unabhängig von der Art der Aufbringung der Umhüllung ist es aber wesentlich, daß die Umhüllung aus einem metallischen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Edelstahl hergestellt ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß der in der geringen Wärmeleitfähigkeit liegende Vorteil der Kunststoffbewehrungsstäbe nicht wesentlich beeinträchtigt wird, da man ansonsten gleich auch vollständig aus Metall hergestellte Stäbe verwenden könnte. Außerdem sollte die Umhüllung aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen, um den Kunststoffbewehrungsstab dauerhaft gegenüber dem alkalischen Milieu des Betons schützen zu können.
Was die Form der Umhüllung betrifft, so empfiehlt es sich, dieser eine strukturierte Außen- und/oder Innenfläche zu geben, welche beispielsweise durch Prägen oder ähnliche Verfahren hergestellt wird, um hierdurch den Formschluß mit dem Beton einerseits und mit dem Kunststoffmaterial andererseits zu verbessern, was gleichzeitig auch die Verbundeigenschaften des Bewehrungsstabes im Beton oder Mörtel verbessert. Insgesamt empfiehlt es sich entsprechend der Ausführungsform bei gerippten Metallstäben, daß auch der erfindungsgemäße Kunststoffbewehrungsstab auf seiner Außenseite gerippt ausgeführt ist, wobei zweckmäßigerweise auch Fasern oder andere geeignete Füllstoffe mit in die Rippen verlagert sind, um die dort auftretenden Scherbeanspruchungen sicher und dauerhaft abfangen zu können. Was die Form der Rippen betrifft, so läßt sich diese bei erfindungsgemäß hergestellten Stäben problemlos optimieren und den jeweiligen Einsatz-Gegebenheiten anpassen.
Bei Verwendung von Edelstahlfolie als metallisches Umhüllungsmaterial läßt sich sowohl eine Diffusionsdichtigkeit gegenüber alkalischen Medien als auch eine Korrosionsbeständigkeit für nicht vom Beton umgebene Stabbereiche erzielen. Werden jedoch anstelle von Edelstahl andere Metalle eingesetzt, wozu sich aufgrund der sehr geringen Kosten beispielsweise herkömmliches Dosenblech empfiehlt, so besitzen diese Metalle zwar die erforderliche Difussionsdichtigkeit, jedoch fehlt Ihnen in der Regel die gewünschte Korrosionsbeständigkeit. Eine solche Korrosionsbeständigkeit läßt sich jedoch ohne großen Aufwand dadurch erreichen, daß man den Bewehrungsstab mit metallischer Umhüllung beschichtet, wozu sich beispielsweise Epoxidharze anbieten.
Ein vorteilhaftes Beschichtungsverfahren besteht darin, den Bewehrungsstab elektrostatisch aufzuladen und durch eine Pulververwirbelungskammer zu führen, wobei sich durch die elektrostatische Aufladung die Epoxidharzpulverpartikel an der Staboberfläche ablagern können. Anschließend werden die so aufgeladenen Stäbe durch eine Ofenstrecke geführt, und die Epoxidharzpartikel werden durch Wärmezufuhr von außen nach innen aufgeschmolzen. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, daß erst die metallische Umhüllung die elektrostatische Aufladung ermöglicht, wohingegen der Faserkunststoff nicht leitend ist und demnach auch nicht direkt elektrostatisch aufgeladen werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; hierbei zeigen
Figur 1
einen erfindungsgemäßen Bewehrungsstab im Querschnitt; und
Figur 2
eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bewehrungsstabes ebenfalls im Querschnitt.
Der in Figur 1 dargestellte zylindrische Kunststoffbewehrungsstab 1 besteht aus einem Kunststoff bzw. Kunstharz als Matrix-Material 2 und etwa parallel zur Stabachse verlaufenden Bewehrungsfasern 3, die beispielsweise aus Glasfasern, Aramidfasern und dergleichen bestehen können. Wesentlich an dem Bewehrungsstab ist nun eine auf der Außenseite des Kunststoffstabes aufgebrachte metallische Umhüllung 4, die sich über den gesamten Umfang erstreckt und als diffusionsdichte Abdichtung gegenüber der Stabumgebung ausgebildet ist.
Die metallische Umhüllung 4 ist im Ausführungsbeispiel aus Figur 1 rohr- bzw. schlauchförmig ausgebildet ohne Längsnaht.
Eine solche Längsnahtverbindung 15 einer Umhüllung 14 ist in Figur 2 dargestellt, wo auch zu erkennen ist, daß die dort gewählte Längsnahtverbindung aus einer Klebe- oder Schweißverbindung besteht, die so ausgewählt ist, daß sie die Herstellung einer vollständigen Dichtigkeit und auch mechanischen Beanspruchbarkeit gewährleistet. Im übrigen entspricht der in Figur 2 dargestellte Bewehrungsstab 11 aber dem Bewehrungsstab 1 aus Figur 1.
Es sei noch angemerkt, daß anstelle einer längsnahtfreien rohr- bzw. schlauchförmigen Umhüllung und anstelle einer Umfalzung zweier aus Folienmaterial hergestellter Umhüllungshälften natürlich auch andere Herstellungsarten möglich sind, um eine geschlossene Umhüllung zu erzielen, beispielsweise eine Längsnahtschweißung, aber auch ein schraubengangförmiges Wickeln eines Folienmaterials unter Verfalzung bzw. Verschweißung benachbarter Wicklungsränder.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften bekannter Kunststoffbewehrungsstäbe eine sichere Dichtigkeit gegenüber alkalischen Medien hergestellt werden kann, wodurch die demgemäß umhüllten Bewehrungsstäbe auch dauerhaft in Betonbauteile eingebaut werden können.

Claims (18)

  1. Bewehrungsstab aus faserverstärktem Kunststoff,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Bewehrungsstab (1, 11) auf seiner Außenseite eine dünne metallische Umhüllung (4, 14) aufweist.
  2. Bewehrungsstab nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung (4, 14) geschlossen umläuft und den faserverstärkten Kunststoff (2, 12) gegenüber der alkalischen und feuchten Umgebung abschirmt.
  3. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die metallische Umhüllung (4, 14) aus einer Metallfolie, insbesondere einer Edelstahlfolie besteht.
  4. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die metallische Umhüllung (4, 14) eine verlorene Form ist , die bei der Herstellung des Bewehrungsstabes (1, 11) verwendet wird.
  5. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die metallische Umhüllung (4, 14) aus einem streifenförmigen Platten- oder Folienmaterial hergestellt ist, das zur Herstellung der rohr- oder schlauchförmigen geschlossenen Umhüllung an seinen Längsrändern (15) miteinander verbunden ist.
  6. Bewehrungsstab nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Verbinden der Längsränder (15) durch Umfalzen, Prägen, Kleben, Schweißen oder dergleichen erfolgt.
  7. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die metallische Umhüllung aus einer Beschichtung besteht.
  8. Bewehrungsstab nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung eine Beschichtung der Herstellungsform für den faserverstärkten Kunststoff ist.
  9. Bewehrungsstab nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung eine Beschichtung des fertigen Kunststoff-Bewehrungs-stabes ist.
  10. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung eine strukturierte Außen- und/oder Innenfläche aufweist.
  11. Bewehrungsstab nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die strukturierte Außen- und/oder Innenfläche durch Prägen hergestellt ist.
  12. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Bewehrungsstab auf seiner Außenseite gerippt ausgeführt ist.
  13. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung (4, 14) aus einem metallischen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Edelstahl hergestellt ist.
  14. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung (4, 14) aus einem korrosionsbeständigem Material hergestellt ist.
  15. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung (4, 14) diffusionsdicht gegenüber insbesondere alkalischen Medien ist.
  16. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Umhüllung (4, 14) auf ihrer Außenseite beschichtet ist.
  17. Bewehrungsstab nach zumindest Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung aus einer Pulverbeschichtung und insbesondere aus Epoxidharz besteht.
  18. Bewehrungsstab nach zumindest Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Epoxidharzbeschichtung durch elektrostatisches Aufladen der metallischen Umhüllung, durch anschließendes Aufbringen des Epoxidharz in einer Pulververwirbelungskammer mit nachfolgender Wärmebehandlung hergestellt ist.
EP00102093A 1999-04-15 2000-02-03 Bewehrungsstab Expired - Lifetime EP1045081B1 (de)

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