EP2470732A1 - Bewehrungsmatte für eine armierte mörtel- oder spritzmörtelschicht auf einer unterlage sowie verfahren zu deren einbau und damit erstellte armierte mörtelbeschichtung - Google Patents

Bewehrungsmatte für eine armierte mörtel- oder spritzmörtelschicht auf einer unterlage sowie verfahren zu deren einbau und damit erstellte armierte mörtelbeschichtung

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EP2470732A1
EP2470732A1 EP10744836A EP10744836A EP2470732A1 EP 2470732 A1 EP2470732 A1 EP 2470732A1 EP 10744836 A EP10744836 A EP 10744836A EP 10744836 A EP10744836 A EP 10744836A EP 2470732 A1 EP2470732 A1 EP 2470732A1
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EP
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mortar
reinforcing mat
layer
reinforced
mat
Prior art date
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Withdrawn
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EP10744836A
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English (en)
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& P Clever Reinforcement Company Ag S
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S&P Clever Reinforcement Co AG
Original Assignee
S&P Clever Reinforcement Co AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T442/102—Woven scrim
    • Y10T442/107—Comprising at least two chemically different fibers

Definitions

  • the invention relates to a reinforcing mat for a reinforced mortar or Spritzmörtel für, as well as the method for installing such a reinforcing mat to achieve a reinforced mortar coating, especially on concrete surfaces.
  • Mortar coatings with reinforcements are widely used, inter alia, in the repair of structures of various kinds, especially of crack-affected concrete surfaces in civil engineering, especially in tunneling.
  • the fiber bundles are at least partially open for the penetration of flowable or pasty material, which hardens later.
  • the individual fibers of the strands are thereby embedded in the material and enclosed.
  • the mesh size is given as approx. 12mm and the tear strength as at least 20 kN / m, with a maximum elongation at break of 5%.
  • fibers that can absorb high tensile forces especially carbon fibers are suitable.
  • the costs of such carbon fibers are very high and are around CHF 30 per kg. Glass or polyester fibers cost only about CHF 1.50 per kg and are therefore cheaper by a factor of 20.
  • Hybrid gratings which comprise carbon fibers in a first direction and aramid fibers in the transverse direction thereto.
  • the Aramidfasem are however even more expensive than the carbon fibers, about twice as expensive, and therefore run such hybrid lattice contrary to the desire to achieve the highest possible cost as strong reinforcements, and only use carbon fibers so that they are really in a come on train loaded direction used.
  • the object of the invention is therefore to provide a reinforcement mat for a reinforced mortar or Spritzmörtel für on a substrate and a method for their installation, said reinforcing mat should be suitable for receiving large tensile forces in a particular direction for a strong reinforcement and At the same time, it should offer a decisive cost advantage over known reinforcement nets.
  • this reinforcing mat should be particularly resistant and thus long-lasting in a special version against alkaline components of the leveling layer or covering layer, in particular over Ca 3 Al 2 contained in the cement. Nevertheless, this reinforcement mat should be easily applied and installed on site at the construction site. It is also an object of the invention to provide a prepared by the process reinforced mortar coating with end anchoring in indicate solid ground.
  • a reinforcing mat for a reinforced mortar or Spritzmörtel harsh on a pad which is characterized in that the reinforcing mat encloses only in an excellent direction extending carbon fibers, which together with polyester or glass fibers in one or run in several other directions, forming a fabric, a scrim or a knit, which has a mesh size of at least 10mm, wherein the carbon fibers used each have a tensile modulus of more than 200 Giga-Pascal.
  • the object is further achieved by a method for installing a reinforcing mat according to claim 1 to 8 for creating a reinforced mortar or sprayed mortar layer on a substrate of predominantly concrete, renssch ridden with the following procedural:
  • a reinforced mortar coating created by the method according to claim 14, which is characterized in that its reinforcing mat is secured at least on one side of its tensile load by means anchored in the ground by means of dowels corrosion-resistant profile, which profile at least once wrapped by the reinforcement mat.
  • the reinforcing mat is shown in various embodiments and below their structure and their installation for creating a reinforced mortar or Spritzmörtel harsh described and explained. It shows:
  • Figure 1 A reinforcing mat as a fabric with carbon fibers running only in an excellent direction
  • Figure 2 A reinforcing mat as a scrim with only in an excellent direction extending carbon fibers
  • FIG. 3 shows a reinforcing mat as a knitted fabric with carbon fibers extending only in an excellent direction
  • Figure 4 A reinforcing mat rolled for storage and transport
  • FIG. 5 shows a reinforced sprayed mortar layer on a wall shown in perspective, in a cross section
  • FIG. 6 an end anchoring by means of an end anchoring profile
  • FIG. 7 An end anchoring of the reinforcement mat by means of
  • FIG. 1 is shown in a first variant, as this reinforcing mat 11 may be executed. It is a tissue.
  • the warp yarns 1 are made of "continuous" carbon fibers, while in the process of making the fabric, the weft yarns 2 are transversely introduced, in the form of inexpensive glass fibers or polyester fibers,
  • the fabric can be rolled up into a roll and the carbon or carbon fibers then run always in only one excellent direction, namely in the unwinding direction, while the fabric stabilizing cheap fibers run transversely to the direction of unwinding of such a fabric roll, so that the expensive carbon fibers are used only in an excellent direction compared to conventional reinforcing mats, namely in the direction of in which the tissue later is effectively claimed on train. In all other directions, only far cheaper stabilizing fibers are used.
  • the carbon fibers are so high tensile strength and offer train E modules from 230 to 240 Giga Pascal. These fibers are called rovings. They are fiber bundles or fiber strands of endless, untwisted, stretched fibers (filaments). If single filaments made of glass, aramid or carbon are summarized without rotation, one speaks first of a smooth filament yarn, and from a certain strength (fineness> 68 tex) of a roving. Such rovings are named after their filament count or their length weight (Tex number). For the filament designation, the number is given in full 1000 filaments (1k). Typical delivery forms are: 1k (1000 filaments), and also 3k, 6k, 12k and 24k filaments. The Tex number has the unit g / km.
  • the laid-in weft woven glass or polyester fibers can thereby alternately run over the approximately 1.6cm spaced apart warp fibers 1 made of carbon fibers and drive under, or two or more warp threads run over 1 and afterwards undercut again two or more warp threads 1 to to minimize their bending.
  • the next following weft thread 2, so the next parallel running fiber can also drive under two or more warp threads 1 made of carbon fiber in the shot and afterwards run over the same number of warp fibers 1 again.
  • the changes from running over to driving under the warp threads 1 can be offset from shot to shot to the stability of the To increase tissue.
  • the tissue is subsequently coated, as will be described later.
  • the main advantage of such a reinforcing mat 11 is that the train-arm ierenden carbon fibers extend exclusively in the direction necessary for this purpose, namely in the direction of the warp threads 1 of the fabric, and in other directions, which are not claimed on the building to train, be completely saved.
  • the same cost for the carbon fibers thus twice as many carbon fibers can be used in Wer-Armleitersraum, that is compared to a reinforcing mat 11, in which, as is conventionally practiced all fibers are made of carbon fibers, smooth half of the same can be saved and by cheap polyester or glass fibers, which are completely sufficient for the stress in the transverse direction to the train reinforcement. They only have the function of holding the carbon fibers in place until the mortar is installed and cured.
  • FIG. 3 shows a reinforcing mat 11 in the form of a knitted fabric 6 as a carrier for the pull-reinforcing carbon fibers 3, which then run only in an excellent direction.
  • Such knitted fabric 6 is available in mat form and has irregularly large voids or passages of a few to a few millimeters in size.
  • the individual carbon fiber sections 3 can be placed parallel to each other on such a knitted fabric 6 and laminated, or parallel to each other through the flat lying fabric 6 are plugged so that they are held in place by frictional force.
  • the knit 6 thus serves only to hold the Switzerlandarmierenden carbon fiber sections 3 until this reinforcement mat 11 is installed in the hardening mortar.
  • a reinforcement mat 11 produced in this way can be rolled around the course axis of the weft threads 2 contained in it, running parallel to one another, that is to say the plastic fibers.
  • the transverse thereto extending carbon fibers 3 and the warp threads 1 can be rolled up virtually endless and thus almost any length of reinforcing mats 11 can be made with the train-armoring carbon fibers 3 running in their longitudinal direction.
  • These rollers 8 offer the advantage that they can be compactly stored and transported.
  • Figure 5 shows a sprayed mortar layer on a wall 7, which is shown in perspective, wherein its structure is shown in front of the picture in a cross section, and wherein said sprayed mortar layer is reinforced with an inventive reinforcement mat 11.
  • the base 9 to be finished which consists predominantly of concrete, is first roughened by means of sand blasting, by means of water-jet machining or by means of milling. Thereafter, the application of a leveling layer 10 made of cementitious mortar on this roughened surface.
  • a plastic-coated cementitious mortar can be used.
  • the application of this leveling layer 10 from 0.5 cm to 1 cm thickness can be done by wet or dry spraying, or the mortar is applied manually or by machine.
  • the wet mortar is pumped by means of a pump in a hose to a nozzle where, with the addition of compressed air, the mortar is accelerated and sprayed on.
  • the mortar is dry and powdered pumped to the nozzle, where then pressurized water is added, and the mortar is detected by the water jet injected at high speed on the surface to be coated, which is mainly used in tunneling.
  • the cover layer 12 is produced again by manually applying or mechanically spraying identical cementitious mortar onto the still wet, not yet set armored leveling layer 10. Overall, then the total thickness of such a created Spritzmörtel für of leveling layer 10 and top layer 12 is about 0.5cm - 3.0cm.
  • the reinforcing mat 11 may additionally be mechanically fastened to the base 9 by means of holding nails 13 when it is laid in the leveling layer 10.
  • the setting of the retaining nails 13 is advantageously carried out pneumatically, by means of a compressed air system.
  • the carbon fibers 3 used may be open carbon fiber bundles, so that their fiber interstices and capillaries are therefore not filled by binders or adhesives or are blocked.
  • the flowable or paste-like coating composition that is normally the concrete or plastic-coated mortar penetrate into the fiber interstices and form a micro-toothing after curing with the fiber structure, i. create a highly effective form fit.
  • the adhesion promoter is expediently chosen in its composition so that it simultaneously causes an increase in the capillary action and thus supports the penetration of the coating material into the fiber interstices.
  • the fiber material of the reinforcing mat can be protected against attack by aggressive, especially alkaline components of the leveling layer or cover layer, in particular against Ca 3 A ⁇ contained in the cement .
  • a reinforcement mat whether it is a fabric, a scrim or a knit, can be equipped with a special coating for this purpose.
  • Styrene-butadiene rubber SBR is particularly suitable, this abbreviation being derived from the English term "Styrene Butadiene Rubber.” It is a copolymer of 1,3-butadiene and styrene.
  • SBR usually contains 23.5% of styrene and .alpha 76.5% butadiene At higher styrene content, the rubber becomes thermoplastic but remains crosslinkable, so if the reinforcement mat is soaked in an SBR bath, all the fibers are intimately encased in this latex-type synthetic rubber and are free of any chemicals present in the cement Moreover, it is very advantageous if, during the coating process, it is sprinkled with amorphous silicate (fly ash) after leaving the bath, or if such fly ash is added to the bath, so that the Excess lime Ca of the lime mortar with the SiO 2 of the fly ash to a calcium silicate hydrate connects un d such an increased adhesion in the mortar is created by a resulting effective gearing.
  • amorphous silicate fuly ash
  • such a reinforcement mat 11 is rolled off the roll in the form of a braid or fabric or knitted fabric on the preparatory leveling layer 10, and indeed - and this is very important - running in the carbon fibers 3 in that direction, in which the sprayed mortar layer is subjected to tension.
  • the used spray mortar may be suitable for the hard base concrete, or on the other hand can plaster for soft substrates such as masonry Bricks, limestone, resp. historic buildings are used.
  • Reinforcing mats of the inventive type have a high tensile strength, but are easy and labor-saving to cut, lay and fasten. They are adaptable in terms of the substrate shape and can even be folded harmlessly at edges and corners.
  • a cover layer 12 is applied, which also consists of sprayed mortar or plaster and can be applied in a similar manner as the leveling layer.
  • the cover layer 12 forms the outer end of the coating.
  • a further layer can be equipped with reinforcing mats, or even a plurality of the same can be provided, for example with a certain protective function.
  • the cover layer often has a thickness between 5 and 30 mm in practice.
  • the reinforcing mats presented here can be anchored end-to-end in various ways. In some applications, the reinforcement mats are wrapped around an object, such as a pillar, or they are laid around corners. On flat surfaces, a sufficient overlap with a firm base is carried out for anchoring, so that the reinforcement mat is embedded over a sufficient area in the sprayed mortar.
  • a conventional reinforcing mat which has carbon fibers in the transverse direction, must be overlapped with the solid surface at least over 65cm (without safety values), ie with safety values about 100cm, so that the forces can be transferred into the mortar. Since grid tracks are produced in widths of 1.5 - 4 m, this overlap is very high and means large material losses. Especially these often necessary large overlaps show that then the carbon fibers, which are embedded transversely to the pulling direction, functionally lost and still cost a lot of money.
  • the presented reinforcement mat with unidirectional a great saving exclusively in the later direction of the tensile force carbon fibers.
  • several layers of reinforcing mats are laid, which are each end brought to an overlap with the solid ground, so that the savings even multiplied.
  • FIG. 6 In order to strengthen the end anchoring, if about the place for a large-scale end-side embedding missing, special anchoring elements can be laid.
  • Such an end anchorage is shown in Figure 6 in a cross section. This consists of a profile 8, which is embedded in the sprayed mortar layer 10 after this profile 8 has been wrapped by the reinforcing mat 11 one or more times. It is best to use a profile 8 made of corrosion resistant material, such as a composite material or aluminum and of about 8mm thickness and 40mm width, which can then be cut and laid in handy sections of any length. The edges of these profiles 8 should not fall below a radius of 2mm, so that the carbon fibers 3 are not bent too much.
  • a layer of sprayed mortar 10 on the substrate 9, that is applied to the support base and the reinforcement mat 11 is applied to the still soft, wet sprayed mortar 10 and fixed, where necessary with nails 13.
  • the profile 8 in the Curled end portion of the reinforcement mat 11 and the mat is tensioned afterwards.
  • the profile 8 has holes 15 through which a concrete dowel 14 is then placed in the base 9 in order to anchor the profile 8 firmly to the support base, while tensioning the reinforcement mat 11.
  • the wrapped profile 8 is completely overmoulded with sprayed mortar 10, so that it is then firmly embedded in the same, in addition to its mechanical anchoring in the base 9.
  • a reinforcing mat with a fiber weight of 200 g / m and a tensile strength (break) of 4300 N / mm 2 was placed in a third sprayed mortar plate, and then sprayed again with 2 cm and then again laid in such a reinforcement mat, and this then over-injected with another 4cm to a thickness of the mortar plate of 8cm.
  • These three specimens were stored dry for 28 days. Then their working capacity was measured, that is, the integral of the deflection with increasing load to break (force times way).
  • the steel reinforcement yielded 800 joules, the variant with a single reinforcing mat 626 joules, and those with two reinforcing mats 1064 joules.
  • the anchoring of the reinforcing nets in these spray mortar plates is too low because of their small size.
  • the anchoring area is a multiple.
  • a work volume of 1000 to 1200 Joule can be expected with a single reinforcement mat, at least considerably more than with a steel reinforcement with a grid of 0 6mm steels and a mesh size of 150mm!
  • such a reinforcement mat is much lighter and much easier to lay than a steel reinforcing mesh.
  • the durability of the reinforcement mat in the sprayed mortar is virtually unlimited, especially if it is SBR-coated, as opposed to a steel reinforcement, where corrosion is always an issue.
  • a hard sprayed mortar is not desirable on a soft base (masonry).
  • the sprayed mortar serves to introduce the forces from the carbon fiber reinforcement into the supporting base.
  • the introduction of forces into the base is only possible if the tensile strength of the base is strong enough.
  • the tensile strength of the base is decisive for how much Glaskarfte can be initiated because the tensile forces of the sprayed mortar and the connecting joint are normally always higher than those of the base. Accordingly, the spray mortar is matched to the quality of the base.
  • the tensile strength of concrete determined with a Haftzug réelle, is usually 1.2 - 5.0 N / mm 2 .
  • the tensile modulus of a concrete is usually between 20-35 GPa.
  • a cement-based spray mortar modified with synthetic fibers and / or other additives is used on this hard base.
  • the sprayed mortar has the following quality characteristics: Tensile strength 3 - 10 N / mm 2 , tensile elastic modulus 20 - 30 GPa.
  • the tensile strength of the masonry determined with a Haftzug réelle, on the other hand is usually> 0.3 - 1.0 N / mm 2 .
  • a spray mortar based on cement or lime with appropriate additives is used accordingly.
  • this sprayed mortar has the following quality characteristics: tensile strength 1 - 5 N / mm 2 , tensile modulus 8 - 20 GPa. Particularly sensitive must be handled with historical masonry. This usually has a tensile strength of just over 0.3 N / mm 2.
  • a spray mortar based on hydraulic lime is used with appropriate additives accordingly.
  • this sprayed mortar has the following quality characteristics: tensile strength 0.5 - 3 N / mm 2 , tensile modulus 2 - 15 GPa.
  • the anchoring element in Shape of a profile 8 made of aluminum or composite material is wrapped in the edge region of the reinforcing mat 11 and afterwards anchored to the solid substrate 9, be it concrete, wood or steel, with strong dowels 14 or screws.
  • This anchoring initiates forces solely by the additional contact pressure.
  • an anchoring element preferably a perforated aluminum profile
  • the reinforcement mat 11 is incorporated into the wet sprayed mortar 10. In the wet state, the anchoring element, namely the profile 8 is applied, and the sprayed mortar 10 thus anchored with pressure against the reinforcing mat 11.
  • the reinforcing element is covered wet in wet with the identical sprayed mortar 10. It is understood that such reinforcing mats 11 can be laid crosswise superimposed and covered with sprayed mortar 10 to initiate tensile forces of any direction in the building or the substrate 9.

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Abstract

Diese Bewehrungsmatte (11) dient für eine armierte Mörtel oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9). Sie schliesst als Besonderheit einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufende Kohlefasern (3) ein, und zusammen mit billigen Stabilisierungsfasern (4) aus Glas oder Polyester, die in einer oder mehreren anderen Richtungen verlaufen, bildet sie ein Gewebe, ein Gelege oder ein Gewirk. Die Maschengrösse liegt bei wenigstens 10 mm, wobei die eingesetzten Kohlefasern (3) je ein Zug-E-Modul von mehr als 200 Giga-Pascal aufweisen. Sie wird verlegt durch folgende Verfahrensschritte: a) Aufrauen der Oberfläche der Unterlage (9); b) Aufbringen einer Ausgleichsschicht (10) aus zementösem Mörtel auf die raue Oberfläche der Unterlage (9); c) Befestigung der Bewehrungsmatte (11) durch Eindrücken derselben in die nasse, noch nicht abgebundene Ausgleichsschicht (10); d) Aufbringen einer Deckschicht (12) aus dem identischen zementösen Mörtel in die nasse, noch nicht abgebundene, armierte Ausgleichsschicht (10).

Description

BEWEHRUNGSMATTE FÜR EINE ARMIERTE MÖRTEL- ODER SPRITZMORTELSCHICHT AUF EINER UNTERLAGE SOWIE VERFAHREN ZU DEREN EINBAU UND DAMIT ERSTELLTE ARMIERTE
MÖRTELBESCHICHTUNG
[0001] Die Erfindung betrifft eine Bewehrungsmatte für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht, sowie auch das Verfahren zum Einbau einer solchen Bewehrungsmatte zur Erzielung einer armierten Mörtelbeschichtung, insbesondere auf Betonoberflächen. Mörtelbeschichtungen mit Armierungen finden breite Anwendung, unter anderem bei der Instandstellung von Bauwerken verschiedenster Art, insbesondere von rissbefallenen Betonoberflächen im Hoch- und Tiefbau, vor allem auch im Tunnelbau.
[0002] Aus der EP-A-O 106 986 sind Mörtel für Beschichtungen mit gitterförmiger textiler Armierung bekannt, bei denen diese Armierungen beabsichtigt weichelastisch ausgebildet sind, also einen niedrigen E-modul haben. Dadurch soll eine Neigung zur Rissbildung in der Aussenschicht infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung bezüglich der Armierung vermieden werden. Diese Mörtel und ihre Armierungen sind insbesondere für Oberbeschichtungen von Hartschaumplatten in Aussendämmsystemen bestimmt, jedoch für tragfähige oder stärkeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzte Beschichtungen, z.B. für solche zur Rissüberbrückung an tragenden Betonbauten, kaum geeignet. [0003] Eine Weiterbildung einer solchen Armierung und das Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung gehen aus der EP 0 732 464 hervor. Das dort gezeigte Armierungsnetz besteht aus einem Gewebe oder Geflecht aus Fasersträngen. Die Faserbündel sind für das Eindringen von fliessfähigem oder pastösem Material, das später aushärtet, mindestens teilweise offen ausgebildet. Die einzelnen Fasern der Stränge werden dadurch ins Material eingebettet und eingeschlossen. Die Maschenweite wird mit ca. 12mm angegeben und die Reissfestigkeit mit mindestens 20 kN/m, mit einer Reissdehnung von höchstens 5%. Als Fasern, die hohe Zugkräfte aufnehmen können, eignen sich vorallem Kohlefasern. Die Kosten solcher Kohlefasern sind aber sehr hoch und liegen bei ca. CHF 30.- pro kg. Glas- oder Polyesterfasern kosten hingegen bloss etwa CHF 1.50 pro kg und sind daher um den Faktor 20 billiger.
[0004] Es sind Hybrid-Gitter bekannt, welche Kohlenstoff-Fasern in einer ersten Richtung aufweisen, und in der Querrichtung dazu Aramidfasern. Die Aramidfasem sind allerdings sogar noch teurer als die Kohlefasern, etwa doppelt so teuer, und deshalb laufen solche Hybrid-Gitter dem Bestreben zuwider, mit möglichst tiefen Kosten möglichst starke Armierungen zu erzielen, und dabei Kohlefasern nur so einzusetzen, dass diese auch wirklich in einer auf Zug belasteten Richtung zum Einsatz kommen.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Bewehrungsmatte für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage sowie ein Verfahren zu deren Einbau anzugeben, wobei diese Bewehrungsmatte für die Aufnahme grosser Zugkräfte in einer bestimmten Richtung für eine starke Bewehrung geeignet sein soll und gleichzeitig einen entscheidenden Kostenvorteil gegenüber bekannten Bewehrungsnetzen bieten soll. Ausserdem soll diese Bewehrungsmatte in einer speziellen Ausführung gegen alkalische Bestandteile der Ausgleichsschicht oder Deckschicht, insbesondere gegenüber im Zement enthaltenem Ca3AI2 besonders widerstandfähig und somit lange haltbar sein. Trotzdem soll diese Bewehrungsmatte vor Ort auf der Baustelle einfach appliziert und verbaut werden können. Weiter ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine nach dem Verfahren erstellte armierte Mörtel-Beschichtung mit Endverankerung in festem Untergrund anzugeben.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst von einer Bewehrungsmatte für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage, die sich dadurch auszeichnet, dass die Bewehrungsmatte einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufende Kohlefasern einschliesst, die zusammen mit Polyester- oder Glasfasern, die in einer oder mehreren anderen Richtungen verlaufen, ein Gewebe, ein Gelege oder ein Gewirk bilden, welches eine Maschengrösse von wenigstens 10mm aufweist, wobei die eingesetzten Kohlefasern je ein Zug-E- Modul von mehr als 200 Giga-Pascal aufweisen.
[0007] Die Aufgabe wird weiter gelöst von einem Verfahren zum Einbau einer Bewehrungsmatte nach Anspruch 1 bis 8 zur Erstellung einer armierten Mörteloder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage aus vorwiegend Beton, mit folgenden Verfah renssch ritten :
a) Aufrauen der Oberfläche,
b) Aufbringen einer Ausgleichsschicht aus zementösem Mörtel auf die raue Oberfläche,
c) Befestigung der Bewehrungsmatte durch Eindrücken derselben in die nasse, noch nicht abgebundene Ausgleichsschicht,
d) Aufbringen einer Deckschicht aus dem identischen zementösen Mörtel in die nasse, noch nicht abgebundene, armierte Ausgleichsschicht.
[0008] Schliesslich wird die Aufgabe gelöst von einer armierten Mörtelbeschichtung, erstellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 14, die sich dadurch auszeichnet, dass ihre Bewehrungsmatte mindestens auf einer Seite ihrer Zugbelastung mittels eines im Untergrund mittels Dübeln verankerten korrosionsbeständigen Profils gesichert ist, welches Profil mindestens einmal von der Bewehrungsmatte umwickelt ist.
[0009] In den Zeichnungen wird die Bewehrungsmatte in verschiedenen Ausführungen dargestellt und nachfolgend wird ihr Aufbau und ihr Einbau zum Erstellen einer armierten Mörtel- oder Spritzmörtelschicht beschrieben und erklärt. Es zeigt:
Figur 1 : Eine Bewehrungsmatte als Gewebe mit einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasem;
Figur 2: Eine Bewehrungsmatte als Gelege mit einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasern;
Figur 3: Eine Bewehrungsmatte als Gewirk mit einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasern;
Figur 4: Eine Bewehrungsmatte gerollt für die Lagerung und den Transport;
Figur 5: Eine armierte Spritzmörtelschicht auf einer in Perspektive dargestellten Wand, in einem Querschnitt darstellt;
Figur 6: Eine Endverankerung mittels Endverankerungs-Profil;
Figur 7: Eine Endverankerung der Bewehrungsmatte mittels
Endverankerungs-Profil in einer Gebäudeecke.
[0010] In Figur 1 ist in einer ersten Variante gezeigt, wie diese Bewehrungsmatte 11 ausgeführt sein kann. Es handelt sich um ein Gewebe. Die Kettfäden 1 bestehen aus„endlosen" Kohlefasern, während in diese hinein beim Herstellen des Gewebes die Schussfäden 2 in Querrichtung eingetragen werden, in Form von kostengünstigen Glasfasern oder Polyesterfasern. Das Gewebe kann zu einer Rolle aufgerollt werden und die Karbon- oder Kohlefasern verlaufen dann stets nur in einer ausgezeichneten Richtung, nämlich in der Abrollrichtung, während die das Gewebe stabilisierenden billigen Fasern quer zur Abrollrichtung einer solchen Geweberolle verlaufen. Damit werden die teuren Kohlefasern im Vergleich zu herkömmlichen Bewehrungsmatten einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufend eingesetzt, nämlich in der Richtung, in welcher das Gewebe später effektiv auf Zug beansprucht wird. In allen anderen Richtungen kommen bloss weit billigere Stabilisierungsfasern zum Einsatz.
[0011] Die Kohlefasern sind ja hoch zugfest und bieten Zug-E-Module von 230 bis 240 Giga-Pascal. Bei diesen Fasern spricht man von sogenannten Rovingen. Es sind Faserbündel oder Faserstränge von endlosen, unverdrehten, gestreckten Fasern (Filamente). Werden Einzelfilamente aus Glas, Aramid oder Kohlenstoff ohne Drehung zusammengefasst, spricht man zuerst von einem glatten Filamentgarn, und ab einer gewissen Stärke (Feinheit > 68 tex) von einem Roving. Solche Rovings werden nach ihrer Filamentanzahl oder ihrem Längengewicht (Tex-Zahl) bezeichnet. Bei der Filament-Bezeichnung wird die Anzahl in vollen 1000 Filamenten (1k) angegeben. Übliche Lieferformen sind: 1k (1000 Filamente), und ebenfalls 3k, 6k, 12k und 24k Filamente. Die Tex-Zahl hat die Einheit g/km. Sie hängt von der Dichte des verwendeten Materials ab. Ein 12k Kohlenstofffaser- Roving hat ein Längengewicht von etwa 800 tex. Übliche solche 800er-Rovinge wiegen daher 800 Gramm pro Kilometer oder 0.8 Gramm pro Laufmeter. Aus zwei 800er-Rovingen entsteht ein 1600er-Roving mit dann 1.6 Gramm pro Laufmeter etc. Für übliche Spritzmörtelbewehrungen bringt man ca. 200 Gramm Kohlefasern pro m2 ein. Das ergibt dann beim Einsatz eines Doppelfadens aus 2 x 1600- Rovingen entsprechend 2 x 1.6 Gramm pro Laufmeter = 3.2 Gramm pro Laufmeter. Daher: 200 gr./m2 geteilt durch 3.2 gr./m = 62,5 Abschnittstücke/m, was also auf einen Meter einen Abstand von Roving zu Roving von 1.6cm als Maschenweite ergibt, denn 1.6cm x 62.5 = 100cm.
[0012] Die im Schuss verlegten eingewobenen Glas- oder Polyesterfasern können dabei abwechslungsweise die mit ca. 1.6cm beabstandeten Kettfasern 1 aus Kohlefasern überfahren und unterfahren, oder auch jeweils zwei oder mehr Kettfäden 1 überfahren und hernach wieder zwei oder mehr Kettfäden 1 unterfahren, um ihre Biegung zu minimieren. Der nächstfolgende Schussfaden 2, also die nächstfolgende parallel verlaufende Faser kann gleichfalls zwei oder mehr Kettfäden 1 aus Kohlefaser im Schuss unterfahren und hernach wieder die gleiche Zahl von Kettfasern 1 überfahren. Die Wechsel von Überfahren zu Unterfahren der Kettfäden 1 können von Schuss zu Schuss versetzt sein, um die Stabilität des Gewebes zu erhöhen. Das Gewebe wird hernach beschichtet, wie später noch beschrieben wird. Hauptvorteil einer solchen Bewehrungsmatte 11 ist, dass die Zug-arm ierenden Kohlefasern ausschliesslich in der hierfür nötigen Richtung verlaufen, nämlich in Richtung der Kettfäden 1 des Gewebes, und in anderen Richtungen, die am Bauwerk nicht auf Zug beansprucht werden, komplett eingespart werden. Bei gleichen Kosten für die Kohlefasern können somit doppelt soviele Kohlefasern in Zug-Armierungsrichtung eingesetzt werden, das heisst im Vergleich zu einer Bewehrungsmatte 11, bei welcher wie herkömmlich praktiziert alle Fasern aus Kohlefasern bestehen, können glatt die Hälfte derselben eingespart werden und durch billige Polyester- oder Glasfasern ersetzt werden, welche für die Beanspruchung in Querrichtung zur Zug-Armierung völlig ausreichend sind. Sie haben nur die Funktion, die Kohlefasern bis zum Einbau und der Aushärtung des Mörtels in ihrer Lage festzuhalten.
[0013] Die Figur 2 zeigt eine Bewehrungsmatte 11 in Form eines Geleges mit einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasern 3. Hier werden also auf einer Reihe von parallel verlegten Kohlefasern 3 quer zu denselben verlaufend die Glas- oder Polyesterfäden oder -fasern 4 aufgelegt - daher der Begriff „Gelege" - und aufkaschiert. Die Glas- oder Polyesterfasern 4 dienen einzig für das Halten der Kohlfasem 3 an Ort und Stelle innerhalb des Geleges für die spätere Zug-Armierung. Es wird der gleiche Effekt für die Zugarmierung erzielt wie mit einem Gewebe. Auch ein solches Gelege, bei welchem die Kreuzungspunkte 5 von Kohlefasern 3 und Kunststoff-Fasern 4 verklebt werden, kann hernach beschichtet werden, wie das noch beschrieben wird.
[0014] Die Figur 3 zeigt schliesslich eine Bewehrungsmatte 11 in Form eines Gewirkes 6 als Träger für die Zug-armierenden Kohlefasem 3, die dann einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufen. Ein solches Gewirk 6 ist in Mattenform erhältlich und weist unregelmässig grosse Leerräume oder Durchgänge von wenigen bis einigen Millimetern Grosse auf. Die einzelnen Kohlefaser-Abschnitte 3 können parallel zueinander verlaufend auf ein solches Gewirk 6 aufgelegt und aufkaschiert werden, oder aber parallel zueinander verlaufend durch das flach liegende Gewirk 6 gesteckt werden, sodass sie darin durch Reibkraft in ihrer Lage festgehalten sind. Das Gewirk 6 dient also bloss zum Festhalten der Zugarmierenden Kohlefaser-Abschnitte 3, bis diese Bewehrungsmatte 11 im aushärtenden Mörtel verbaut ist.
[0015] Wie die Figur 4 zeigt, kann eine solchermassen hergestellte Bewehrungsmatte 11 um die Verlaufachse der in ihr enthaltenen, parallel zueinander verlaufenden Schussfäden 2, das heisst der Kunststoff-Fasern, gerollt werden. Damit können aso die quer dazu verlaufenden Kohlefasern 3 bzw. die Kettfäden 1 praktisch endlos aufgerollt werden und somit können fast beliebig lange Bewehrungsmatten 11 mit den Zug-armierenden Kohlefasern 3 in ihrer Längsrichtung verlaufend hergestellt werden. Diese Rollen 8 bieten den Vorteil, dass sie kompakt gelagert und transportiert werden können.
[0016] Die Figur 5 zeigt eine Spritzmörtelschicht an einer Wand 7, die in Perspektive dargestellt ist, wobei ihr Aufbau vorne im Bild in einem Querschnitt gezeigt ist, und wobei diese Spritzmörtelschicht mit einer erfindungsgemässen Bewehrungsmatte 11 armiert ist. Zum Einbau der Bewehrungsmatte 11 wird zunächst die auszurüstende Unterlage 9, die vorwiegend aus Beton besteht, mittels einer Sandstrahlung, mittels Wasserstrahl-Bearbeitung oder mittels Anfräsung aufgeraut. Hernach erfolgt das Aufbringen einer Ausgleichsschicht 10 aus zementösem Mörtel auf diese aufgeraute Oberfläche. Je nach Bedarf kann ein Kunststoff-vergüteter zementöser Mörtel eingesetzt werden. Das Aufbringen dieser Ausgleichsschicht 10 von 0.5cm bis 1cm Stärke kann im Nass- oder Trocken-Spritzverfahren erfolgen, oder der Mörtel wird manuell oder maschinell aufgetragen. Im Nass-Spritzverfahren wird der nasse Mörtel mittels einer Pumpe in einem Schlauch zu einer Düse gepumpt, wo unter Zugabe von Druckluft der Mörtel beschleunigt und aufgespritzt wird. Beim Trockenspritzverfahren hingegen wird der Mörtel trocken und pulverförmig bis zur Düse gepumpt, wo dann Druckwasser zugegeben wird, und der Mörtel vom Wasserstrahl erfasst mit hoher Geschwindigkeit auf die zu beschichtende Fläche gespritzt wird, was vor allem im Tunnelbau zum Einsatz kommt. Jedenfalls solange die aufgebrachte Ausgleichsschicht 10 noch nass ist, das heisst noch nicht ausgehärtet und somit weich ist, wird die Bewehrungsmatte 11 , hier mit horizontal verlaufenden Kohlefasern 3, in diese Ausgleichsschicht hineingedrückt, wodurch sie darin sicher gehalten ist. Hernach wird durch wiederum manuelles Aufbringen oder maschinelles Aufspritzen von identischem zementösen Mörtel auf die immer noch nasse, noch nicht abgebundene armierte Ausgleichsschicht 10 die Deckschicht 12 erzeugt. Insgesamt beträgt dann die Gesamtstärke einer solchermassen erstellten Spritzmörtelschicht aus Ausgleichschicht 10 und Deckschicht 12 ca. 0.5cm - 3.0cm. Optional kann die Bewehrungsmatte 11 zusätzlich mittels Haltenägeln 13 mechanisch an der Unterlage 9 befestigt werden, wenn sie in die Ausgleichsschicht 10 verlegt wird. Das Setzen der Haltenägel 13 erfolgt vorteilhaft pneumatisch, mit Hilfe einer Druckluftanlage.
[0017] Die eingesetzten Kohlefasern 3 können offene Kohlefaserbündel sein, sodass deren Faserzwischenräume und Kapillaren also nicht durch Bindemittel oder Klebstoffe ausgefüllt werden oder versperrt sind. Infolgedessen kann die fliessfähige oder pastöse Beschichtungsmasse, das heisst im Normalfall der Beton oder kunststoffvergütete Mörtel in die Faserzwischenräume eindringen und nach dem Aushärten mit dem Fasergefüge eine Mikroverzahnung bilden, d.h. einen hochwirksamen Formschluss erzeugen. Ausserdem ergibt sich schon bei einigermassen geeigneter Materialauswahl zwischen Beschichtungsmasse und Faseroberfläche eine beachtliche Stoffschlusshaftung, etwa durch Beschichtung oder Imprägnierung der Fasern, insbesondere mit einem wasserlöslichen Haftvermittler auf Polymerbasis. Der Haftvermittler wird in seiner Zusammensetzung zweckmässig so gewählt, dass er gleichzeitig eine Verstärkung der Kapillarwirkung bewirkt und damit das Eindringen der Beschichtungsmasse in die Faserzwischenräume unterstützt.
[0018] Ausreichend grosse Lücken oder Durchtrittsflächen in der Armierung sind für die Bildung einer unmittelbaren, stoffschlüssigen Verbindung zwischen Ausgleichschicht und Deckschicht wesentlich. Durch die Beton-Betonbindung im Maschenbereich und durch die Beton-Faserbündelbindung werden hohe Schubspannungen infolge Sehwindung und thermischer Dehnung sicher übertragen und damit Rissbildungen in der Oberfläche auch unter schwierigen Bedingungen vermieden. Mit der Armierungs- bzw. Bewehrungsmatte mit einer Reissfestigkeit von mindestens 20 kN/m und einer Reissdehnung von höchstens 5% kann die Gesamtbeschichtung auch beachtliche statische Funktionen übernehmen.
[0019] Das Fasermaterial der Bewehrungsmatte kann gegen den Angriff durch aggressive, insbesondere alkalische Bestandteile der Ausgleichsschicht oder Deckschicht geschützt werden, insbesondere gegen im Zement enthaltenen Ca3A^. Eine solche Bewehrungsmatte, egal ob es sich um ein Gewebe, ein Gelege oder ein Gewirk handelt, kann hierzu mit einer speziellen Beschichtung ausgerüstet werden. Hierfür eignet sich besonders Styrol-Butadien-Kautschuk SBR, wobei diese Abkürzung von der englischen Bezeichnung„Styrene Butadiene Rubber" abgeleitet ist. Es handelt sich um ein Copolymer aus 1 ,3-Butadien und Styrol. SBR enthält üblicherweise 23,5% Styrol und 76,5% Butadien. Bei höherem Styrolgehalt wird der Kautschuk thermoplastisch, bleibt aber vernetzbar. Wird die Bewehrungsmatte in einem SBR-Bad getränkt, so werden alle Fasern innig von diesem latexartigen synthetischen Gummi umschlossen und sind keinerlei Chemikalien mehr ausgesetzt, welche im Zement vorkommen. Die verbauten Bewehrungsmatten sind somit unbeschränkt haltbar. Ausserdem ist es sehr vorteilhaft, wenn im Zuge der Beschichtung dieselbe nach dem Verlassen des Bades mit einem amorphen Silikat (Flugasche) bestreut wird, oder dem Bad gleich solche Flugasche beigemischt wird, damit sich beim Einbau der überschüssige Kalk Ca des Kalkmörtels mit dem SiO2 der Flugasche zu einem Kalziumsilikat- Hydrat verbindet und so eine erhöhte Haftung im Mörtel durch eine entstehende effektive Verzahnung entsteht.
[0020] In der praktischen Anwendung wird auf die vorbereitende Ausgleichsschicht 10 eine solche Bewehrungsmatte 11 ab Rolle in Form eines Geflechts oder Gewebes oder Gewirkes abgerollt, und zwar - und das ist sehr wichtig - mit in den Kohlefasern 3 in jener Richtung verlaufend, in welcher die Spritzmörtelschicht auf Zug beansprucht wird. Der zum Einsatz kommende Spritzmörtel kann für den harten Traggrund Beton geeignet sein, oder andererseits kann Putzmörtel für weiche Traggründe wie Mauerwerk aus Backsteinen, Kalksandstein, resp. historische Bausubstanz eingesetzt werden. Bewehrungsmatten der erfindungsgemässen Art haben eine hohe Zugfestigkeit, sind jedoch einfach und arbeitssparend zuzuschneiden, zu verlegen und zu befestigen. Sie sind hinsichtlich der Untergrundform anpassungsfähig und können an Kanten und Ecken sogar schadlos geknickt werden. Nach dem Anbringen der Bewehrungsmatte 11 wird eine Deckschicht 12 aufgebracht, die ebenfalls aus Spritzmörtel oder Putzmörtel besteht und in entsprechender Weise wie die Ausgleichsschicht aufgetragen werden kann. Im Beispiel bildet die Deckschicht 12 den äusseren Abschluss der Beschichtung. Gegebenenfalls kann aber ohne Weiteres eine weitere Schicht mit Bewehrungsmatten ausgerüstet werden, oder sogar eine Mehrzahl derselben kann vorgesehen werden, etwa mit bestimmter Schutzfunktion. Die Deckschicht weist in der Praxis oftmals eine Dicke zwischen 5 und 30mm auf.
[0021] Üblicher Spritzmörtel weist eine Zugfestigkeit von mehr als 1N/mm2 auf. Wird zum Beispiel eine Bewehrungsmatte von 1000mm Breite über eine Bandbreite von 100mm mit Spritzmörtel überspritzt, so ergibt das eine Einbettungsfläche von 1000mm x 100mm und entsprechend nimmt diese Einbettung Zugkräfte von mehr als 1000 x 100 = 105 N auf. Die hier vorgestellten Bewehrungsmatten können endseitig auf verschiedene Weise verankert werden. Bei einigen Applikationen werden die Bewehrungsmatten um ein Objekt gewickelt, etwa um eine Säule, oder sie werden um Ecken verlegt. Auf ebenen Flächen wird für die Verankerung eine hinreichende Überlappung mit einer festen Unterlage ausgeführt, sodass die Bewehrungsmatte über eine hinreichende Fläche im Spritzmörtel eingebettet ist. Eine herkömmliche Bewehrungsmatte, welche Kohlefasern in Querrichtung aufweist, muss im Minimum über 65cm mit dem festen Untergrund überlappt werden (ohne Sicherheitswerte), das heisst mit Sicherheitswerten ca. 100cm, damit die Kräfte in den Mörtel übertragen werden können. Da Gitterbahnen in Breiten von 1.5 - 4 m hergestellt werden, ist diese Überlappung sehr hoch und bedeutet grosse Materialverluste. Gerade diese oft nötigen grossen Überlappungen zeigen auf, dass dann die Kohlefasern, die quer zur Zugrichtung eingebettet werden, funktionell verloren gehen und trotzdem viel Geld kosten. Hier bringt die vorgestellte Bewehrungsmatte mit unidirektionalen ausschliesslich in die spätere Zugkraftrichtung verlaufenden Kohlefasern eine grosse Einsparung. Oftmals werden mehrere Lagen von Bewehrungsmatten verlegt, die je endseitig zu einer Überlappung mit dem festen Untergrund gebracht werden, sodass sich die Einsparung sogar multipliziert.
[0022] Um die endseitige Verankerung zu verstärken, wenn etwa der Platz für eine grossflächige endseitige Einbettung fehlt, können spezielle Verankerungselemente verlegt werden. Eine solche Endverankerung ist in Figur 6 in einem Querschnitt dargestellt. Diese besteht aus einem Profil 8, welches in die Spritzmörtelschicht 10 eingebettet wird, nachdem dieses Profil 8 von der Bewehrungsmatte 11 ein oder mehrmals umwickelt wurde. Am besten eignet sich ein Profil 8 aus korrosionsbeständigem Material, etwa aus einem Komposit- Material oder aus Aluminium und von ca. 8mm Stärke und 40mm Breite, welches dann in handliche Abschnitte beliebiger Länge zugeschnitten und verlegt werden kann. Die Kanten dieser Profile 8 sollten einen Radius von 2mm nicht unterschreiten, damit die Kohlefasern 3 nicht allzu sehr umgebogen werden. In der Praxis wird zunächst eine Schicht Spritzmörtel 10 auf die Unterlage 9, das heisst auf den Traggrund aufgetragen und die Bewehrungsmatte 11 wird auf den noch weichen, feuchten Spritzmörtel 10 aufgebracht und fixiert, wo nötig mit Nägeln 13. Hernach wird das Profil 8 in den Endabschnitt der Bewehrungsmatte 11 eingerollt und die Matte wird hernach gespannt. Das Profil 8 weist Löcher 15 auf, durch die dann ein Betondübel 14 in die Unterlage 9 gesetzt wird, um das Profil 8 fest mit dem Traggrund zu verankern, unter Spannen der Bewehrungsmatte 11. Hernach wird das umwickelte Profil 8 komplett mit Spritzmörtel 10 überspritzt, sodass es dann fest in demselben eingebettet ist, zusätzlich zu seiner mechanischen Verankerung in der Unterlage 9.
[0023] Mit Standard-Spritzmörtelplatten von 60cm x 60cm Grosse und 10cm Stärke wurden Belastungsproben durchgeführt, um einen Vergleich mit einer Stahlarmierung anzustellen. Die Spritzmörtelplatten wurden in Holzrahmen hergestellt. Nach Auffüllen mit Spritzmörtel auf eine Höhe von 5cm wurde ein Armierungsnetz aus Stahldrähten mit 0 6mm und einer Maschenweite von 150mm eingelegt und hernach mit weiteren 5cm Spritzmörtelschicht überspritzt. Einer zweiten solchen Spritzmörtelplatte wurde nach Auffüllen von 2cm Spritzmörtel eine Bewehrungsmatte mit einem Fasergewicht von 200g/m und einer Zugfestigkeit (Bruch) von 4300 N/mm2 eingelegt, und hernach wurde diese überspritzt bis zu einer Dicke der Spritzmörtelplatte von 8cm. In eine dritte Spritzmörtelplatte wurde nach Auffüllen von 2cm Spritzmörtel eine Bewehrungsmatte mit einem Fasergewicht von 200g/m und einer Zugfestigkeit (Bruch) von 4300 N/mm2 eingelegt, und hernach wieder diese mit 2cm überspritzt und dann abermals eine solche Bewehrungsmatte eingelegt, und diese dann mit weiteren 4cm bis zu einer Dicke der Spritzmörtelplatte von 8cm überspritzt. Diese drei Prüflinge wurden 28 Tage trockengelagert. Dann wurde ihr Arbeitsvermögen gemessen, das heisst das Integral über die Durchbiegung bei zunehmender Belastung bis zum Bruch (Kraft mal Weg). Die Stahlarmierung erbrachte 800 Joule, die Variante mit einer einzigen Bewehrungsmatte 626 Joule, und jene mit zwei Bewehrungsmatten 1064 Joule. Allerdings ist die Verankerung der Bewehrungsnetze in diesen Spritzmörtelplatten wegen ihrer kleinen Ausdehnung zu gering. In einem Tunnelgewölbe zum Beispiel beträgt die Verankerungsfläche ein Vielfaches. Unter solchen Bedingungen darf mit einer einzigen Bewehrungsmatte ein Arbeitsvolumen von 1000 bis 1200 Joule erwartet werden, jedenfalls wesentlich mehr als mit einer Stahlarmierung mit einem Gitter von 0 6mm Stählen und einer Maschenweite von 150mm! Dazu kommt aber, dass eine solche Bewehrungsmatte sehr viel leichter ist und sehr viel einfacher zu verlegen ist als ein Stahl-Armierungsnetz. Ausserdem ist die Haltbarkeit der Bewehrungsmatte im Spritzmörtel praktisch unbeschränkt, vor allem wenn sie SBR-beschichtet ist, im Gegensatz zu einer Stahlarmierung, wo Korrosion immer ein Thema ist.
[0024] Es ist ein Grundsatz des Bauwesens, dass Bauwerke von innen nach aussen weicher werden sollen. Entsprechend ist auf einem weichen Traggrund (Mauerwerk) ein harter Spritzmörtel nicht erwünscht. Der Spritzmörtel dient dazu, die Kräfte aus der Kohlefaserarmierung in den Traggrund einzuleiten. Die Einleitung der Kräfte in den Traggrund ist aber nur möglich, wenn die Zugfestigkeit des Traggrundes genügend stark ist. Konkret ist die Zugfestigkeit des Traggrundes massgebend dafür, wieviel Zugkäfte eingeleitet werden können, denn die Zugkräfte des Spritzmörtels und der Anschlussfuge sind im Normalfall immer höher als jene des Traggrundes. Entsprechend wird der Spritzmörtel auf die Qualität des Traggrundes abgestimmt. Die Zugfestigkeit von Beton, ermittelt mit einem Haftzuggerät, beträgt üblicherweise 1.2 - 5.0 N/mm2. Und der Zugelastizitätsmodul eines Betons liegt üblicherweise zwischen 20 - 35 GPa. Auf diesen harten Traggrund wird entsprechend ein Spritzmörtel auf Zementbasis allenfalls modifiziert mit Kunststofffasern oder/und anderen Zusätzen verwendet. Der Spritzmörtel weist im erhärteten Zustand folgende Qualitätsmerkmale auf: Zugfestigkeit 3 - 10 N/mm2, Zugelastizitätsmodul 20 - 30 GPa.
[0025] Die Zugfestigkeit des Mauerwerks, ermittelt mit einem Haftzuggerät, ist andrerseits üblicherweise > 0.3 - 1.0 N/mm2. Auf diesen weichen Traggrund wird entsprechend ein Spritzmörtel auf Zement- oder Kalkbasis mit entsprechenden Zusätzen verwendet. Dieser Spritzmörtel weist im erhärteten Zustand folgende Qualitätsmerkmale auf: Zugfestigkeit 1 - 5 N/mm2, Zugelastizitätsmodul 8 - 20 GPa. Besonders sensibel muss mit historischem Mauerwerk umgegangen werden. Solches hat meistens eine Zugfestigkeit von bloss etwas mehr als 0.3 N/mm2. Auf einen solchen weichen Traggrund wird entsprechend ein Spritzmörtel auf der Basis von hydraulischem Kalk mit entsprechenden Zusätzen verwendet. Dieser Spritzmörtel weist im erhärteten Zustand folgende Qualitätsmerkmale auf: Zugfestigkeit 0.5 - 3 N/mm2, Zugelastizitätsmodul 2 - 15 GPa.
[0026] Es ist von ausschlaggebender Bedeutung, dass die Kohlefaser- Armierungen, welche aussen oder innen auf ein bestehendes Mauerwerk mit einem Spritzmörtel appliziert werden, im benachbarten Bauteil verankert werden. Speziell bei seismischer Nachverstärkung werden Zugkräfte auch in Vertikalrichtung anfallen. Unter Erdbebeneinwirkung hebt sich das Bauwerk ab und dadurch kann bei zusätzlicher horizontaler Lasteinwirkung das Bauwerk frühzeitig versagen. Ein Mauerwerk, welches zwischen zwei Betonplatten (Bodenplatte sowie Decke) resp. zwischen Bodenplatte oder Fundament und einer Holzdecke liegt, wird mit dem Verankerungselement in den Anschlussbauteilen verankert. Die Figur 7 zeigt, wie so eine Verankerung realisiert wird, anhand einer Gebäudeecke, von oben im Grundriss gesehen. Das Verankerungselement in Form eines Profils 8 aus Aluminium oder Kompositmaterial wird in den Randbereich der Bewehrungsmatte 11 eingewickelt und hernach mit dem festen Untergrund 9, sei das Beton, Holz oder Stahl, mit starken Dübeln 14 oder Schrauben verankert. Diese Verdübelung leitet einzig durch den zusätzlichen Anpressdruck Kräfte ein. In dieser Weise kann über die ganze Breite des Kohlefasergitters ein solches Verankerungselement, vorzugsweise ein gelochtes Aluminiumprofil, mittels Verankerungsschrauben 14 in den Beton, in das Holz oder den Stahl appliziert werden. Die Bewehrungsmatte 11 wird in den nassen Spritzmörtel 10 eingearbeitet. Im nassen Zustand wird das Verankerungselement, nämlich das Profil 8 appliziert, und der Spritzmörtel 10 somit mit Druck gegen die Bewehrungsmatte 11 verankert. Danach wird das Verstärkungselement nass in nass mit dem identischen Spritzmörtel 10 zugedeckt. Es versteht sich, dass solche Bewehrungsmatten 11 auch kreuzweise übereinanderliegend verlegt und mit Spritzmörtel 10 überdeckt werden können, um Zugkräfte beliebiger Richtung in das Gebäude oder den Untergrund 9 einzuleiten.

Claims

Patentansprüche
1. Bewehrungsmatte (11) für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsmatte (11) einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufende Kohlefasern (3) einschliesst, die zusammen mit Polyester- oder Glasfasern (4), die in einer oder mehreren anderen Richtungen verlaufen, ein Gewebe, ein Gelege oder ein Gewirk bilden, welches eine Maschengrösse von wenigstens 10mm aufweist, wobei die eingesetzten Kohlefasern (3) je ein Zug-E-Modul von mehr als 200 Giga-Pascal aufweisen.
2. Bewehrungsmatte (11) für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsmatte (11) als Gewebe ausgeführt ist, mit den einzig in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasern (3) als Kettfäden (1), wobei die Schussfäden (2) aus Polyester- oder Glasfasern (4) bestehen.
3. Bewehrungsmatte (11) für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsmatte (11) als Gelege ausgeführt ist, mit den in einer einzigen ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasem (3) auf die in anderen Richtungen verlaufende Polyester- oder Glasfasern (4) aufgelegt und mit denselben durch Aufkaschieren verbunden.
4. Bewehrungsmatte (11) für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewehrungsmatte (11) als Gewirk (6) ausgeführt ist, mit den in einer einzigen ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlefasern (3) auf ein Gewirk (6) aus Polyester- oder Glasfasern (4) aufkaschiert oder in dieses Gewirk (6) eingesteckt.
5. Bewehrungsmatte (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelege oder Gewebe eine Maschenweite zwischen 0.5cm und 5.0cm aufweist, mit quadratischen oder rechteckförmigen Maschen-Freiräumen .
6. Bewehrungsmatte (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Geleges, Gewebes oder Gewirks eine wasserlösliche Haftvermittlungsbeschichtung auf Polymerbasis aufweisen.
7. Bewehrungsmatte (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des Geleges, Gewebes oder Gewirks mit einer latexartigen Beschichtung aus Styrol-Butadien-Kautschuk SBR ausgerüstet sind, welche mit einem amorphen Silikat (Flugasche) versetzt ist.
8. Bewehrungsmatte (11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bewehrungsmatte (11) in der ausgezeichneten Richtung der enthaltenen Kohlefasem (3) eine Zugkraft von minimal 20 kN/m und maximal 800 kN/m aufweist, und eine Bruchdehnung von höchstens 2%.
9. Verfahren zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8 zur Erstellung einer armierten Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9) aus vorwiegend Beton, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Aufrauen der Oberfläche der Unterlage (9),
b) Aufbringen einer Ausgleichsschicht (10) aus zementösem Mörtel auf die raue Oberfläche der Unterlage (9),
c) Befestigung der Bewehrungsmatte (11) durch Eindrücken derselben in die nasse, noch nicht abgebundene Ausgleichsschicht (10), d) Aufbringen einer Deckschicht (12) aus dem identischen zementösen Mörtel in die nasse, noch nicht abgebundene, armierte Ausgleichsschicht (10).
10. Verfahren nach Anspruch 9 zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8 zur Erstellung einer armierten Mörtel- oder Spritzmörtelschicht auf einer Unterlage (9) aus vorwiegend Beton, mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Aufrauen der Oberfläche der Unterlage (9) durch Sandstrahlen, Wasserstrahl-Bearbeitung oder Anfräsen,
b) manuelles Aufbringen oder maschinelles Aufspritzen einer Ausgleichsschicht (10) aus zementösem Mörtel auf die raue Oberfläche der Unterlage (9) im Nass- oder Trockenspritzverfahren,
c) Befestigung der Bewehrungsmatte (11) durch Eindrücken derselben in die nasse, noch nicht abgebundene Ausgleichsschicht (10), d) Manuelles Aufbringen oder maschinelles Aufspritzen einer Deckschicht (12) aus dem identischen zementösen Mörtel im Nass- oder Trockenspritzverfahren in die nasse, noch nicht abgebundene, armierte Ausgleichsschicht (10).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10 zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass soviel zementöser Mörtel aufgebracht wird, dass die Gesamtstärke der Spritzmörtelschicht (Ausgleichschicht und Deckschicht) 0.5cm - 3.0 cm beträgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoff-vergüteter zementöser Mörtel als Ausgleichs- (10) und Deckschicht (12) aufgebracht wird, mit einer Gesamtstärke der Spritzmörtelschicht (Ausgleichschicht und Deckschicht) von 0.5cm - 3.0 cm.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter c) die Bewehrungsmatte (11) zusätzlich mittels Haltenägeln (13) mechanisch an der Unterlage befestigt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 zum Einbau einer Bewehrungsmatte (11) nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter c) die Bewehrungsmatte (11) endseitig um ein Verankerungsprofil in Form eines korrosionsbeständigen Profils (8) mit Kanten von minimal 2mm Radius gewickelt wird, welches mit der bereits aufgebrachten Spritzmörtelschicht und der Unterlage (9) verdübelt wird und hernach mit gleichem Spritzmörtel überspritzt wird.
15. Armierte Mörtelbeschichtung, erstellt nach dem Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Bewehrungsmatte (11) mindestens auf einer Seite ihrer Zugbelastung mittels eines im Untergrund (9) mittels Dübeln (14) verankerten korrosionsbeständigen Profils (8) gesichert ist, welches Profil (8) mindestens einmal von der Bewehrungsmatte (11) umwickelt ist.
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