EP2742196A2 - Verfahren zur verstärkung eines gebäudeteils - Google Patents

Verfahren zur verstärkung eines gebäudeteils

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EP2742196A2
EP2742196A2 EP12742924.9A EP12742924A EP2742196A2 EP 2742196 A2 EP2742196 A2 EP 2742196A2 EP 12742924 A EP12742924 A EP 12742924A EP 2742196 A2 EP2742196 A2 EP 2742196A2
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EP
European Patent Office
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ductility
textile
adhesive
building part
fabric
Prior art date
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Application number
EP12742924.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2742196B1 (de
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Harald Kraus
Wolfgang Arndt
Matthias Wintermantel
Heinz-Werner Lucas
Dirk Dijkstra
Lothar Stempniewski
Moritz URBAN
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Covestro Deutschland AG
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Bayer Intellectual Property GmbH
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Publication date
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Application filed by Bayer Intellectual Property GmbH, Karlsruher Institut fuer Technologie KIT filed Critical Bayer Intellectual Property GmbH
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Publication of EP2742196A2 publication Critical patent/EP2742196A2/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • 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
    • E04C5/073—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G23/00—Working measures on existing buildings
    • E04G23/02—Repairing, e.g. filling cracks; Restoring; Altering; Enlarging
    • E04G23/0218—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements
    • E04G2023/0251—Increasing or restoring the load-bearing capacity of building construction elements by using fiber reinforced plastic elements

Definitions

  • the present invention relates to a method for reinforcing a building part, comprising the step of adhering a textile on the surface of the building part by means of an adhesive. It further relates to such a reinforced building part and the use of a textile in combination with an adhesive for reinforcing a building part, wherein the textile is adhered to the surface of the building part by means of an adhesive.
  • Masonry consists essentially of an arrangement of bricks and joints. Due to the arrangement of the components masonry is a highly anisotropic building material and is well suited for the removal of vertical stress.
  • the anisotropic material properties of the individual components are mainly responsible for the directional behavior of masonry.
  • the resistance to shear loads is comparatively low.
  • the failure-free absorbable horizontal loads are limited.
  • earthquake-induced horizontal accelerations generate high horizontal loads on masonry structures. Damage to the structure's structural system is the consequence.
  • the use of masonry in seismically active regions therefore requires improvements in the removal of horizontal loads.
  • subsequent amplification measures to comply with the, usually prescribed by standards design loads are required.
  • the method includes the step of applying a resin-impregnated fabric layer to a portion of a disclosed wall to be reinforced.
  • the method further includes the A step of anchoring the resin-impregnated fabric layer to a structural portion of the wall by means of fasteners, adhesives, or a combination thereof.
  • US-B 6,806,212 discloses a combination of a structure with a wall having a surface and a composite coating applied to the surface of the wall for strengthening the wall against explosive forces acting on the structure.
  • a first layer comprising an elastomer is in intimate contact with the wall and permanently adheres to it.
  • a second layer comprising an elastomer is in intimate contact with the first layer and adheres permanently thereto.
  • a textile between the first and the second layer is involved, wherein the elastomer is the product of a liquid precursor which cures under ambient conditions to the elastomer.
  • the purpose of the composite coating is to increase the extensibility and the change in length of the wall when sudden lateral or explosive forces act on the structure.
  • the precursor is a two-component formulation which reacts to an elastomer after mixing.
  • DE 10 2008 026615 AI discloses a hybrid textile reinforcement structure for masonry, textile-reinforced components or reinforcing layers for components made of mineral-bonded building materials, in particular concrete, in which lattice-like textile structures made of concrete-compatible high-performance fibers are used as reinforcement material.
  • the grid-like textile structure has at the same time high-strength reinforcing elements i longitudinal and / or transverse direction and is also equipped in the longitudinal and / or transverse direction with elements that have a high ductility.
  • the high-strength reinforcing elements may consist of high E modulus filament systems, preferably of A glass or carbon, arranged in parallel in the 0 ° and / or 90 ° direction.
  • the ductile elements of low modulus filament systems may preferably be made of polypropylene or polyethylene, arranged in parallel in the 0 ° and / or 90 ° direction. Too stiff materials or combinations of materials that are glued to a plaster surface, the tensile forces occurring in the textile can not be distributed to this plaster surface and an early component failure occurs. Furthermore, the plaster must first be removed if the materials are applied directly to the masonry.
  • a method for reinforcing a building part comprising the step of bonding a textile on the surface of the building part by means of an adhesive, wherein the textile prior to bonding in each fiber direction has a ductility of> 1, 0 (measured according to DIN EN ISO 13934-1 Edition April 1999 In order to avoid incorrect measurements due to damage to the glass fibers due to their sensitivity to transverse pressure, the ends of the test strips are glued into metal jaws), the adhesive has a ductility of> 1.5 in the cured state (measured according to DIN EN 12188, July 1999 edition, with metal punches replaced by equivalent concrete punches of cylinder strength of at least 50 N / mm 2 ) and the building part after bonding (which of course also includes curing of the adhesive) perpendicular to the wall plane (out-of-plane) has measured ductility of> 2, the ductility being determined in each case as the ratio of the amount of the total
  • the ductility of a support element is in question, since it depends not only on the material, but also on the shape and type of load of the support element (see, for example, Hugo Bachmann, "Earthquake Protection of Structures ", 2nd revised edition, Chapter 3.5, Birkenhäuser Verlag, 2002, ISBN 3-7643-6941 -8).
  • the ductility of the adhesive or textile is referred to as material ductility.
  • a building part in the sense of the present invention is in particular a load-bearing or non-load-bearing wall. Buttresses and other elements of a building are also included according to the invention.
  • the building part has a ductility in the range of> 2 to ⁇ 30, particularly preferably in the range of> 3 to ⁇ 20.
  • the invention is based on the recognition that in reinforced with fiber composites masonry rapid response of the reinforcement at a deformation load to increase the load capacity and a high plastic elongation capacity to improve ductility are necessary.
  • the inventive selection of the textile and the adhesive the inherently low ductility of masonry support elements is increased so far that eroded larger earthquake forces can be.
  • the textile makes it possible to distribute the forces acting on the entire wall surface. Cracks in the masonry are bridged by fibers of the same or different material.
  • a correspondingly ductile adhesive which ensures an areal distribution of the tensile forces, the textile can be severely distorted and thus large global ductility for the thus reinforced support member allows.
  • the ability to endure plastic deformation while maintaining a resistive force is called ductility.
  • a sufficient load-bearing capacity in case of earthquake can be achieved by a high load-bearing capacity and a lower ductility as well as by a high ductility and a low load-bearing capacity.
  • a design of a building for an earthquake, which survives the design quake in the linear elastic behavior range, ie no plastic deformations are allowed for the load case, is by a great effort to increase the resistance usually uneconomical than a ductile design, the greater plastic deformation Energy dissipation allows.
  • the ductility of the textile prior to bonding is selected according to the invention. This is the textile to understand before it was contacted with adhesive.
  • the textile can be selected based on the material properties of the commercially available, not further treated product.
  • This ductility is preferably> 1.0 to ⁇ 20 and more preferably> 1.5 to ⁇ 10.
  • the ductility of the adhesive in the cured state is selected. This condition may be due to drying, filming, crosslinking or other chemical reactions in the adhesive, for example.
  • the cured state is thus the final state that the adhesive occupies after application and when it no longer changes significantly.
  • different formulations of the adhesive such as solids content, degree of dilution, solvent content, and the like, do not matter.
  • the ductility so selected is preferably> 1.5 to ⁇ 20 and more preferably> 2 to ⁇ 10.
  • cured state refers to a material or an adhesive in which the polymerization reaction has been completed and thus, as a rule
  • the application of the adhesive may be carried out by means of spraying, brushing, rolling, puttying, etc. After application, an exhaust time may be allowed to elapse before the textile is applied to the adhesive, depending on the adhesive used.
  • Suitable adhesives are in particular polyurethane adhesives, since they can be obtained with the necessary ductility in the cured state.
  • Suitable textiles are in particular fabrics and knits, in the case of a woven fabric, the desired ductility can be achieved by making the base fabric of the textile comparatively coarse / loose and additionally having ductile fibers which may be long or short.
  • ductile fibers are those of glass, polyaramid, graphite, quartz, carbon fiber, ceramic, polyethylene, polypropylene, polyimide, polyamide or naturally occurring fibers.
  • Particularly preferred such fibers are selected from the group consisting of glass, polyamide, graphite, quartz, carbon fiber, ceramic, polyethylene, polypropylene and polyimide.
  • said high ductility fibers should be arranged horizontally and / or inclined at a slope of 30 to 60 ° on the building part.
  • maximum tensile forces per meter of the material in the weft direction (transverse) of> 45 kN to ⁇ 70 kN and in the chain direction (longitudinal) of> 50 kN to ⁇ 90 kN have proven successful, measured in each case according to DIN EN ISO 13934- 2 (issued in April 1999, in order to avoid measurement errors due to damage to the glass fibers due to their resistance to cross-talk, the ends of the test strips are glued into metal jaws),
  • the surface of the building part is a plaster surface.
  • the term "plaster” is here generally understood as a covering comprising plaster. Examples of such a plaster are lime plaster, lime plaster, gypsum plaster, plaster-lime plaster and gypsum-lime-cement plaster. In this way, already existing buildings or building parts / walls can be subsequently reinforced without the existing plaster having to be removed.
  • the thickness of the plaster may for example be in a range of> 0.5 cm to ⁇ 5.0 cm.
  • adhesion shear strength measured according to DIN 16964 alternatively that the adhesion in accordance with DIN EN 1542, July 1999 issue between the plaster and the underlying stone or masonry at a plaster application thickness of ⁇ 1.2 cm is> 0, 15 N / mm 2 occupies.
  • the tensile strength per meter of textile for example from 8 kN to 35 kN.
  • the adhesive is first applied to the surface of the building part and then the textile is applied to the applied adhesive. This causes a further simplification of the method since Do not work with adhesive-impregnated textiles. Although it is basically not necessary, but you can, if desired, apply to the attached textile even more adhesive.
  • the ratio of the ductility of the textile before bonding to the ductility of the adhesive in the cured state is preferably in the range from 1: 1 to 1:10.
  • a particularly effective force absorption and force transmission can be achieved reach glued textile.
  • Preferred is a range of 1: 2 to 1: 5, more preferably 1: 3 to 1: 4.
  • the textile comprises a glass fiber fabric and the glass fiber fabric comprises glass fibers extending at right angles to one another.
  • Particularly suitable is a plain weave glass fiber fabric in which glass fiber rovings made of E glass or AR glass with a filament number of between 1 k and 3 k or up to 6 k are interwoven.
  • the textile comprises fibers which have an additional coating.
  • Various methods such as spraying, impregnating, impregnating and others can be used.
  • This coating is intended to protect the fibers from notching and chemical stresses both during and after the textile application.
  • the main function is to improve the bond between textile and component surface.
  • the textile comprises an at least biaxial fabric and on the at least biaxial fabric additional fibers are arranged in the form of a fabric. These fibers are preferably arranged on the rear side, that is to say the side facing the building part and thus the adhesive.
  • the fibers can also already be glued to the fabric. In this way, mechanical failure of the fibers does not occur simultaneously but sequentially.
  • Suitable fibers are in particular polyolefin fibers such as polyethylene and polypropylene fibers. It is advantageous if these fibers are much shorter than the threads of the fabric. For example, this fiber length may be from 0.5 cm to 10 cm.
  • the adhesive comprises an aqueous polyurethane dispersion. It is preferably an aqueous polyurethane dispersion with polyurethanes (A) which are reaction products of the following components:
  • AI) polyisocyanates A2) polymeric polyols having average molecular weights of> 400 g / mol to ⁇ 8000 g / mol determined according to DIN 55672-1,
  • A3) optionally mono- and / or polyalcohols or mono- and / or polyamines or aminoalcohols having molecular weights of ⁇ 400 g / mol, and at least one compound selected from A4) compounds which have at least one ionic or potentially ionic group and
  • a potentially ionic group is a group capable of forming an ionic group.
  • the polyurethanes (A) are preferably prepared from> 7% by weight to ⁇ 45% by weight of Al),
  • polyurethanes (A) composed of> 10 to ⁇ 35% by weight) Al),> 55 to ⁇ 90% by weight A2),> 0 to ⁇ 10% by weight A5),> 1 to ⁇ 9% by weight % of ionic or potentially ionic compounds A4) and optionally> 0 to ⁇ 10% by weight of compounds A3), the sum of A4) and A5) being> 0.1 to ⁇ 19% by weight> and the sum of Add components to 100% by weight.
  • the polyurethanes (A) are prepared from> 15 to ⁇ 35% by weight) Al),> 55 to ⁇ 75% by weight A2),> 0 to ⁇ 8% by weight A5),> 1 to ⁇ 5 %
  • Suitable polyisocyanates (AI) are aromatic, araliphatic, aliphatic or cycloaliphatic polyisocyanates. It is also possible to use mixtures of such polyisocyanates.
  • polyisocyanates examples include butylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HD!). Isophorone diisocyanate (IPDI), 2,2,4 and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, the isomeric bis (4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes or mixtures thereof of any isomer content, isocyanatomethyl-l, 8-octane diisocyanate , 1, 4-cyclohexylene diisocyanate, 1, 4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate, 1, 5-naphthylene diisocyanate, 2,4'- or 4,4'-diphenylmethanediisocyanate, triphenylmethane-4 , 4 ', 4 "-triisocyanate or their derivatives with urethane, isocyanurate, allophan
  • polyisocyanates or polyisocyanate mixtures of the type mentioned with exclusively aliphatically and / or cycloaliphatically bonded isocyanate groups. Also preferred are 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate.
  • Very particularly preferred starting components (AI) are polyisocyanates or polyisocyanate mixtures based on HDI, IPDI and / or 4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane.
  • AI polyisocyanates
  • any polyisocyanates prepared by modifying simple aliphatic, cycloaliphatic, araliphatic and / or aromatic diisocyanates and composed of at least two diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, iminooxadiazinedione and or oxadiazinetrione structure, as described, for example, in J. Prakt. Chem. 336 (1994) p. 185-200.
  • Suitable polymers (A2) have an OH functionality of> 1.5 to ⁇ 4, such as, for example, polyacrylates, polyesters, polylactones, polyethers, polycarbonates, polyestercarbonates, polyacetals, polyolefins and polysiloxanes. Preference is given to polyols in a molecular weight range of> 400 g / mol to ⁇ 2500 g / mol with an OH functionality of> 1.9 to ⁇ 3.
  • hydroxyl-containing polycarbonates are available by reaction of carbonic acid derivatives, for example, diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene with len available.
  • diols are ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclo hexane, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3-dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A, tetrabromobisphenol A as well as lactone-modified diols Question.
  • the diol component preferably contains> 40% by weight to ⁇ 100% by weight of hexanediol, preferably 1,6-hexanediol and / or hexanediol derivatives, preferably those which have ether or ester groups in addition to terminal OH groups, for example products which by reacting 1 mol of hexanediol with at least 1 mol, preferably 1 to 2 mol of caprolac clay according to DE-A 1 770 245 or by Verethemng of hexanediol with itself to di- or tri-hexyl englykol were obtained.
  • the preparation of such derivatives is known, for example, from DE-A 1 570 540.
  • the polyether-polycarbonate diols described in DE-A 3 717 060 can also be used.
  • the hydroxyl polycarbonates should preferably be linear. However, they may optionally be easily branched by the incorporation of polyfunctional components, especially low molecular weight polyols.
  • polyfunctional components especially low molecular weight polyols.
  • Suitable polyether polyols are the polytetramethylene glycol polyethers known per se in polyurethane chemistry, which can be prepared, for example, by polymerization of tetrahydrofuran by cationic ring opening.
  • suitable polyether polyols (A2) are the polyaddition products of ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide or epichlorohydrin prepared by using starter molecules, and their mixed and graft polyaddition products and by condensation of polyhydric alcohols or mixtures thereof and by alkoxylation of water, polyvalent Alcohols, amines or amino alcohols obtained polyether used. Preference is given to homo- and / or Mischpolyadditionsverwmditch of ethylene oxide and / or propylene oxide having a number average molecular weight of 400 to 4000 Da, more preferably from 400 to 2500 Da, most preferably from 800 to 2000 Da.
  • the average functionality of the polyether polyols is greater than 1.85, preferably from 1.88 to 3. Particularly preferred are di-functional polyethers having a functionality of from 1.92 to 2.05.
  • the proportion of ethylene oxide in the homo- and / or Mischpolyadditionsverwmdungen of ethylene oxide and / or propylene oxide is 0 to 100%, preferably 0 to 30%, particularly preferably 0 to 10%.
  • the polyether polyol (A) is a homopolyaddition product of propylene oxide having a molecular weight of 800 to 2000 Da and a functionality of 1.92 to 2.05.
  • Suitable polyester polyols are for example! Reaction products of polyhydric, preferably dihydric and optionally additionally trihydric alcohols with polybasic, preferably dibasic carboxylic acids.
  • polyhydric preferably dihydric and optionally additionally trihydric alcohols
  • polybasic preferably dibasic carboxylic acids.
  • free polycarboxylic acids it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols or mixtures thereof to prepare the polyesters.
  • the polycarboxylic acids can be aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and / or heterocyclic in nature and optionally substituted, for example by halogen atoms, and / or unsaturated.
  • Particularly preferred polymeric polyols (A2) are polycarbonates and polyethers, most preferably polyethers.
  • the components (A3) are suitable for chain extension and / or termination of the polyurethane prepolymer. These are monofunctional alcohols and monoamines into consideration.
  • Preferred monoalcohols are aliphatic monoalcohols having 1 to 18 ( " atoms, such as, for example, ethanol, n-butanol, ethylene glycol monobutyl ether, 2-ethylhexanol, 1-octanol, 1-dodecanol or 1-hexadecanol.)
  • Preferred monoamines are aliphatic monoamines, such as lenoxide for example, diethylamine, dibutylamine, ethanolamine, N-methylethanolamine or ⁇ , ⁇ -diethanolamine and ⁇ - the mine Jeffamine ® M series (Huntsman Corp. Europe. Belgium) or amino-functional polyethylene oxides and polypropylene oxides.
  • component (A3) are polyols, aminopolyols or polyamines having a molecular weight below 400 g / mol, which are described in large numbers in the corresponding literature.
  • Preferred components (A3) are, for example: a) alkanediols or triols, such as ethanediol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,4- and 2,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1, 3 - Dimethylpropanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butylpropanediol, trimethylpentanediol, positionally isomeric diethyloctanediols, 1, 2 and 1, 4-cyclohexanediol, hydrogenated bisphenol A [2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) -propane], 2,2-dimethyl-3-hydroxypropionic acid (2,2-dimethyl-3-hydroxypropyl este
  • R is an alkylene or arylene radical having 1 to 10 C atoms, preferably 2 to 6 ( " atoms, x 2 to 6 and y 3 to 5, such as 5-hydroxybutyl-e-hydroxy-caproic acid esters, co-hydroxyhexyl-y-hydroxybutyric acid esters, adipic acid (.beta.-hydroxyethyl) esters and terephthalic acid bis (.beta.-hydroxyethyl) esters and d) di- and polyamines such as Example 1, 2-diaminoethane, 1, 3 diaminopropane, 1,6-diaminohexane, 1, 3 and 1, 4-phenylenediamine, 4,4'-diphenylmethanediamine, isophoronediamine, isomer mixture of 2,2,4- and 2,4 , 4-trimethylhexa-methylenediamine, 2-methyl-pentamethylenediamine, diethylenetriamine, 1, 3- and 1, 4-xylylenedi
  • hydrazine hydrazine hydrate and substituted hydrazines
  • N-methylhydrazine N, N'-dimethylhydrazine and their homologs
  • acid dihydrazides adipic acid, ⁇ -methyl adipic acid, sebacic acid, hydracrylic acid and terephthalic acid
  • Semicarbazido-alkylene hydrazides such as ß - S emicarb azidopr opi onklade (for example described in DE-AI 770 591)
  • semicarbazidoalkylene-carbazinester such as 2-Semicarbazidoethyl- carbazinester (for example, described in DE-A I 918,504) or amino-amicarbazide compounds, for example ⁇ -amin
  • Component (A4) contains ionic groups, which may be either cationic or anionic in nature.
  • Cationic or anionic dispersing compounds are those which include, for example, sulfonium, ammonium, phosphonium, carboxylate, sulfonate, phosphonate or the groups which can be converted into the abovementioned groups by salt formation (potentially ionic groups) and can be incorporated by existing isocyanate-reactive groups in the macromolecules.
  • suitable isocyanate-reactive groups are hydroxyl and amine groups.
  • Suitable ionic or potentially ionic compounds (A4) are, for example, mono- and dihydroxycarboxylic acids, mono- and diaminocarboxylic acids, mono- and dihydroxysulfonic acids, mono- and diaminosulfonic acids and mono- and dihydroxyphosphonic acids or mono- and diaminophosphonic acids and their salts, such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutyric acid, 1 1-hydroxypivalic acid, N- (2-aminoethyl) - ⁇ -alanine, 2- (2-aminoethylamino) -ethanesulfonic acid, 1,2- or 1,3-propylenediamine- ⁇ -ethylsulfonic acid, ethylenediamine-propyl- or -butylsulfonic acid , Malic acid, citric acid, glycolic acid, lactic acid, glycine, alanine, taurine, lysine, 3,5-diaminobenzoic acid
  • Preferred ionic or potential ionic compounds are those which have carboxy or carboxylate and / or sulfonate groups and / or ammonium groups.
  • Particularly preferred ionic compounds are those which contain carboxyl and / or sulfonate groups as ionic or potentially ionic groups, such as the salts of - (2-aminoethyl) - ⁇ -alanine, the 2- (2-amino-ethylamino) ethanesulfonic acid or the addition product of iPDI and acrylic acid (EP-A 0 916 647, Example 1) and the dimethlylpropionic acid.
  • Suitable nonionic hydrophilicizing compounds (A5) are, for example, polyoxyalkylene ethers containing at least one hydroxy or amino group. These polyethers contain from 30% to 100% by weight of building blocks derived from ethylene oxide. I question are linear polyethers of a functionality between 1 and 3, but also compounds of general formula (III),
  • R 1 and R independently of one another each represent a divalent aliphatic, cycloaliphatic or aromatic radical having 1 to 18 C atoms, which may be interrupted by oxygen and / or nitrogen atoms, and R 3 is an alkoxy-terminated polyethylene oxide radical.
  • Nonionic hydrophilizing compounds are, for example, also monovalent polyalkylene oxide polyether alcohols having a statistical average of> 5 to ⁇ 70, preferably> 7 to ⁇ 55 ethylene oxide units per molecule, as are obtainable in a conventional manner by alkoxylation of suitable starter molecules (for example in Ullmanns Encyclopaedia der Technical Chemistry, 4th Edition, Volume 19, Verlag Chemie, Weinheim pp. 31-38).
  • Suitable starter molecules are, for example, saturated monoalcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, the isomers pentanols, hexanols, octanols and nonanols, n-decanol, n-dodecanol, n-tetradecanol, n Hexadecanol, n-octadecanol, cyclohexanol, the isomeric methylcyclohexanols or hydroxymethylcyclohexane, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane or tetrahydrofurfuryl alcohol, diethylene glycol monoalkyl ethers such as, for example, diethylene glycol monobutyl ether, unsaturated alcohols such as allyl alcohol, 1.1 methylalcohol
  • Alkylene oxides which are suitable for the alkoxylation reaction are, in particular, ethylene oxide and propylene oxide, which can be used in any desired order or even as a mixture in the alkoxylation reaction.
  • the polyalkylene oxide polyether alcohols are either pure polyethylene oxide polyethers or mixed polyalkylene oxide polyethers whose alkylene oxide units consist of at least 30 mol%, preferably at least 40 mol%, of ethylene oxide units.
  • Preferred nonionic compounds are monofunctional mixed polyalkylene oxide polyethers which have at least 40 mol% of ethylene oxide and not more than 60 mol% of propylene oxide units.
  • ionic hydrophilicizing agents For the preparation of the polyurethane (A), a combination of ionic (A4) and nonionic (A5) hydrophilicizing agents may be used. Anionic hydrophilicizing agents are preferably used.
  • the adhesive comprises an aqueous polyurethane dispersion (A) which is the reaction product of a mixture of 11DI and IPDI (AI), a homopoly addition product of the propylene oxide having a molecular weight of 800 to 1500 Da and a functionality of 1.92 to 2.05 (A2), 1, 4-butanediol (A3) and the sodium salt of 2- (2-amino-ethylamino) ethanesulfonic acid.
  • A aqueous polyurethane dispersion
  • AI a mixture of 11DI and IPDI
  • AI a homopoly addition product of the propylene oxide having a molecular weight of 800 to 1500 Da and a functionality of 1.92 to 2.05
  • A3 1, 4-butanediol
  • 2- (2-amino-ethylamino) ethanesulfonic acid 2- (2-amino-ethylamino) ethanesulfonic acid.
  • the preparation of the aqueous polyurethane (A) can be carried out in one or more stages in homogeneous, or in multistage reaction, partly in disperse phase. After complete or partial polyaddition carried out a dispersing, emulsifying or dissolving step. This is followed, if appropriate, by a further polyaddition or modification in disperse phase.
  • melt-emulsifying, prepolymer-mixing and acetone process is particularly preferred.
  • acetone V experienced.
  • the constituents (A2) to (A5) which have no primary or secondary amino groups, and a polyisocyanate (AI) for the preparation of a polyurethane prepolymer in the reactor in whole or in part, and optionally with a water-miscible but against isocyanate groups diluted inert solvent, but preferably without solvent, to higher temperatures, preferably in the range of 50 to 120 ° C, heated.
  • a polyisocyanate (AI) for the preparation of a polyurethane prepolymer in the reactor in whole or in part, and optionally with a water-miscible but against isocyanate groups diluted inert solvent, but preferably without solvent, to higher temperatures, preferably in the range of 50 to 120 ° C, heated.
  • Suitable solvents are, for example, acetone, butanone, tetrahydrofuran, dioxane, acetonitrile, dipropylene glycol dimethyl ether and 1-methyl-2-pyrrolidone, which may be added not only at the beginning of the preparation, but also in some cases later.
  • Preferred are acetone and butanone. It is possible to carry out the reaction under normal pressure or elevated pressure, for example, above the normal pressure boiling temperature of a solvent such as acetone.
  • the catalysts known for accelerating the Isocyanatadditionsretress such as triethylamine, l, 4-diazabicyclo [2,2,2] octane, dibutyltin oxide, tin dioctoate, dibutyltin dilaurate, tin bis (2-ethylhexanoate), zinc dioctoate, zinc -bis (2-ethylhexanoate) or other metal organic compounds are initially charged or added later.
  • the constituents (AI), (A2), if appropriate (A3) and (A4) and / or (A5), which are not yet added at the beginning of the reaction, are then metered in, and have likewise no higher primary or secondary amino groups. preferably in the range of 50 to 120 ° C, heated ..
  • the molar ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups > 0.90 to ⁇ 3, preferably> 0.95 to ⁇ 2.5, especially preferably> 1.05 to ⁇ 2.0.
  • the reaction of components (AI) to (A5) is based on the total amount of isocyanate-reactive groups of the part from (A2) to (A5), which has no primary or secondary amino groups, partially or completely, but preferably completely.
  • the degree of conversion is usually monitored by monitoring the NCO content of the reaction mixture.
  • spectroscopic measurements for example infrared or near-infrared spectra, can be used.
  • Polyurethane prepolymers containing free isocyanate groups are obtained in bulk or in solution.
  • the partial or complete salt formation of the anionically and / or cationically dispersing groups takes place.
  • bases such as ammonia, ammonium carbonate or ammonium hydrogencarbonate, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, diisopropylethylamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, triethanolamine, potassium hydroxide or sodium carbonate are used, preferably triethylamine, triethanolamine, dimethylethanolamine or diisopropylethylamine.
  • the molar amount of the bases is between 50 and 120%, preferably between 50 and 100% and particularly preferably between 60 and 90% of the molar amount of the anionic groups.
  • cationic groups organic or inorganic acids are used. If only nonionically hydrophilized compounds (A5) with ether groups are used, the neutralization step is omitted. The neutralization can also take place simultaneously with the dispersion in which the dispersing water already contains the neutralizing agent.
  • Possible aminic components are (A2), (A3) and (A4) with which optionally still flat isocyanate groups can be reacted.
  • This chain extension can be carried out either in a solvent before dispersing, during dispersion or in water after dispersion. If used as (A4) aminic components, the chain extension is preferably carried out before the dispersion.
  • the aminic component (A3) or (A4) may be added to the reaction mixture with organic solvents and / or diluted with water. Preference is given to using> 70% by weight to ⁇ 95% by weight of solvent and / or water. If several amino components are present, the reaction can be carried out successively in any order or simultaneously by adding a mixture.
  • the polyurethane prepolymers In order to prepare the polyurethane dispersion (A), the polyurethane prepolymers, if appropriate under high shear, for example by vigorous stirring or using a jet jet disperser, are either introduced into the dispersing water or, conversely, the dispersing water is stirred into the prepolymers. Then, if not yet done in the homogeneous phase, the molecular weight increase by reaction of optionally present isocyanate groups with the component (A2), (A3) take place.
  • the amount of polyamine (A2), (A3) used depends on the remaining unreacted isocyanate groups. Preferably,> 45 to ⁇ 100%>, particularly preferably> 50 to ⁇ 75%> of the molar amount of the isocyanate groups is reacted with polyamines (A2), (A3).
  • the organic solvent can be distilled off.
  • the dispersions have a solids content of> 10 to ⁇ 70% by weight, preferably> 25 to ⁇ 65% by weight and more preferably> 30 to ⁇ 60% by weight>.
  • the polyurethane dispersions alone or with known binders, excipients and impact substances, in particular light stabilizers such as UV absorbers and sterically hindered amines (HALS), furthermore antioxidants, fillers and paint auxiliaries, for example anti-settling agents, defoaming and / or wetting agents, leveling agents, reactive - Thinners.
  • Plasticizers, catalysts, auxiliary solvents and / or thickeners and additives such as dispersions, pigments, dyes or matting agents are used, in particular, combinations with polyurethane dispersions or polyacrylate dispersions, which may optionally be hydroxy-functional, easily possible.
  • the additives can be added to the PU dispersions immediately before processing. However, it is also possible to add at least part of the additives before or during the dispersion of the binder or binder / crosslinker mixture. The selection and the dosage of these substances, which can be added to the individual components and / or the total mixture, are known to the person skilled in the art.
  • embedded fastening elements are provided in the building part, which are accessible on the surface of the building part and to which the textile is adhered.
  • the accessible part of the fastener is arranged flush with the surface of the building part.
  • a fastener may be, for example, an anchor fastener. It is also possible that the fastener penetrates the building part and is glued on both sides with the textile.
  • Another object of the present invention is a reinforced building part, comprising a bonded on its surface textile, the textile before bonding has a ductility of> 1.0 and the adhesive in the cured state has a ductility of> 1.5 and wherein the ductility in each case as the ratio of the amount of the total elastic and plastic deformation is determined to the amount of elastic deformation.
  • the reinforced part of the building then has a ductility of> 2, preferably> 3.
  • the reinforced building part can be obtained by a method according to the invention. It is furthermore possible to use all the embodiments mentioned in connection with the method according to the invention individually or in combination for the production of the reinforced building part. For details, reference is made to the above remarks to avoid unnecessary repetition.
  • an inventive reinforced building part wherein the textile comprises an at least biaxial tissue and on the at least biaxial tissue additional fibers are arranged in the form of a Geleges.
  • the adhesive comprises an aqueous polyurethane dispersion.
  • the present invention also relates to the use of a textile in combination with an adhesive for reinforcing a building part, wherein the textile is adhered to the surface of the building part by means of an adhesive, wherein the textile before ducting a ductility of> 1, 0 and the adhesive in the cured state has a ductility of> 1.5 and wherein the ductility is in each case determined as the ratio of the amount of the total elastic and plastic deformation to the amount of elastic deformation.
  • the textile comprises an at least biaxial tissue and on the at least biaxial tissue additional fibers are arranged in the form of a Geleges.
  • the adhesive comprises an aqueous polyurethane dispersion.
  • FIG. 1 the vertical laying of textiles to reinforce a part of the building
  • FIG. 2 an additionally reinforced with a recessed fastener building part
  • FIG. 3 a reinforced on both sides with a recessed fastener building part
  • FIG. 4 shows a textile usable according to the invention
  • FIG. 5 shows another textile usable according to the invention
  • FIG. 6 the results of a shear deformation test (lime sandstone masonry)
  • FIG. 7 the results of a plate bending test (lime sandstone masonry)
  • FIG. 8 the results of a plate bending test (brick masonry)
  • FIG. 9 the shear strength of the adhesive FIG. 1 shows the vertical laying of textiles in the context of the method according to the invention.
  • Textile webs 11, 12, 13 selected according to the invention are adhesively bonded to masonry with an adhesive selected according to the invention. This is done overlapping, so that, for example, the left edges 1, 3, 7 of the textile webs 11, 12, 13 come to rest under (or over) the right edges 5, 9 of the webs.
  • FIG. 2 shows an additionally reinforced with a recessed fastener in the form of an anchor 25 masonry 15.
  • the reaching through the plaster layer 17 anchor 25 is secured by mortar or adhesive 23 in the masonry 15.
  • a textile 21 selected according to the invention is glued to the plaster 17 and the part of the anchor 25 which extends to the outside by means of adhesive 19 selected according to the invention. Interfaces between the layers are textile adhesive 27 and 33, adhesive plaster 29 and 35 and plaster masonry 31 and 37.
  • FIG. 3 shows a masonry 45 reinforced on both sides with a fastening element in the form of an anchor (without reference number, analogous to FIG. 2).
  • Plaster layers 43, 47 are provided on both sides of the masonry 45, through which the armature protrudes.
  • Fabrics 39, 51 selected according to the invention are bonded to the plaster layers 43, 47 by means of adhesives 41, 49 selected according to the invention.
  • Interfaces between the layers are textile air 53 and 67, textile adhesive 55 and 65, adhesive plaster 57 and 63, and plaster masonry 59 and 61.
  • FIG. FIG. 4 shows an example of a textile usable in the context of the selection according to the invention in the form of a fabric.
  • the fabric is here in plain weave, with weft thread 69 and warp threads 71, 73 and 75 are listed by way of example.
  • FIG. 5 shows a further example of a textile which can be used within the scope of the selection according to the invention.
  • 1 lier is a biaxial fabric in plain weave, with weft 79 and warp 77 are listed by way of example. Additional fibers 81, 83 are arranged in the form of a mat or fleece on the fabric.
  • FIG. 6 shows the load-displacement curves of two stone-shearing tests. The curve 601 represents an amplified and curve 602 an unamplified sample.
  • FIG. FIG. 7 shows the load-displacement curves of two plate bodies (consisting of 6 sand-lime bricks), which were determined in the 3-point bending test.
  • the curve 701 represents an amplified and curve 702 an unamplified sample.
  • FIG. 8 shows the load-displacement curves of two plate bodies (consisting of 6 bricks), which were determined in the 3-point bending test.
  • the curve 801 represents an amplified and curve 802 an unamplified sample.
  • FIG. 9 shows the shear stress-displacement curve of the adhesive used.
  • 1252.5 g of a Polypropylenoxiddiols (OH number 1 12, average molecular weight 1000 g / mol) were dehydrated at 100 ° C and 50 mbar for 60 min. Then, 1 12.4 g of 1, 4-butanediol, and 0.170 g of zinc bis (Borchi ® Kat 22 from OMG Borchers GmbH, Germany) was added 2-ethylhexanoate (5 1 and the mixture is homogenized at 90 ° C min.
  • IPDI isophorone diisocyanate
  • HD hexamethylene diisocyanate
  • 5000 g of the aqueous dispersion were placed at room temperature in a 10 liter vessel and with vigorous stirring (stirring motor: I leidolph RZR 2100 electronic, stirrer: Visco Jet®, speed about 1000 rev / min) were 150 g of a mixture of 60 g Borchi gel ® L 75 N (poly-urethane-based, non-ionic liquid thickener, 50% supply form from OMG Borchers GmbH, Germany) and 90 g of water was added. The mixture was then stirred for a further 30 minutes.
  • the resulting dispersion had a solids content of 34.7% and a Brookfield viscosity of 97000 1 m Pas (measured with the device Brookfield DV '-II Ultra I viscometer, spindle 4/1 rpm 23 ° C).
  • Example 2 Visual ibTCroforming tests (loading in the wall plane.
  • a textile of ductility 1 was bonded with the adhesive according to Example 1 on a plastered sand-lime brickwork.
  • the results of the panel test are shown in FIG. 7, curve 701, shown.
  • an experiment was carried out which did not involve masonry reinforced according to the invention but only plastered. Its results are shown in curve FIG. 7, curve 702, shown.
  • a textile of ductility 1 was bonded with the adhesive according to Example I on a plastered brick masonry.
  • the results of the panel test are shown in FIG. 8 in curve 801 imaged.
  • an experiment was carried out which did not involve masonry reinforced according to the invention but only plastered. Its results are shown in curve 802.
  • the reinforced plate shows no brittle fracture in contrast to the unreinforced sample (see FIG 8, curve 802) and has a pronounced Nachbruch with residual capacity.
  • Example 4 Shear strength of the adhesive according to DIN 12188
  • An adhesive according to Example 1 is used for bonding a concrete body, which was made in accordance with DIN 12188 with the dimensions 160 mm x 40 mm x 40 mm. Angled average was placed across the longer side at an angle of 45 ", both edges were wetted with adhesive and glued together, the compression load towards the longer side caused the two halves of the sample to shear off 9. After relieving the sample, a permanent displacement of 3 mm is measured, which is the measure of the plastic behavior and thus also of the ductility.

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Abstract

Ein Verfahren zur Verstärkung eines Gebäudeteils umfasst den Schritt des Verklebens eines Textils auf der Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs. Die Erfindung betrifft weiterhin ein derartiges verstärktes Gebäudeteil sowie die Verwendung eines Textils in Kombination mit einem Klebstoff zur Verstärkung eines Gebäudeteils, wobei das Textil auf die Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs verklebt wird.

Description

Verfahren zur Verstärkung eines Gebäudeteils
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkung eines Gebäudeteils, umfassend den Schritt des Verklebens eines Textils auf der Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs. Sie betrifft weiterhin ein derartiges verstärktes Gebäudeteil sowie die Verwendung eines Textils in Kombination mit einem Klebstoff zur Verstärkung eines Gebäudeteils, wobei das Textil auf die Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs verklebt wird.
Die weltweite Verbreitung von Mauerwerk hält seit Jahrtausenden an. Mauerwerk besteht im Wesentlichen aus einer Anordnung von Mauersteinen und Fugen. Durch die Anordnung der Komponenten ist Mauerwerk ein stark anisotroper Baustoff und eignet sich gut zur Abtragung vertikaler Belastung.
Neben den vertikal und horizontal verschieden angeordneten Fugen und Mauersteinen sind die anisotropen Materialeigenschaften der Einzelkomponenten vorwiegend für das richtungsabhängige Verhalten von Mauerwerk verantwortlich. Der Widerstand gegenüber Schubbelastungen ist dabei vergleichsweise gering. Die versagensfrei aufnehmbaren horizontalen Lasten sind beschränkt. Insbesondere durch Erdbeben induzierte, horizontale Beschleunigungen generieren hohe horizontale Belastungen auf Mauerwerksstrukturen. Schädigungen des tragenden Systems der Struktur sind die Folge. Die Verwendung von Mauerwerk in seismisch aktiven Regionen erfordert daher Verbesserungen im Abtragen von horizontalen Belastungen. Insbesondere bei bestehenden Strukturen sind nachträgliche Verstärkungsmaßnahmen zur Einhaltung der, in der Regel durch Normen vorgegebenen, Bemessungslasten erforderlich.
Vielfältige Verstärkungsmethoden wurden entwickelt, um die Tragfähigkeit von Mauerwerk zu erhöhen und somit den Nachweis zu ermöglichen. Eine dieser Methoden ist die oberflächennahe Verstärkung von Mauerwerk durch Faserverbundwerkstoffe. Die Verwendung eignet sich aufgrund der Applikation auf der Oberfläche insbesondere, um bestehende Mauerwerksscheiben zu verstär- ken. Untersuchungen hierzu konzentrierten sich in der Vergangenheit hauptsächlich auf die Verwendung von Geweben in einer Epoxidharzmatrix. ufgrund der bauphysikalisch ungünstigen Eigenschaften von Epoxidharz (Dampfundurchlässig- keit, Rauchentwicklung bei Hitzeeinwirkung, Verlust der Festigkeit bei Wärme) wurden weiterführend auch Untersuchungen mit epoxidharzveredelten, zementösen Matrizen durchgeführt. WO 1995/034724 AI beschreibt ein Verfahren zur Verstärkung von Wänden zur Verhinderung von Schäden, wie sie unter atypischen Belastungen wie beispielsweise während eines Erdbebens auftreten. Das Verfahren beinhaltet den Schritt des Auftrag ens einer harzgetränkten Gewebeschicht auf einen Teil einer zu verstärkenden offengelegten Wand. Das Verfahren beinhaltet weiterhin den Schritt des Verankems der harzgetränkten Gewebeschicht an ein strukturelles Teil der Wand mittels Befestigungselementen, Klebstoffen oder einer Kombination davon.
US-B 6,806,212 betri fft eine Kombination aus einer Struktur mit einer Wand, welche eine Oberfläche aufweist und eine auf der Oberfläche der Wand angebrachte Kompositbeschichtung zur Ver- Stärkung der Wand gegen auf die Struktur einwirkende Explosionskräfte. Eine erste, ein Elastomer umfassende Schicht steht in innigem Kontakt mit der Wand und klebt dauerhaft an ihr. Eine zweite, ein Elastomer umfassende Schicht ist in innigem Kontakt mit der ersten Schicht und klebt dauerhaft an dieser. Weiterhin ist ein Textil zwischen der ersten und der zweiten Schicht eingebunden, wobei das Elastomer das Produkt eines flüssigen Precursors ist, welcher unter Umgebungsbedin- gungen zum Elastomer aushärtet. Die Kompositbeschichtung hat die Aufgabe, das Dehnungsvermögen und die Längenänderung der Wand zu erhöhen, wenn plötzliche Lateral- oder Explosionskräfte auf die Struktur einwirken. Der Precursor ist eine Zweikomponenten-Formulierung, welche nach dem Vermischen zu einem Elastomer reagiert.
DE 10 2008 026615 AI offenbart eine hybride textile Bewehrungsstruktur für Mauerwerk, textilbe- wehrte Bauelemente beziehungsweise Verstärkungsschichten für Bauelemente aus mineralisch gebundenen Baustoffen, insbesondere aus Beton, bei der als Bewehrungsmaterial gitterartige Tex- til strukturen aus betonverträglichen Hochleistungsfasern verwendet werden. Die gitterartige Textil- struktur besitzt gleichzeitig hochfeste Bewehrungselemente i Längs- und/oder Querrichtung und ist zudem in Längs- und/ oder Querrichtung mit Elementen ausgestattet, die eine hohe Duktilität besitzen. Die hochfesten Bewehrungselemente können aus Fadensystemen mit hohem E-Modul, vorzugsweise aus A -Glas oder Carbon bestehen, die in 0°- und oder 90°- Richtung parallel angeordnet sind. Weiterhin können die duktilen Elemente aus Fadensystemen mit geringem E-Modul vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen bestehen, die in 0°- und/oder 90°-Richtung parallel angeordnet sind. Durch zu steife Materialien oder Materialkombinationen, die auf eine Putzoberfläche geklebt werden, können die in dem Textil auftretenden Zugkräfte nicht auf diese Putzoberfläche verteilt werden und ein frühes Bauteilversagen tritt ein. Ferner muss zuerst der Putz entfernt werden, wenn die Materialien direkt auf das Mauerwerk appliziert werden.
Seismisch induzierte Belastungen stellen hohe Anforderungen an das tragende System einer Struk- tur, und die im Stand der Technik geschilderten Möglichkeiten zur Verstärkung reichen nicht aus und müssen weiter verbessert werden. Neben der Tragfähigkeit ist besonders die globale Duktilität (Verformungsfähigkeit) der Struktur zu beachten. Die Zielsetzung einer Verstärkung besteht dadurch einerseits in der Unterstützung der Struktur beim Abtragen von Lasten (Erhöhung des Widerstands) und andererseits in einem verbesserten Zusammenhalt der Mauerwerkskomponenten, so dass auch bei großen Verformungen die Tragfähigkeit bestehen bleibt (Vergrößerung der globalen Duktilität).
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, solche Verstärkungen und Verfahren zu Ihrer Verwirklichung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verstärkung eines Gebäudeteils, umfassend den Schritt des Verklebens eines Textils auf der Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs, wobei das Textil vor dem Verkleben in jeder Faserrichtung eine Duktilität von > 1 ,0 aufweist (gemessen nach DIN EN ISO 13934-1 Ausgabe April 1999; um Fehlmessungen durch Beschädigung der Glasfasern aufgrund deren Querdruckempfindlichkeit zu vermeiden wer- den die Enden der Prüfstreifen in Metallbacken eingeklebt), der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität von > 1 ,5 aufweist (gemessen nach DIN EN 12188, Ausgabe Juli 1999; wobei die Metallstempel durch äquivalente Stempel aus Beton einer Zylinder-Festigkeit von mindestens 50 N/mm2 ersetzt wurden) und das Gebäudeteil nach dem Verkleben (wobei selbstverständlich auch das Aushärten des Klebstoffs mit eingeschlossen ist) eine senkrecht zur Wandebene (out-of- plane) gemessene Duktilität von > 2 besitzt, wobei die Duktilität jeweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten Verformung, d.h. der Summe der elastischen und der plastischen Anteile, zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird. Wenn die Duktilität eines Tragelementes in Frage steht, spricht man von globaler Duktilität, da es nicht nur auf das Material, sondern auch auf die Form und die Belastungsart des Tragelements ankommt (vgl. z. B. Hugo Bachmann, "Erd- bebensicherung von Bauwerken", 2. überarbeitete Auflage, Kapitel 3.5, Birkenhäuser Verlag, 2002, ISBN 3-7643-6941 -8). Im Gegensatz dazu wird die Duktilität des Klebers bzw. des Textils als Ma- terialduktilität bezeichnet. Ein Gebäudeteil im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine tragende oder nichttragende Mauer. Stützpfeiler und andere Elemente eines Gebäudes sind erfindungsgemäß jedoch auch mit eingeschlossen. Vorzugsweise weist der Gebäudeteil nach dem Verkleben eine Duktilität im Bereich von > 2 bis < 30 auf, besonders bevorzugt im Bereich von > 3 bis < 20.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei mit Faserverbundwerkstoffen verstärktem Mauerwerk ein schnelles Ansprechen der Verstärkung bei einer Verformungsbelastung zur Erhöhung der Tragfähigkeit und ein hohes plastisches Dehnungsvermögen zur Verbesserung der Dukti- lität notwendig sind.
Hierdurch wird eine Zugverstärkung von tragendem und/ oder nichttragendem Mauerwerk erreicht.
Durch die erfindungsgemäße Auswahl des Textils und des Klebstoffs wird die an sich geringe Duktilität von Tragelementen aus Mauerwerk soweit erhöht, dass größere Erdbebenkräfte abgetragen werden können. Das Textil ermöglicht es, die einwirkenden Kräfte auf die gesamte Wandfläche zu verteilen. Risse im Mauerwerk werden durch Fasern aus gleichem oder unterschiedlichem Material überbrückt. Durch einen entsprechend duktilen Klebstoff, der für eine flächige Verteilung der Zugkräfte sorgt, kann sich das Textil stark verzerren und es werden somit große globale Duktili täten für das so verstärkte Tragelement ermöglicht.
Die Fähigkeit, plastische Verformungen unter Aufrechterhaltung einer Widerstandskraft zu ertragen, wird mit Duktilität bezeichnet. Ein ausreichendes Tragverhalten im Belastungsfall Erdbeben kann durch einen hohen Tragwiderstand und eine geringere Duktilität ebenso erreicht werden wie durch eine hohe Duktilität und einen geringen Tragwiderstand. Eine Auslegung eines Gebäudes für ein Erdbeben, welches das Bemessungsbeben im linear elastischen Verhaltensb ereich übersteht, d.h. es werden für den Belastungsfall keine plastischen Verformungen zugelassen, ist durch einen großen Aufwand zur Erhöhung des Tragwiderstands meist unwirtschaftlicher als eine duktile Auslegung, die größere plastische Verformungen zur Energie- dissipation zulässt. Erfindungsgemäß ausgewählt wird die Duktilität des Textils vor dem Verkleben. Hierunter ist das Textil zu verstehen, bevor es mit Klebstoff kontaktiert wurde. In der Regel lässt sich daher das Textil anhand der Materialeigenschaften des im Handel erhältlichen, nicht weiter behandelten Produkts auswählen. Diese Duktilität beträgt vorzugsweise > 1,0 bis < 20 und mehr bevorzugt > 1,5 bis < 10. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Duktilität des Klebstoffs im ausgehärteten Zustand ausgewählt. Dieser Zustand kann sich beispielsweise nach Trocknen, Verfilmen, Vernetzen oder anderen chemischen Reaktionen im Klebstoff einstellen. Der ausgehärtete Zustand ist somit der Endzustand, den der Klebstoff nach dem Auftragen einnimmt und wenn er sich nicht mehr wesentlich verändert. Dadurch, dass der ausgehärtete Zustand betrachtet wird, spielen unterschiedliche Formu- lieru ngen des Klebstoffs wie beispielsweise Feststoffgehalt, Verdünnungsgrad, Lösungsmittelgehalt und dergleichen keine Rolle. Die so gewählte Duktilität beträgt vorzugsweise > 1,5 bis < 20 und mehr bevorzugt > 2 bis < 10. Der Begriff„ausgehärteter Zustand" bezieht sich auf ein Material bzw. einen Klebstoff, in dem die Polymerisationsreaktion vollständig abgelaufen ist und somit in der Regel keine reaktiven Monomere vorhanden sind. Das Auftragen des Klebstoffs kann mittels Sprühen, Streichen, Aufrollen, Spachteln und dergleichen durchgeführt werden. Nach dem Auftragen kann, je nach verwendetem Klebstoff, eine Abluftzeit abgewartet werden, bevor das Textil auf den Klebstoff angebracht wird. Geeignete Klebstoffe sind insbesondere Polyurethan-Klebstoffe, da diese mit der notwendigen Duktilität im ausgehärteten Zustand erhalten werden können.
Geeignete Textilien sind insbesondere Gewebe und Gestricke, im Fall eines Gewebes kann die gewünschte Duktilität dadurch erreicht werden, dass das Grundgewebe des Textils vergleichsweise grobmaschig/locker ausgeführt ist und zusätzlich über duktile Fasern, die lang oder kurz sein können, verfügt. Beispiele für solche Fasern sind solche aus Glas, Polyaramid, Graphit, Quarz, Kohlefaser, Keramik, Polyethylen, Polypropylen, Polyimid, Polyamid oder in der Natur vorkommende Fasern. Besonders bevorzugt sind solche Fasern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas, Polyamid, Graphit, Quarz, Kohlefaser, Keramik, Polyethylen, Polypropylen und Polyimid. Im Fall eines gemischten Textils sollten die genannten Fasern mit einer hohen Duktilität horizontal und/oder um 30 bis 60° geneigt auf dem Gebäudeteil angeordnet sein.
Erfindungsgemäß haben sich für den Fall eines Gewebes Höchstzugkräfte pro Meter des Materials in Schussrichtung (quer) von > 45 kN bis < 70 kN und in Kettenrichtung (längs) von > 50 kN bis < 90 kN bewährt, jeweils gemessen nach DIN EN ISO 13934-2 (Ausgabe April 1999; um Fehlmes- sungen durch Beschädigung der Glasfasern aufgrund deren Querdmckempfmdliclikeit zu vermeiden werden die Enden der Prüfstreifen in Metallbacken eingeklebt),
Die vorliegende E findung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen weiter beschrieben. Die Ausführungsformen können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Oberfläche des Gebäudeteils eine Putzoberfläche. Der Begriff "Putz" ist hierbei allgemein als ein Belag umfassend Putzmörtel zu verstehen. Beispiele für solch einen Putz sind Kalkputz, Kalkzementputz, Gipsputz, Gips-Kalk- Putz und Gips-Kalk-Zement-Putz. Auf diese Weise können auch bereits bestehende Gebäude oder Geb äudeteil e/ Wände nachträglich verstärkt werden, ohne dass der vorhandene Putz entfernt wer- den muss. Die Dicke des Putzes kann beispielsweise in einem Bereich von > 0,5 cm bis < 5,0 cm liegen. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Haftscherfestigkeit gemessen gemäß DIN 16964 alternativ dass die Haftfestigkeit gemäß DIN EN 1542, Ausgabe Juli 1999 zwischen dem Putz und dem darunterliegenden Stein oder Mauerwerk bei einer Auftragungsstärke des Putzes von < 1,2 cm einen Wert von > 0,15 N/mm2 einnimmt. In Abhängigkeit von der Putzqualität und der Oberflächen- beschaffenheit des Mauerwerks kann eine Verstärkung der Zugkraft pro Meter Textil von beispielsweise 8 kN bis 35 kN erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst der Klebstoff auf die Oberfläche des Gebäudeteils aufgetragen und es wird anschließend das Textil auf den aufgetragenen Klebstoff angebracht. Dieses bewirkt eine weitere Vereinfachung des Verfahrens, da nicht mit klebstoffgetränkten Text il bahnen gearbeitet werden muss. Es ist zwar grundsätzlich nicht nötig, aber man kann, wenn gewünscht, auf das angebrachte Textil noch weiteren Klebstoff auftragen.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Verhältnis der Duktilität des Textils vor dem Verkleben zur Duktilität des Klebstoffs im ausgehärteten Zustand möglichst im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 10. Durch diese Angleichung der Duktilitäten lässt sich eine besonders wirksame Kraftaufnahme und Kraftübertragung auf verklebte Textil erreichen. Bevorzugt ist ein Bereich von 1 :2 bis 1 :5, mehr bevorzugt von 1 :3 bis 1 :4.
I einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Textil ein Glasfasergewebe und das Glasfasergewebe umfasst rechtwinklig zueinander verlaufende Glasfasern. Besonders geeignet ist ein Glasfasergewebe in Leinwandbindung, bei dem Glasfaserrovings aus E-Glas oder AR-Glas mit einer Filamentanzahl von zwischen 1 k und 3k oder auch bis 6k verwoben sind.
In einer weiteren Ausführungsform des erfmdungsgemäßen Verfahrens umfasst das Textil Fasern, welche eine zusätzliche Beschichtung aufweisen. Dabei können verschiedene Methoden wie Besprühen, Tränken, imprägnieren und andere zum Einsatz kommen. Diese Beschichtung soll dem Schutz der Fasern vor kerbbildenden und chemischen Beanspruchungen sowohl während als auch nach dem Textilauftrag dienen. Die Hauptfunktion liegt in der Verbesserung des Verbundes zwischen Textil und Bauteiloberfläche. I einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe und auf dem mindestens biaxialen Gewebe sind zusätzliche Fasern in Form eines Geleges angeordnet. Vorzugsweise sind diese Fasern auf der Hinterseite, also der dem Gebäudeteil und somit dem Klebstoff zugewandten Seite, angeordnet. Die Fasern können auch bereits mit dem Gewebe verklebt sein. Auf diese Weise tritt ein mechanisches Versagen der Fasern nicht gleichzeitig ein, sondern nacheinander. Geeignete Fasern sind insbesondere Polyolefinfasern wie Polyethylen- und Polypropylenfasem. Es ist von Vorteil, wenn diese Fasern viel kürzer als die Fäden des Gewebes sind. Zum Beispiel kann diese Faserlänge von 0,5 cm bis 10 cm betragen.
Ganz besonders bevorzugt ist ein biaxiales Glasfasergewebe mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Glasfasern, wobei die Glasfasern eine zusätzliche Beschichtung tragen und auf den Glasfa- sern zusätzliche Fasern, vorzugsweise hochduktile Polypropylen fasern, in Form eines Geleges angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfa.sst der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion. Vorzugsweise handelt es sich um eine wässrige Polyurethandispersion mit Polyurethanen (A), die Reaktionsprodukte folgender Komponenten sind:
AI) Polyisocyanate A2) polymere Polyole mit mittleren Molgewichten von > 400 g/mol bis < 8000 g/mol bestimmt nach DIN 55672-1,
A3) gegebenenfalls Mono- und/oder Polyalkohole oder Mono- und/oder Polyamine oder Aminoal- kohole mit Molgewichten von < 400 g/mol, sowie mindestens einer Verbindung ausgewählt aus A4) Verbindungen, die mindestens eine ionische oder potentiell ionische Gruppe aufweisen und
A5) nichtionisch hydrophilierte Verbindungen.
Eine potentiell ionische Gruppe ist eine Gruppe, die zur Ausbildung einer ionischen Gruppe befähigt ist. Bevorzugt werden die Polyurethane (A) hergestellt aus > 7 Gewichts-% bis < 45 Gewichts-% AI),
> 50 bis < 91 Gewichts-% A2), > 0 bis < 15 Gewichts-% A5), > 0 bis < 12 Gewichts-% ionischer oder potentiell ionischer Verbindungen A4) sowie gegebenenfalls > 0 bis < 30 Gewichts-% von Verbindungen A3), wobei die Summe von A4) und A5) > 0,1 bis < 27 Gewichts-%> beträgt und sich die Summe der Komponenten zu 100 Gewichts-% addieren. Besonders bevorzugt sind die Polyurethane (A) aufgebaut aus > 10 bis < 35 Gewichts-%) AI), > 55 bis < 90 Gewichts-% A2), > 0 bis < 10 Gewichts-% A5), > 1 bis < 9 Gewichts-% ionischer oder potentiell ionischer Verbindungen A4) sowie gegebenenfalls > 0 bis < 10 Gewichts-% von Verbindungen A3), wobei die Summe von A4) und A5) > 0,1 bis < 19 Gewichts-%> beträgt und sich die Summe der Komponenten zu 100 Gewichts-% addieren. Ganz besonders bevorzugt werden die Polyurethane (A) hergestellt aus > 15 bis < 35 Gewichts-%) AI), > 55 bis < 75 Gewichts-% A2), > 0 bis < 8 Gewichts-% A5), > 1 bis < 5 Gewichts-% ionischer oder potentiell ionischer Verbindungen A4) sowie gegebenenfalls > 0 bis < 8 Gewichts-% von Verbindungen A3), wobei die Summe von A4) und A5) > 0,1 bis < 10 Gewichts-%) beträgt und sich die Summe der Komponenten zu 100 Gewichts-% addieren. Geeignete Polyisocyanate (AI) sind aromatische, araliphatische, aliphatische oder cycloaliphati- sche Polyisocyanate. Es können auch Mischungen solcher Polyisocyanate eingesetzt werden. Beispiele geeigneter Polyisocyanate sind Butylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat ( HD! ). Iso- phorondiisocyanat (IPDI), 2,2,4 und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiisocyanat, die isomeren Bis(4,4'-isocyanatocyclohexyl)methane oder deren Mischungen beliebigen Isomerengehalts, Iso- cyanatomethyl-l,8-octandiisocyanat, 1 ,4-Cyclohexylendiisocyanat, 1 ,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat, 1 ,5-Naphthylendiisocyanat, 2,4'- oder 4,4'-Diphenylmethandi- isocyanat, Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat oder deren Derivate mit Urethan-, Isocyanurat-, Allophanat-, Biuret-, Uretdion-, Iminooxadiazindionstruktur und Mischungen derselben. Bevorzugt sind Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und die isomeren Bis(4,4'-isocyanatocyclo- hexyl)methane sowie deren Mischungen.
Bevorzugt handelt es sich um Polyisocyanate oder Polyisocyanatgemische der genannten Art mit ausschließlich aliphatisch und/oder cycloaliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen. Weiterhin bevorzugt sind 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat. Ganz besonders bevorzugte Ausgangskompo- nenten (AI) sind Polyisocyanate beziehungsweise Polyisocyanatgemische auf Basis von HDI, IPDI und/ oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan.
Weiterhin geeignet als Polyisocyanate (AI) sind beliebige, durch Modifizierung einfacher aliphatischer, cycloaliphatischer, araliphatischer und/oder aromatischer Diisocyanate hergestellte, aus mindestens zwei Diisocyanaten aufgebaute Polyisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Allophanat-, Biuret-, Iminooxadiazindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur, wie sie beispielsweise in J. Prakt. Chem. 336 (1994) S. 185-200 beschrieben sind.
Geeignete Polymere (A2) verfügen über eine OH-Funktionalität von > 1,5 bis < 4, wie zum Beispiel Polyacrylate, Polyester, Polylactone, Polyether, Polycarbonate, Polyestercarbonate, Polyace- tale, Polyolefine und Polysiloxane. Bevorzugt sind Polyole in einem Molgewichtsbereich von > 400 g/mol bis < 2500 g/mol mit einer OH-Funktionalität von > 1,9 bis < 3.
Die i Frage kommenden Hydroxylgruppen aufweisenden Polycarbonate sind durch Reaktion von Kohlensäurederivaten, zum Beispiel Diphenylcarbonat, Dimethylcarbonat oder Phosgen mit Di len erhältlich. Als derartige Diole kommen zum Beispiel Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,3- und 1 ,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, 1 ,4-Bishydroxymethylcyclo- hexan, 2 -Methyl- 1 ,3 -propandiol, 2,2,4-Trimethylpentandiol-l ,3, Dipropylenglykol, Po!ypropylen- glykole, Dibutylenglykol, Polybutylenglykole, Bisphenol A, Tetrabrombisphenol A aber auch Lac- ton-modifizierte Diole in Frage. Bevorzugt enthält die Diolkomponente > 40 Gewichts-% bis < 100 Gewichts-% Hexandiol, bevorzugt 1,6-Hexandiol und/oder Hexandiol-Derivate, bevorzugt solche, die neben endständigen OH-Gruppen Ether- oder Estergruppen aufweisen, zum Beispiel Produkte, die durch Umsetzung von 1 Mol Hexandiol mit mindestens 1 Mol, bevorzugt 1 bis 2 Mol Caprolac- ton gemäß DE-A 1 770 245 oder durch Verethemng von Hexandiol mit sich selbst zum Di- oder Tri hexyl englykol erhalten wurden. Die Herstellung solcher Derivate ist zum Beispiel aus DE-A 1 570 540 bekannt. Auch die in DE-A 3 717 060 beschriebenen Polyether-Polycarbonatdiole können eingesetzt werden. Die Hydroxylpolycarbonate sollten bevorzugt linear sein. Sie können jedoch gegebenenfalls durch den Einbau polyfunktioneller Komponenten, insbesondere niedermolekularer Polyole, leicht verzweigt werden. Hierzu eignen sich beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-1,2,6, Butantriol- 1,2,4, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Chinit, Mannit, und Sorbit, Methylglykosid, 1 , 3 ,4 , 6-Di anhydrohexit e . Als Polyetherpolyole geeignet sind die in der Polyurethanchemie an sich bekannten Polytetrame- thylenglykolpolyether, die zum Beispiel über Polymerisation von Tetrahydrofuran durch kationische Ringöffnung hergestellt werden können.
Darüber hinaus geeignete Polyetherpolyole (A2) sind die unter Verwendung von Startermolekülen hergestellten Polyadditionsprodukte des Ethylenoxids, Propylenoxids, Butylenoxids, Styroloxids oder Epichlorhydrins, sowie deren Misch- und Pfropfpolyadditionsprodukte sowie die durch Kondensation von mehrwertigen Alkoholen oder deren Mischungen und die durch Alkoxylierung von Wasser, mehrwertigen Alkoholen, Aminen oder Aminoalkoholen gewonnenen Polyether eingesetzt. Bevorzugt sind Homo- und/oder Mischpolyadditionsverbmdungen von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 400 bis 4000 Da, besonders bevor- zugt von 400 bis 2500 Da, ganz besonders bevorzugt von 800 bis 2000 Da. Die mittlere Funktionalität der Polyetherpolyole ist größer 1,85, bevorzugt von 1,88 bis 3. Besonders bevorzugt sind di- funktionelle Polyether mit einer Funktionalität von 1,92 bis 2,05.
Der Anteil an Ethylenoxid in den Homo- und/oder Mischpolyadditionsverbmdungen von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid beträgt 0 bis 100%, bevorzugt 0 bis 30 %, besonders bevorzugt 0 bis 10%.
In einer besonders bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Po- lyetherpolyol (A) ein Homopolyadditionsprodukt des Propylenoxids mit einem Molekulargewicht von 800 bis 2000 Da und einer Funktionalität von 1,92 bis 2,05.
Als Polyesterpolyole geeignet sind zum Bei spie! Umsetzungsprodukte von mehrwertigen, bevor- zugt zweiwertigen und gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit mehrwertigen, bevorzugt zweiwertigen Carbonsäuren. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedrigen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Die Polycarbon- säuren können aliphatischer, cycloaliphatischer, aromatischer und/ oder heterocyclischer Natur sein und gegebenenfalls, zum Beispiel durch Halogenatome substituiert und/oder ungesättigt sein.
Besonders bevorzugte polymere Polyole (A2) sind Polycarbonate und Polyether, ganz besonders bevorzugt Polyether. Die Komponenten (A3) sind zur Kettenverlängerung und/oder Terminierung des Polyurethan- Prepolymers geeignet. Dazu kommen monofunktionelle Alkohole und Monoamine in Betracht. Bevorzugte Monoalkohole sind aliphatische Monoalkohole mit 1 bis 18 ("-Atomen, wie zum Beispiel Ethanol, n-Butanol, Ethylenglykol-monobutylether, 2-Ethylhexanol, 1 -Octanol, 1 -Dodecanol oder 1 -Hexadecanol. Bevorzugte Monoamine sind aliphatische Monoamine, wie zum Beispiel Diethylamin, Dibutylamin, Ethanolamin, N-Methylethanolamin oder Ν,Ν-Diethanolamin und Λ- mine der Jeffamin® M-Reihe (Huntsman Corp. Europe. Belgien) oder aminofunktionelle Polyethy- lenoxide und Polypropylenoxide.
Ebenfalls als Komponente (A3) sind Polyole, Aminopolyole oder Polyamine mit einem Molgewicht unter 400 g/mol geeignet, die in der entsprechenden Literatur in großer Zahl beschrieben sind.
Bevorzugte Komponenten (A3) sind beispielsweise: a) Alkandiole beziehungsweise -triole, wie Ethandiol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,4- und 2,3- Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1 ,3 -Dimethylpropandiol, 1 ,6-Hexandiol, Neopentylglykol, 1 ,4-Cyclo- hexandimethanol, 2-Methyl-l,3-propandiol, 2-Ethyl-2-butylpropandiol, Trimethylpentandiol, stel- lungsisomere Diethyloctandiole, 1 ,2- und 1 ,4-Cyclohexandiol, hydriertes Bisphenol A [2,2-Bis(4- hydroxycyclohexyl)-propan] , 2,2-Dimethyl-3-hydroxypropionsäure-(2,2-dimethyl-3-hydroxypro- pylester), Trimethylolethan, Trimethylolpropan oder Glycerin, b) Etherdiole, wie Diethylendiglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, 1 ,3 -Butylenglykol oder Hydrochinondihydroxyethylether, c) Esterdiole der allgemeinen Formeln (I) und (II),
HO-(CH2)x-CO-0-(CH2)y-OH (I) HO-(CH2)x-0-CO-R-CO-0(CH2)x OH (II) in welchen
R ein Alkylen- oder Arylenrest mit 1 bis 10 C-Atomen, bevorzugt 2 bis 6 ("-Atomen. x 2 bis 6 und y 3 bis 5 ist, wie zum Beispiel 5-Hydroxybutyl-e-hydroxy-capronsäureester, co-Hydroxyhexyl-y-hydroxybutter- säureester, Adipinsäure-(ß-hydroxyethyl)ester und Terephthalsäurebis(ß-hydroxy-ethyl)ester und d) Di- und Polyamine wie zum Beispiel 1 ,2-Diaminoethan, 1 ,3 Diaminopropan, 1,6-Diaminohexan, 1 ,3- und 1 ,4-Phenylendiamin, 4,4'-Diphenylmethandiamin, Isophorondiamin, Isomerengemisch von 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexa-methylendiamin, 2-Methyl-pentamethylendiamin, Diethylen- triamin, 1 ,3- und 1 ,4-Xylylendiamin, α,α,α,α'-Tetramethyl-l ,3- und - 1 ,4-xylylendiamin, 4.4-Di- aminodicyclohexylm ethan, amino funktionelle Polyethylenoxide oder Polypropylenoxide, die unter dem Namen Jeffamin®, D-Reihe (Fa. Huntsman Corp. Europe, Belgien) erhältlich sind, Diethylen- triamin und Triethylentetramin. Als Diamine im Sinne der Erfindung sind auch Hydrazin, Hydra- zinhydrat und substituierte Hydrazine geeignet, wie zum Beispiel N-Methylhydrazin, Ν,Ν'- Dimethylhydrazin und deren Homologe sowie Säuredihydrazide, Adipinsäure, ß-Methyl- adipinsäure, Sebacinsäure, Hydracrylsäure und Terephthalsäure, Semicarbazido-alkylenhydrazide, wie zum Beispiel ß - S emicarb azidopr opi onsäurehydr azid (zum Beispie! beschrieben in DE- A I 770 591), Semicarbazidoalkylen-carbazinester, wie zum Beispiel 2-Semicarbazidoethyl- carbazinester (zum Beispiel beschrieben in DE-A I 918 504) oder auch Aminosemicarbazid- Verbindungen, wie zum Beispiel ß-Aminoethylsemicarbazido-carbonat (zum Beispiel beschrieben in DE-Λ 1 902 931).
Die Komponente (A4) enthält ionische Gruppen, die entweder kationischer oder anionischer Natur sein können. Kationisch oder anionisch dispergierend wirkende Verbindungen sind solche, die beispielsweise Sulfonium-, Ammonium-, Phosphonium-, Carboxylat-, Sulfonat-, Phosphonat- G nippen oder die Gruppen, die durch Salzbildung in die vorgenannten Gruppen überfuhrt werden können (potentiell ionische Gruppen ) enthalten und durch vorhandene isocyanatreaktive Gruppen in die Makromoleküle eingebaut werden können. Bevorzugt geeignete isocyanatreaktive Gruppen sind Hydroxyl- und Amingruppen. Geeignete ionische oder potentiell ionische Verbindungen (A4) sind zum Beispiel Mono- und Dihydroxycarbonsäuren, Mono- und Diaminocarbonsäuren, Mono- und Dihydroxysulfonsäuren, Mono- und Diaminosulfonsäuren sowie Mono- und Dihydroxyphosphonsäuren oder Mono- und Diaminophosphonsäuren und ihre Salze wie Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, 1 1yd- roxypivalinsäure, N-(2-Aminoethyl)-ß-alanin, 2-(2-Amino-ethylamino)-ethansulfonsäure, 1 ,2- oder 1 ,3 -Propylendiamin-ß-ethylsulfonsäure, Ethylendiamin-propyl- oder -butylsulfonsäure, Äpfelsäure, Zitronensäure, Glykolsäure, Milchsäure, Glycin, Alanin, Taurin, Lysin, 3,5-Diaminobenzoesäure, ein Additionsprodukt von IPDI und Acrylsäure (EP-A 0 916 647, Beispiel 1) und dessen Alkali- und/oder Ammoniumsalze; das Addukt von Natrium bisulfit an Buten-2-diol -l,4, Polyethersulfo- nat, das propoxylierte Addukt aus 2-Butendiol und NaHS03, zum Beispiel beschrieben in DE-A 2 446 440 (Seite 5-9, Formel Ϊ-ΙΪΙ) sowie in kationische Gruppen überführbare Bausteine wie N- Methyl -diethanolamin als hydrophile Aufbaukomponenten. Bevorzugte ionische oder potentielle ionische Verbindungen sind solche, die über Carboxy- oder Carboxylat- und/oder Sulfonatgruppen und/oder Ammoniumgruppen verfügen. Besonders bevorzugte ionische Verbindungen sind solche, die Carboxyl- und/oder Sulfonatgruppen als ionische oder potentiell ionische Gruppen enthalten, wie die Salze von -(2-Aminoethyl)-ß-alanin, der 2-(2-Amino-ethylamino-)ethansulfonsäure oder des Additionsproduktes von iPDI und Acrylsäure (EP-A 0 916 647, Beispiel 1) sowie der Dimethy- lolpropionsäure. Ganz besonders bevorzugt sind die Natriumsalze von N-(2-Aminoethyl)-ß-alanin und 2-(2-Amino-ethylamino-)-ethansulfonsäure. Ebenfalls ganz besonders bevorzugt ist Dimethyl- propionsäure. Geeignete nichtionisch hydrophilierend wirkende Verbindungen (A5) sind zum Beispiel Po- lyoxyalkylenether, die mindestens eine Hydroxy- oder Aminogruppe enthalten. Diese Polyether enthalten einen Anteil von 30 Gewichts-% bis 100 Gewichts-% an Bausteinen, die vom Ethylen- oxid abgeleitet sind. I Frage kommen linear aufgebaute Polyether einer Funktionalität zwischen 1 und 3, aber auch Verbindungen der allgemeinen Formel (III),
in welcher
R1 und R unabhängig voneinander jeweils einen zweiwertigen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest mit 1 bis 18 C-Atomen, die durch Sauerstoff und/ oder Stickstoffatome unterbrochen sein können, bedeuten und R3 für einen alkoxyterminierten Polyethylenoxidrest steht. Nichtionisch hydrophilierend wirkende Verbindungen sind beispielsweise auch einwertige, im statistischen Mittel > 5 bis < 70, bevorzugt > 7 bis < 55 Ethylenoxideinheiten pro Molekül aufweisende Polyalkylenoxidpolyetheralkohole, wie sie in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung geeigneter Startermoleküle zugänglich sind (zum Beispiel in Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 19, Verlag Chemie, Weinheim S. 31-38). Geeignete Startermoleküle sind beispielsweise gesättigte Monoalkohole wie Methanol, Ethanol, n- Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, die Isomeren Pentanole, Hexanole, Octanole und Nonanole, n-Decanol, n-Dodecanol, n-Tetradecanol, n-Hexadecanol, n-Octadecanol, Cyclohexanol, die isomeren Methylcyclohexanole oder Hydroxymethylcyclohexan, 3-Ethyl-3- hydroxymethyloxetan oder Tetrahydrofurfurylalkohol, Diethylenglykol-monoalkylether wie bei- spielsweise Diethylenglykolmonobutylether, ungesättigte Alkohole wie Allylalkohol, 1.1 -Di- methylallylalkohol oder Oleinalkohol, aromatische Alkohole wie Phenol, die isomeren Kresole oder Methoxyphenole, araliphatische Alkohole wie Benzylalkohol, Anisalkohol oder Zimtalkohol, sekundäre Monoamine wie Dimethylamin, Diethylamin, Dipropylamin, Diisopropylamin, Dibuty- lamin, Bis-(2-ethylhexyl)-amin, -Methyl- und -Ethylcyclohexylamin oder Dicyclohexylamin sowie heterocyclische sekundäre Amine wie Morpholin, Pyrrolidin, Piperidin oder 1 11-Pyrazol. Bevorzugte Startermoleküle sind gesättigte Monoalkohole. Besonders bevorzugt wird Diethyl- englykolmonobutylether als Startermolekül verwendet.
Für die Alkoxylierungsreaktion geeignete Alkylenoxide sind insbesondere Ethylenoxid und Propy- lenoxid, die in beliebiger Reihenfolge oder auch im Gemisch bei der Alkoxylierungsreaktion ein- gesetzt werden können.
Bei den Polyalkylenoxidpolyetheralkoholen handelt es sich entweder um reine Polyethylenoxidpo- lyether oder gemischte Polyalkylenoxidpolyether, deren Alkylenoxideinheiten zu mindestens 30 mol-%, bevorzugt zu mindestens 40 mol-% aus Ethylenoxideinheiten bestehen. Bevorzugte nichtionische Verbindungen sind monofunktionelle gemischte Polyalkylenoxidpolyether, die min- destens 40 mol-% Ethylenoxid- und maximal 60 mol-% Propylenoxideinheiten aufweisen.
Zur Herstellung des Polyurethans (A) kann eine Kombination aus ionischen (A4) und nichtionischen (A5) Hydrophilierungsmitteln verwendet werden. Bevorzugt werden anionische Hydrophi- lierungsmittel verwendet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion (A), die das Reaktionsprodukt ist aus einer Mischung 11DI und IPDI (AI), einem Homopolyadditionsprodukt des Propylenoxids mit einem Molekulargewicht von 800 bis 1500 Da und einer Funktionalität von 1,92 bis 2,05 (A2), 1 ,4-Butandiol (A3) und dem Natriumsalz der 2-(2-Amino-ethylamino-)ethansulfonsäure.
Die Herstellung des wässrigen Polyurethans (A) kann in einer oder mehreren Stufen in homogener, oder bei mehrstufiger Umsetzung, teilweise in disperser Phase durchgeführt werden. Nach vollständig oder teilweise durchgeführter Polyaddition erfolgt ein Dispergier-, Emulgier- oder Lösungsschritt. Im Anschluss erfolgt gegebenenfalls eine weitere Polyaddition oder Modifikation in disperser Phase.
Zur Herstellung des Polyurethans (A) können sämtliche, aus dem Stand der Technik bekannte Ver- fahren wie Emulgator-Scherkraft-, Aceton-, Präpolymer-Misch-, Schmelz-Emulgier-, Ketimin- und Feststoff-Spontan-Dispergier- Verfahren oder Abkömmlinge davon verwendet werden. Eine Zusammenfassung dieser Methoden findet sich in Methoden der organischen Chemie (Houben-Weyl,
Erweitemngs- und Folgebände zur 4. Auflage, Band E20, H. Bart! und J. Falbe, Stuttgart, New York. Thieme 1987, S. 1671-1682). Bevorzugt ist das Schmelz-Emulgier-, Präpolymer-Misch- und das Aceton- Verfahren. Besonders bevorzugt ist das Aceton-V erfahren.
Üblicherweise werden die Bestandteile (A2) bis (A5), die keine primären oder sekundären Amino- gruppen aufweisen, und ein Polyisocyanat (AI) zur Herstellung eines Polyurethan-Präpolymers im Reaktor ganz oder teilweise vorgelegt und gegebenenfalls mit einem mit Wasser mischbaren aber gegenüber Isocyanatgruppen inerten Lösungsmittel verdünnt, bevorzugt aber ohne Lösungsmittel, auf höhere Temperaturen, bevorzugt im Bereich von 50 bis 120 °C, aufgeheizt.
Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Butanon, Tetrahydrofuran, Dioxan, Aceto- nitril, Dipropylenglykoldimethylether und 1 -Methyl-2-pyrrolidon, die nicht nur zu Beginn der Her- Stellung, sondern gegebenenfalls in Teilen auch später zugegeben werden können. Bevorzugt sind Aceton und Butanon. Es ist möglich, die Reaktion unter Normaldruck oder erhöhtem Druck, zum Beispiel oberhalb der Normaldruck-Siedetemperatur eines Lösungsmittels wie zum Beispiel Aceton durchzuführen.
Weiterhin können die zur Beschleunigung der Isocyanatadditionsreaktion bekannten Katalysatoren, wie zum Beispiel Triethylamin, l,4-Diazabicyclo-[2,2,2]-octan, Dibutylzinnoxid, Zinndioktoat, Dibutylzinndilaurat, Zinn-bis-(2-ethylhexanoat), Zinkdioktoat, Zink-bis-(2-ethylhexanoat) oder andere metall organischen Verbindungen mit vorgelegt oder später zudosiert werden.
Bevorzugt sind Dibutylzinndilaurat, Zinkdioktoat und Zink-bis-(2-ethylhexanoat), besonders bevorzugt ist Zink-bis-(2-ethylhexanoat). Anschließend werden die gegebenenfalls zu Beginn der Reaktion noch nicht zugegebenen Bestandteile (AI), (A2), gegebenenfalls (A3) und (A4) und/oder (A5), die keine primären oder sekundären Aminogruppen aufweisen, zudosiert und ebenfalls auf höhere Temperaturen, bevorzugt im Bereich von 50 bis 120 °C, aufgeheizt.. Bei der Herstellung des Polyurethan-Präpolymeren beträgt das Stoffmengenverhältnis von Isocyanatgruppen zu mit Isocyanat reaktiven Gruppen > 0,90 bis < 3, bevorzugt > 0,95 bis < 2,5, besonders bevorzugt > 1,05 bis < 2,0. Die Umsetzung der Komponenten (AI) bis (A5) erfolgt bezogen auf die Gesamtmenge an mit Isocyanaten reaktiven Gruppen des Teils von (A2) bis (A5), der keine primären oder sekundären Aminogruppen aufweist, teilweise oder vollständig, bevorzugt aber vollständig. Der Umsetzungsgrad wird üblicherweise durch Verfolgung des NCO-Gehalts der Reaktionsmischung überwacht. Dazu können sowohl spektroskopi- sehe Messungen, zum Beispiel Infrarot- oder Nahinfrarot-Spektren. Bestimmungen des Brechungsindex als auch chemische Analysen, wie Titrationen, von entnommenen Proben vorgenommen werden. Es werden Polyurethan-Präpolymere, die freie Isocyanatgruppen enthalten, in Substanz oder in Lösung erhalten. Nach oder während der Herstellung der Polyurethan-Präpolymere aus (AI) und (A2) bis (A5) erfolgt, falls dies noch nicht in den Ausgangsmolekülen durchgeführt wurde, die teilweise oder vollständige Salzbildung der anionisch und/oder kationisch dispergierend wirkenden Gruppen. Im Falle anionischer Gruppen werden dazu Basen wie Ammoniak, Ammoniumcarbonat oder Ammonium- hydrogencarbonat, Trimethylamin, Triethylamin, Tributylamin, Diisopropylethylamin, Dimethyl- ethanolamin, Diethylethanolamin, Triethanolamin, Kaliumhydroxid oder Natriumcarbonat eingesetzt, bevorzugt Triethylamin, Triethanolamin, Dimethylethanolamin oder Diisopropylethylamin. Die Stoffmenge der Basen liegt zwischen 50 und 120%, bevorzugt zwischen 50 und 100% und besonders bevorzugt zwischen 60 und 90% der Stoffmenge der anionischen Gruppen. Im Falle kationischer Gruppen werden organische oder anorganische Säuren eingesetzt. Werden nur nichtionisch hydrophilierte Verbindungen (A5) mit Ethergruppen verwendet, entfällt der Neutralisationsschritt. Die Neutralisation kann auch gleichzeitig mit der Dispergierung erfolgen, i dem das Dispergierwasser bereits das Neutralisationsmittel enthält.
Mögliche aminische Komponenten sind (A2), (A3) und (A4) mit denen gegebenenfalls noch ver- bli ebenen Isocyanatgruppen umgesetzt werden können. Diese Kettenverlängerung kann dabei entweder in Lösungsmittel vor dem Dispergieren, während des Dispergierens oder i Wasser nach dem Dispergieren durchgeführt werden. Werden als (A4) aminische Komponenten eingesetzt, erfolgt die Ketten Verlängerung bevorzugt vor der Dispergierung.
Die aminische Komponente (A3) oder (A4) kann mit organischen Lösungsmitteln und/ oder mit Wasser verdünnt dem Reaktionsgemisch zugegeben werden. Bevorzugt werden > 70 Gewichts-% bis < 95 Gewichts-% Lösungsmittel und/oder Wasser eingesetzt. Sind mehrere aminische Komponenten vorhanden, so kann die Umsetzung nacheinander in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durch Zugabe einer Mischung erfolgen.
Zwecks Herstellung der Polyurethan-Dispersion (A) werden die Polyurethan-Präpolymere, gege- benen falls unter starker Scherung, wie zum Beispiel starkem Rühren oder unter Verwendung eines Düsenstrahldispergators, entweder in das Dispergierwasser eingetragen oder man rührt umgekehrt das Dispergierwasser zu den Präpolymeren. Anschließend kann dann, falls noch nicht in der homogenen Phase geschehen, die Molmassen erhöhung durch Reaktion von gegebenenfalls vorhandenen Isocyanatgruppen mit der Komponente (A2), (A3) erfolgen. Die eingesetzte Menge an Polyamin (A2), (A3) hängt von den noch vorhandenen, nicht umgesetzten Isocyanatgruppen ab. Bevorzugt werden > 45 bis < 100 %>, besonders bevorzugt > 50 bis < 75%> der Stoffmenge der Isocyanatgruppen mit Polyaminen (A2), (A3) umgesetzt.
Gegebenenfalls kann das organische Lösungsmittel abdestilliert werden. Die Dispersionen haben einen Festkörpergehalt von > 10 bis < 70 Gewichts-%, bevorzugt > 25 bis < 65 Gewichts-% und besonders bevorzugt > 30 bis < 60 Gewichts-%>. Die Polyurethandispersionen können alleine oder mit bekannten Bindemitteln, Hilfsstoffen und Zugschlagstoffen, insbesondere Lichtschutzmitteln wie UV -Absorbern und sterisch gehinderten Aminen (HALS), weiterhin Antioxidantien, Füllstoffen sowie Lackhilfsmitteln, zum Beispiel Anti- absetzmittel, Entschäumungs- und/oder Netzmitteln, Verlaufmitteln, Reaktiv- Verdünnern. Weich- machern, Katalysatoren, Hilfslösemitteln und/ oder Verdickern und Additiven, wie beispielsweise Dispersionen, Pigmenten, Farbstoffen oder Mattierungsmitteln, eingesetzt werden, insbesondere sind Kombinationen mit Polyurethandispersionen oder Polyacrylatdispersionen, die gegebenenfalls auch hydroxyfunktionell seien können, problemlos möglich. Die Additive können den PUR- Dispersionen unmittelbar vor der Verarbeitung zugegeben werden. Es ist aber auch möglich, zu- mindest einen Teil der Additive vor oder während der Dispergierung des Bindemittels beziehungsweise Bindemittel-ZVernetzergemisches zuzugeben. Die Auswahl und die Dosierung dieser Stoffe, die den Einzelkomponenten und/oder der Gesamtmischung zugegeben werden können, sind dem Fachmann bekannt.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in dem Gebäudeteil eingelassene Befestigungselemente vorgesehen, welche an der Oberfläche des Gebäudeteils zugänglich sind und auf welche das Textil aufgeklebt wird. Vorzugsweise ist der zugängliche Teil des Befestigungselements bündig mit der Oberfläche des Gebäudeteils angeordnet. Solch ein Befestigungselement kann beispielsweise ein Anker-Befestigungselement sein. Es ist weiterhin möglich, dass das Befestigungselement den Gebäudeteil durchdringt und auf beiden Seiten mit dem Textil verklebt ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein verstärktes Gebäudeteil, umfassend ein auf seiner Oberfläche verklebtes Textil, wobei das Textil vor dem Verkleben eine Duktilität von > 1,0 aufweist und der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität von > 1.5 aufweist und wobei die Duktilität jeweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten elastischen und plasti- sehen Verformung zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird. Der verstärkte Gebäudeteil besitzt danach eine Duktilität von > 2, bevorzugt > 3.
Selbstverständlich kann der verstärkte Gebäudeteil durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhalten werden. Es ist weiterhin möglich, sämtliche in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erwähnten Aus führungs formen einzeln oder in Kombination zur Herstellung des ver- stärkten Gebäudeteils zu verwenden. Zu Details wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Insbesondere zu erwähnen ist ein erfindungsgemäßer verstärkter Gebäudeteil, wobei das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe umfasst und auf dem mindestens biaxialen Gewebe zusätzliche Fasern in Form eines Geleges angeordnet sind. Weiterhin ist insbesondere ein erfindungsgemäßes verstärktes Gebäudeteil zu erwähnen, wobei der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines Textils in Kombination mit einem Klebstoff zur Verstärkung eines Gebäudeteils, wobei das Textil auf die Oberfläche des Ge- bäudeteils mittels eines Klebstoffs verklebt wird, wobei das Textil vor dem Verkleben eine Duktili- tät von > 1 ,0 aufweist und der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität von > 1.5 aufweist und wobei die Duktilität j eweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten elastischen und plastischen Verformung zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird.
Es ist weiterhin möglich, sämtliche in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren er- wähnten Ausführungsformen einzeln oder in Kombination im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verwendung einzusetzen. Zu Details wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Insbesondere zu erwähnen ist eine erfindungsgemäße Verwendung, wobei das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe umfasst und auf dem mindestens biaxialen Gewebe zusätzliche Fasern in Form eines Geleges angeordnet sind.
Weiterhin ist insbesondere eine erfindungsgemäße Verwendung zu erwähnen, wobei der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion umfasst.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren und Beispiele weiter erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
FIG. 1 die senkrechte Verlegung von Textilien zur Verstärkung eines Gebäudeteils
FIG. 2 ein zusätzlich mit einem eingelassenen Befestigungselement verstärktes Gebäudeteil
FIG. 3 ein beidseitig mit einem eingelassenen Befestigungselement verstärktes Gebäudeteil
FIG. 4 ein erfindungsgemäß verwendbares Textil FIG. 5 ein weiteres erfindungsgemäß verwendbares Textil
FIG. 6 die Ergebnisse eines S chub verformungs Versuchs (Kalksandstein -Mauerwerk)
FIG. 7 die Ergebnisse eines Plattenbiegeversuchs (Kalksandstein -Mauerwerk)
FIG. 8 die Ergebnisse eines Plattenbiegeversuchs (Ziegelstein -Mauerwerk)
FIG. 9 die Scherfestigkeit des Klebstoffs FIG. 1 zeigt die senkrechte Verlegung von Textilien im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Erfindungsgemäß ausgewählte Textilbahnen 11, 12, 13 werden auf ein Mauerwerk mit erfin- dungsgemäß ausgewähltem Klebstoff verklebt. Hierbei wird überlappend vorgegangen, so dass beispielsweise die linken Kanten 1, 3, 7 der Textilbahnen 11, 12, 13 unter (oder auch über) den rechten Kanten 5, 9 der Bahnen zu liegen kommen.
FIG. 2 zeigt ein zusätzlich mit einem eingelassenen Befestigungselement in Form eines Ankers 25 verstärktes Mauerwerk 15. Der durch die Putzschicht 17 reichende Anker 25 ist mittels Mörtels oder Klebers 23 im Mauerwerk 15 befestigt. Ein erfindungsgemäß ausgewähltes Textil 21 ist mittels erfindungsgemäß ausgewähltem Klebstoff 19 auf dem Putz 17 und dem nach Außen reichen- den Teil des Ankers 25 verklebt. Grenzflächen zwischen den Schichten sind Textil-Klebstoff 27 und 33, Klebstoff-Putz 29 und 35 sowie Putz-Mauerwerk 31 und 37.
FIG. 3 zeigt ein beidseitig mit einem eingelassenen Befestigungselement in Form eines Ankers (ohne Bezugszeichen; analog zur FIG. 2) verstärktes Mauerwerk 45. Auf beiden Seiten des Mauerwerks 45 sind Putzschichten 43, 47 angebracht, durch die der Anker hindurchragt. Erfindungs- gemäß ausgewählte Textilien 39, 51 sind mittels erfindungsgemäß ausgewähltem Klebstoff 41, 49 auf den Putzschichten 43, 47 verklebt. Grenzflächen zwischen den Schichten sind Textil-Luft 53 und 67, Textil-Klebstoff 55 und 65, Klebstoff-Putz 57 und 63 sowie Putz-Mauerwerk 59 und 61.
FIG. 4 zeigt ein Beispiel für ein im Rahmen der erfindungsgemäßen Auswahl verwendbares Textil in Form eines Gewebes. Das Gewebe liegt hier in Leinwandbindung vor, wobei exemplarisch Schussfaden 69 und Kettfäden 71 , 73 und 75 aufgeführt sind.
FIG. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für ein im Rahmen der erfindungsgemäßen Auswahl verwendbares Textil. 1 lier liegt ein biaxiales Gewebe in Leinwandbindung vor, wobei exemplarisch Schussfaden 79 und Kettfaden 77 aufgeführt sind. Zusätzliche Fasern 81, 83 sind in Form eines Geleges oder Vlieses auf dem Gewebe angeordnet. FIG. 6 zeigt die Last- Verschiebungskurven zweier Steinabscherversuche. Die Kurve 601 repräsentiert eine verstärkte und Kurve 602 eine unverstärkte Probe.
FIG. 7 zeigt die Last- Verschiebungskurven zweier Plattenkörper (bestehend aus 6 Kalksandsteinen), die im 3 Punkt-Biegeversuch ermittelt wurden. Die Kurve 701 repräsentiert eine verstärkte und Kurve 702 eine unverstärkte Probe. FIG. 8 zeigt die Last- Verschiebungskurven zweier Plattenkörper (bestehend aus 6 Ziegelsteinen), die im 3 Punkt-Biegeversuch ermittelt wurden. Die Kurve 801 repräsentiert eine verstärkte und Kurve 802 eine unverstärkte Probe.
FIG. 9 zeigt die Schubspannungs-Verschiebungskurve des eingesetzten Klebstoffs. Beispiele
Beispiel 1: Synthese eines erfindungsgemäß verwendbaren Klebstoffs 1 :
1252,5 g eines Polypropylenoxiddiols (OH-Zahl 1 12, mittleres Molekulargewicht 1000 g/mol) wurden 60 min bei 100 °C und 50 mbar entwässert. Anschließend wurden 1 12,4 g 1 ,4-Butandiol und 0,170 g Zink-bis-(2-ethylhexanoat (Borchi® Kat 22 der Firma OMG Borchers GmbH, Germany) zugegeben und die Mischung 1 5 min bei 90°C homogenisiert. Nach Abkühlung auf 70 °C wurden 333,0 g Isophorondiisocyanat (IPDI) und 252,0 g Hexamethylendiisocyanat ( HD! ) zugegeben, untergerührt und anschließend die Temperatur konstant bei 70°C gehalten. Nach 35 min war ein Isocyanatgehalt von 1.74 % erreicht. Es wurde auf 55 °C abgekühlt, 2925 g Aceton zugegeben und gerührt, bis das Prepoiymer vollständig gelöst war. In die homogene Lösung wurde bei 48 °C eine Lösung von 50,37 g Natriumsalz der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure in 435 g Wasser unter kräftigem Rühren gegeben und weitere 15 Minuten bei 48°C gerührt. Anschließend wurden zu der acetonischen Prepolymermischung unter kräftigem Rühren 3320 g Wasser gegeben und 20 Minuten bei 48°C dispergiert. Nach destillativer Entfernung des Acetons erhielt man eine wässrige Dispersion mit einem Festkörpergehalt von 34,9 %.
5000 g der wässrigen Dispersion wurden bei Raumtemperatur in einem 10-Liter-Gefäß vorgelegt und unter kräftigem Rühren (Rührmotor: I leidolph RZR 2100 electronic, Rührer: Visco Jet®, Drehzahl ca. 1000 U/min) wurden 150 g einer Mischung aus 60 g Borchi® Gel L 75 N (Poly- urethan-basiertes, nichtionisches flüssiges Verdickungsmittel, 50 %ige Lieferform der Firma OMG Borchers GmbH, Germany) und 90 g Wasser zugegeben. Anschließend wurde weitere 30 Minuten gerührt. Die resultierende Dispersion wies einen Festkörpergehalt von 34,7 % und eine Brookfield- Viskosität von 1 97000 m Pas auf (gemessen mit dem Gerät Brookfield DV'-II I Ultra Viskosimeter, Spindel 4 / 1 RPM 23°C).
Beispiel 2: Seh ibTCrformungwersuche (Belastung in der Wandebene.
Ein Textil der Duktilität 1 wurde mit dem Klebstoff gemäß Beispiel 1 auf ein verputztes Kalksandsteinmauerwerk flächig verklebt. In einem Schubverformungsversuch gemäß DIN 1052-3 wurden die in FIG. 6 in Kurve 601 dargestellten Ergebnisse erhalten. Zum Vergleich wurde ein Versuch durchgeführt, der kein erfindungsgemäß verstärktes, sondern nur verputztes Mauerwerk beinhaltete. Dessen Ergebnisse sind in Kurve 602 dargestellt. Man erkennt eine deutliche Verbesserung des Schubverformungsverhaltens gegenüber dem Vergleichsversuch. Nach dem Verkleben und Aushärten des Klebstoffs wies das so erhaltene Mauerwerk eine Duktilität von ungefähr 20mm/ 1mm = 20 auf, 20 mm plastische Verformung zu 1 mm plastische Verformung (s. FIG. 6, Kurve 601). Im Gegensatz da/u besitzt der unverstärkte Versuchskörper nur eine Duktilität von 1 , da direkt nach Erreichen der maximalen Last die Tragfähigkeit dramatisch absinkt (FIG. 6, Kurve 602). Peis 3a Pl^ (Belastung_augj|e^
Ein Textil der Duktilität 1 wurde mit dem Klebstoff gemäß Beispiel 1 auf ein verputztes Kalksandstein-Mauerwerk verklebt. Die Ergebnisse des Plattenversuches sind in FIG. 7, Kurve 701 , abgebildet. Zum Vergleich wurde ein Versuch durchgeführt, der kein erfindungsgemäß verstärktes, sondern nur verputztes Mauerwerk beinhaltete. Dessen Ergebnisse sind in Kurve FIG. 7, Kurve 702, dargestellt. Man erkennt eine deutliche Verbesserung der Platte gegenüber dem Vergleichsversuch.
Nach dem Verkleben und Aushärten des Klebstoffs wies das so erhaltene Mauerwerk eine Dukiiü- tät gegenüber der unverstärkten Platte von ungefähr 10/3,5 = 2,9 auf (FIG. 7), 10 mm Durchbie- gung in Plattenmitte der verstärkte Wand (s. FIG. 7, Kurve 701) zu 3,5 mm Durchbiegung in Plattenmitte der unverstärkte Wand (s. FIG. 7, Kurve 702).
Beispiel 3j^j Hattenlte^^ Wandkbenel
Ein Textil der Duktilität 1 wurde mit dem Klebstoff gemäß Beispiel I auf ein verputztes Ziegelstein-Mauerwerk verklebt. Die Ergebnisse des Plattenversuches sind in FIG. 8 in Kurve 801 abge- bildet. Zum Vergleich wurde ei Versuch durchgeführt, der kein erfindungsgemäß verstärktes, sondern nur verputztes Mauerwerk beinhaltete. Dessen Ergebnisse sind in Kurve 802 dargestellt. Man erkennt eine deutliche Verbesserung des Platten gegenüber dem Vergleichsversuch.
Nach dem Verkleben und Aushärten des Klebstoffs wies das so erhaltene Mauerwerk eine Dukti lität gegenüber der unverstärkten Wand von ungefähr 5/3,5 = 1 .4 auf (FIG. 8), 5 mm Durchbiegung bei Lastmaximum in Plattenmitte der verstärkte Platte (s. FIG. 8, Kurve 801) zu 3,5 mm Durchbiegung in Plattenmitte der unverstärkte Wand (s. FIG. 8, Kurve 802). Die verstärkte Platte (s. FIG. 8, Kurve 801) zeigt keinen Sprödbruch im Unterschied zur unverstärkten Probe (s. FIG. 8, Kurve 802) und weist ein ausgeprägtes Nachbruchverhalten mit Resttragfähigkeit aus.
Beispiel 4: Scherfestigkeit des Klebstoffs gemäO DIN 12188 Ein Klebstoff gemäß Beispiel 1 wird zur Verklebung eines Betonkörpers verwendet, der in Anlehnung an DIN 12188 mit den Abmessungen 160 mm x 40 mm x 40 mm angefertigt wurde. Quer zur längeren Seite wurde in einem Winkel von 45" ein geneigter Durchschnitt angebracht. Beide Schnittufer wurden mit Klebstoff benetzt, und zusammengeklebt. Die Druckbelastung in Richtung der längeren Seite bewirkte ein Abscheren der beiden Probenhälften. Die resultierende Schubspan- nungs-Verschiebungskurve 901 wird in Figur 9 gezeigt. Nach Entlastung der Probe wird eine bleibende Verschiebung von 3 mm gemessen, die Maß des plastischen Verhaltens und somit auch der Duktilität ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verstärkung eines Gebäudeteils, umfassend den Schritt des Verklebens eines Textils auf der Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Textil vor dem Verkleben eine Duktilität von > 1 ,0 aufweist, der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität von > 1,5 aufweist und das Gebäudeteil nach dem Verkleben eine Duktilität von > 2 besitzt, wobei die Duktilität jeweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten elastischen und plastischen Verformung zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Textil vor dem Verkleben eine Duktilität im Bereich von > 1,5 bis < 20 aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität im Bereich von > 1 ,5 bis < 20 aufweist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei der Gebäudeteil nach dem Verkleben eine Duktilität im Bereich von > 2 bis < 30 aufweist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Oberfläche des Gebäudeteils eine Putzoberfläche ist.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Duktilität des Textils vor dem V er- kleben zur Duktilität des Klebstoffs im ausgehärteten Zustand im Bereich von > I : ! bis < 1 : 10 liegt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei das Textil ein Glasfasergewebe umfasst und das Glasfasergewebe rechtwinklig zueinander verlaufende Glasfasern umfasst.
8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe umfasst und auf dem mindestens biaxialen Gewebe zusätzliche Fasern in Form eines Geleges ange- ordnet sind.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion umfasst.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die wässrige Polyurethan-Dispersion das Reaktionsprodukt folgender Komponenten ist: AI) Polyisocyanate,
A2) polymere Polyole und/oder Polyandrie mit einem gewichtsmittleren Molgewichten von > 400 g/mol bis < 8000 g/mol bestimmt nach DIN 55672-1 , sowie
A4) mindestens einer Verbindung ausgewählt aus Verbindungen, die mindestens eine ioni- sehe oder potentiell ionische Gruppe aufweisen, und
A5) nichtionisch hydrophilierte Verbindungen.
11. Verstärktes Gebäudeteil, umfassend ein auf seiner Oberfläche verklebtes Textil,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Textil vor dem Verkleben eine Duktilität von > 1 ,0 aufweist, der Klebstoff im ausgehär- teten Zustand eine Duktilität von > 1,5 aufweist und das verstärkte Gebäudeteil eine Duktilität von > 2 besitzt,
wobei die Duktilität jeweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten elastischen und plastischen Verformung zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird.
12. Verstärktes Gebäudeteil gemäß Anspruch 11 , das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe umfasst und auf dem mindestens biaxialen Gewebe zusätzliche Fasern in Form eines Geleges angeordnet sind.
13. Verstärktes Gebäudeteil gemäß Anspruch 11 , wobei der Klebstoff eine wässrige Polyurethan-Dispersion umfasst.
14. Verwendung eines Textils in Kombination mit einem Klebstoff zur Verstärkung eines Ge- bäudeteils, wobei das Textil auf die Oberfläche des Gebäudeteils mittels eines Klebstoffs verklebt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Textil vor dem Verkleben eine Duktilität von > 1 ,0 aufweist, der Klebstoff im ausgehärteten Zustand eine Duktilität von > 1.5 aufweist,
wobei die Duktilität jeweils als das Verhältnis des Betrages der gesamten elastischen und plastischen Verformung zum Betrag der elastischen Verformung bestimmt wird.
1 5. Verwendung gemäß Anspruch 14, wobei das Textil ein mindestens biaxiales Gewebe umfasst und auf dem mindestens biaxialen Gewebe zusätzliche Fasern in Form eines Geleges angeordnet sind.
16. Verwendung gemäß Anspruch 14, wobei der Klebstoff eine wässrige Polyurethan- Dispersion umfasst.
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