JP2015534613A - プレストレストコンクリート部品を製造するための補強要素、コンクリート部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、コンクリート部品を製造するための補強要素（１０）、コンクリート部品、および各々の製造方法に関する。補強要素（１０）は、複数の繊維（１２）といくつかの保持要素（１４）とを含む。いくつかの保持要素（１４）は、繊維（１２）を長手方向（Ｔ）に引伸ばすことができるように、繊維（１２）によって互いに接続される。繊維（１２）は、引伸ばされた状態で保持要素（１４）に実質的に直線状に進入するように、保持要素（１４）に固定されている。これにより、高プレテンションを有するコンクリート部品、および効率的かつ信頼性できる方法により高コスト効率でコンクリート部品を製造することを可能にする。

Description

本発明は、プレストレストコンクリート部品を製造するための補強要素に関する。さらに、本発明は、プレストレストコンクリート部品と、補強要素およびプレストレストコンクリート部品の製造方法とに関する。

プレストレストコンクリートスラブは、従来技術に知られている。米国出願２００２／００５９７６８Ａ１は、たとえば、引伸ばされたワイヤロープを用いてプレストレストコンクリートスラブを製造する方法を開示している。張力を生成するために、これらのワイヤロープは、互いに反対側に配置されたボルトの周りに巻かれて、その後、ボルトを反対方向に移動させることによって、ワイヤロープに引張応力を与える。これによりもたらしたプレテンションは、ワイヤロープの破壊応力の約７０％である。

本発明の目的は、プレストレストコンクリート部品を製造するための改良された補強要素と、改良されたコンクリート部品と、補強要素およびプレストレストコンクリート部品の改良された製造方法とを提供することにある。

本発明の目的は、請求項１に記載の特徴を備える補強要素、ならびに関連する請求項に係るコンクリート部品およびそれらの製造方法によって達成される。本発明のさらなる実施形態は、他の請求項に示される。

さらに、本発明は、プレストレストコンクリート部品を製造するための補強要素に関する。補強要素は、複数の繊維といくつかの保持要素とを含む。いくつかの保持要素は、繊維を長手方向に引伸ばすことができるように、繊維によって互いに接続される。繊維は、引伸ばされた状態で保持要素に実質的に直線状に進入するように、保持要素に固定されている。これにより、高プレテンションを有するコンクリート部品、および効率的かつ信頼性できる方法により高コスト効率でコンクリート部品を製造することを達成する。

「繊維」という用語は、コンクリート部品に使用される単一の細長い可撓性のある補強要素（たとえば、単一フィラメントまたはモノフィラメントと呼ばれる単繊維）、またはいくつかの細長い可撓性のある補強要素（マルチフィラメント、マルチ糸または糸と呼ばれ、引伸ばされたフィラメントの場合、粗紡糸と呼ばれる繊維束）を含む。特に、繊維という用語はさらに、単一のワイヤまたはいくつかのワイヤを含む。さらに、繊維を個別にまたは全体的にコーティングすることができ、および／または繊維束を巻き付けるまたは捩じることができる。

一例によれば、繊維の正味断面積（すなわち、樹脂含浸なし）は、約５ｍｍ^２よりも小さく、特に約０．１ｍｍ^２〜約１ｍｍ^２の範囲にある。別の例によれば、繊維の引張歪み特性は、約１％よりも大きい。さらなる例によれば、繊維の正味断面積に対する引張強度は、約１０００Ｎ／ｍｍ^２よりも大きく、特に約１８００Ｎ／ｍｍ^２よりも大きい。

たとえば、プレストレストコンクリート部品を製造するときに、まず、本発明の補強要素を金型内に設置し、その後、適切な保持要素を引き離すことによって、繊維を引伸ばす。その後、コンクリート成分を注入し、金型の内部に位置する繊維の一部をコンクリートにセットする。コンクリートを硬化させた後、繊維に与えられた張力を解除する。この時、コンクリートに包まれた繊維の一部がコンクリートと摩擦結合しているため、その部分の繊維とコンクリートとの間に相対変位が実質的に生じないので、その部分の張力は、維持される。特に、摩擦結合は、コンクリートに包まれた繊維のウェッジング（ホイヤー効果）に依存する。コンクリート部品から突出した無応力の繊維部分を切離して、保持要素とともに取除くことができる。このように、プレストレストコンクリート部品のプレテンションは、コンクリートに包まれた繊維の張力によって生成される。

繊維とコンクリートとの結合は、たとえば、繊維の表面粗さの増加などのさまざまな手段によって強化することができる。一例によれば、繊維とコンクリートとの結合は、埋込み（すなわち、コンクリートにセットされた繊維の長さ）の２００ｍｍ後の機械的剪断結合、特に１００ｍｍ後の機械的剪断結合、さらに特に７０ｍｍ後の機械的剪断結合によって三次元の張力を伝達することができるように、形成されている。

本発明に係る補強要素の繊維は、複数の異なる材料、特に非腐食性材料、さらに特に耐アルカリ性材料から作ることができる。前述の材料は、たとえば、ポリマ様炭素であってもよく、ガラス、スチールまたは天然繊維であってもよい。

たとえば、繊維は、炭素から作られている。炭素繊維は、非常に耐久性があるという利点を有するため、数十年を経っても安定性の有意な損失は、検出できない。また、炭素繊維は、耐腐食性があり、特に炭素繊維は、コンクリート部品の表面において腐食することがなく、事実上見えないである。したがって、炭素繊維は、しばしば、コンクリート部品の表面上に残されてもよい。一方、炭素繊維をたとえば切り離すまたは単純に剥ぎ取ることによって容易に除去することができる。

繊維を保持要素内に固定する、特に繊維を保持要素にまたは保持要素上に固定することは、たとえば、さらなる被覆なしで繊維をラミネートするなどのさまざまな固定方法を含む。

驚くべきことに、高プリテンションを有するコンクリート部品と、効率的、高信頼性かつ容易に取扱いできる補強要素との両方は、本発明の解決策によって達成される。したがって、コンクリート部品は、非常に高コスト効率で製造することができる。具体的に、以下のことは、達成されている。

繊維の横方向の応力は、繊維を長手方向に沿って実質的に直線状にすなわち繊維を均一かつ連続的に保持要素に入れることによって、回避される。横方向の応力は、たとえば、上り勾配のある箇所、密集する箇所、または小径のカーブなどの箇所に、すなわち、一般的にプラグバッフル、偏向滑車またはガイドボルトにおいて、しばしば繊維の破断を引起す。本発明に従って繊維を固定することにより、作用力を保持要素に良好的に伝達できるため、破断リスクを増加することがなく、コンクリート部品の高張力、結果的にはコンクリート部品の高プリテンションを達成することができる。このことは、横方向の応力に極めて脆弱である炭素繊維、特に含浸された炭素繊維に対して特に有利である。

一例によれば、繊維、特に炭素繊維は、繊維の破壊応力の約５０％〜約９５％の張力で引伸ばすことができる。さらなる一例によれば、繊維は、繊維の破壊応力の少なくとも約８０％、特に少なくとも約９０％の張力で引伸ばすことができる。これにより、非常に安定した大型の薄いコンクリート部品を高コスト効率で製造することができる。炭素繊維がコンクリートと異なる膨張特性を有するため、コンクリート部品の高プリテンションは、炭素繊維に対して特に有利である。

本発明に係る補強要素により、負荷を受けても事実上弯曲しない大型の薄いコンクリート部品を製造することができる。一例によれば、製造されるコンクリート部品の厚さは、約１０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲、特に約１５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲にある。別の例によれば、コンクリート部品の面積に関連する寸法は、少なくとも１０ｍ×５ｍ程度、特に少なくとも１０ｍ×１０ｍ程度、さらに特に少なくとも１５ｍ×１５ｍ程度である。さらなる一例によれば、コンクリート部品の長さは、少なくとも約６ｍ、さらに特に少なくとも約１２ｍである。

さらに、補強要素は、第１場所で中間製品として製造され、必要に応じて適切な輸送キャスクにパッケージされ、コンクリート部品を製造するための別の場所に輸送されることができる。その後、他の場所たとえばコンクリート製造工場において、輸送された補強要素は、中間部品として直ちに利用できる。

さらに、発明に従って、保持要素を用いて繊維を連結することによって、頑丈かつ省スペースなユニット、したがって運搬易いユニットが得られる。

本発明の一実施形態によれば、繊維は、個別の繊維でありおよび／または１つ以上の粗紡糸、特に炭素粗紡糸を含む。これにより、非常に安定した軽量コンクリート部品の製造が達成される。個別の繊維は、直接に結合された繊維ではなく、単一であると理解される。これとは対照的に、連続繊維は、鋸状に構成された繊維部分がループにより結合されていると見直される。

用語「粗紡糸」は、引伸ばされたフィラメントの束であると理解される。引伸ばされた糸とも呼ばれるこのような粗紡糸は、一般的に数千本のフィラメント、特に約２０００〜約１６０００本のフィラメントを含む。粗紡糸にすることによって、繊維に作用する張力が実質的に複数のフィラメントに分布され、局所の高負荷が実質的に回避される。

さらに、粗紡糸のフィラメントが小さな繊維直径を有するため、それに応じて、コンクリートとフィラメントとの間に大きな表面−直径比が達成される。その結果、良好な相互結合が達成され、与えた衝撃をコンクリートに良好に伝達することができ、引張応力をコンクリートに良好に分布することができる。

一例によれば、繊維は、２〜１０本の個別の粗紡糸、特に２〜５本の個別の粗紡糸を含むいくつかの粗紡糸の配列から構成される。その結果、繊維は、約４０００〜約１６００００本のフィラメントを含む。

本発明の一実施形態によれば、保持要素は、繊維用の案内要素、特に端部領域で繊維をラミネートするためのクランプ装置および／またはホルダー、特に繊維強化ポリマーマトリクス、さらに特にポリエステルマトリクスを含む。案内要素によって、良好な力伝達が達成される。また、繊維をラミネートすることによって、非常に省スペースかつ頑丈なユニットが達成される。保持要素は、両面粘着テープとして形成されてもよい。

本発明の一実施形態によれば、保持要素に配置された繊維は、本質的に平坦層を形成し、特に互いに実質的に平行に配置されおよび／または互いに実質的に等間隔に配置されている。したがって、補強要素は、軌道状またはハープ状の形状を有する。この形状は、特定の繊維を隔離するために使用されるインサートシートに応じて、積層し易くまたは巻き易くなる。よって、補強要素は、運搬され易い。

ハープ状の補強要素は、格子状の補強要素に比べて、結び目を有しないため、非常に高い引張応力を達成することができるという利点がある。また、格子状の補強要素を製造するには機械を必要としないため、製織工程または編み工程などの複雑な製造工程が省略され、軌道の幅を高自由度で設計することができる。したがって、いわゆる長さと幅の両方に「無限の製品」は、簡単な方法で製造することができる。

本発明の一実施形態によれば、個別の繊維が補強要素に引伸ばされずまたは部分的に引伸ばされた場合、個別の繊維の間に間隔が存在するように、補強要素は、たとえば横糸および／または織物の形にした繊維を互いに結合するための追加的スペーサを含む。したがって、非プレストレスト繊維の交絡は、実質的にまたは完全に防止される。よって、スペーサは、取付け支援および／または輸送支援として機能する。スペーサは、コンクリートに包まれているため、事実上引張応力を受けない。

本発明の一実施形態によれば、補強間隔は、約５ｍｍ〜約４０ｍｍ、特に約８ｍｍ〜約２５ｍｍであり、および／または保持要素の各々には、少なくとも１０本、特に少なくとも４０本の繊維が固定されている。この補強間隔、すなわち、２つの隣接する繊維の間の間隔は、たとえばコンクリート部品の厚さの２倍以下である。

本発明の一実施形態によれば、繊維は、耐アルカリ性ポリマにより含浸され、特に樹脂により含浸され、さらに特にビニルエステル樹脂により含浸される。したがって、高引張強度の繊維が得られる。

本発明の一実施形態によれば、繊維は、粒状材料、特に砂により被覆される。したがって、繊維とコンクリートとの間の相互結合が改善され、より安定した高プリテンションのコンクリート部品が得られる。

本発明の一実施形態によれば、繊維は、引伸ばされた状態で、特に少なくとも約５ｍｍ、さらに特に少なくとも約１０ｍｍの距離をもって連続して実質的に直線状に保持要素に進入するように、保持要素に固定されている。したがって、繊維と保持要素との間に良好な力伝達が達成される。

本発明の一実施形態によれば、保持要素は、特に繊維の走行方向と垂直な方向に力を分布する手段、特に湾曲部および／または側面部を含む。したがって、引伸ばされている間に、作用力の良好な分布が達成され、その結果、高引張力および／または小負荷の繊維が得られる。これにより、埋込みの短縮、すなわち、繊維を保持要素に確実に固定するために必要とされた長さの短縮は、達成される。

一例によれば、保持要素の湾曲部は、湾曲された繊維の各々が実質的に平行となるように、特に平面を規定する繊維層と垂直になるように、形成されている。たとえば、繊維が水平位置に配置された場合、繊維の端部は、上方または下方に垂直に湾曲される。

特に側面部によって、保持要素とクランプ装置との間に良好な摩擦結合が達成される。したがって、保持要素および／または繊維に与えられた圧力を低減することができる。一例によれば、側面部は、保持要素をクランプ装置に固定するために設計された保持要素の表面の少なくとも一方に配置されている。別の例によれば、側面部は、波状または歯状であり、特に鋸歯状である。

本発明に係る補強要素の一実施形態によれば、補強要素の幅は、０．４ｍよりも大きく、特に０．８ｍよりも大きく、および／または補強要素の長さは、４ｍよりも大きく、特に１２ｍよりも大きい。したがって、大型のコンクリート部品が効率的に製造される。たとえば、１つの作業サイクルで、２０ｍ×２０ｍ寸法のコンクリートスラブを製造することができる。

さらに、本発明は、プレストレストコンクリート部品のための補強要素を製造するための方法に関する。本発明の方法は、互いに離間した複数の繊維を集団で引出すことにより引伸ばされた繊維を提供するステップと、繊維を特にクランプすることおよび／またはラミネートすることによって各々の位置に、特に距離および／または配向に対して固定するように、保持要素を引伸ばされた繊維に固定するステップとを含む。

したがって、補強要素、すなわち繊維に張力を与えるための補強要素をさらに使用することは、繊維をコンクリート内にセットするときにおよびセットする間に、繊維を実質的に平行処理することが達成され、その結果として、補強要素を非常に効率的に製造することおよび繊維を有利に構成することが達成される。

一例によれば、保持要素は、繊維と結合した後に切断され、特に中央から切断される。よって、形成されたセグメントの両方は、２つの保持要素を形成し、順次に製造される２つの補強要素に使用される。第１セグメントは、第１補強要素の後端を形成し、第２セグメントは、連続する補強要素の始端を形成する。

別の例によれば、保持要素は、２つの部分からなる保持要素として形成され、繊維を露出させるための開放中間スペースが２つの部分の間に設けられる。保持要素の切断は、たとえば中間スペースに位置する繊維を割るなどの簡単な切断によって行うことができる。したがって、製造された補強要素、特に連続的に製造された補強要素を効率的に分割することができる。

本発明に係る補強要素の製造方法の一実施形態によれば、保持要素の固定は、繊維を集団で引出す間に行われ、特に保持要素を繊維の移動と同期して移動させることによって行われる。したがって、補強要素の製造、特に補強要素の連続製造は、非常に効率良く達成される。

本発明に係る補強要素の製造方法の一実施形態によれば、保持要素の固定は、繊維の両端から保持要素の上部および下部を固定することによって、特にガラス繊維マットに結合することによって達成される。

本発明に係る補強要素の製造方法のさらなる実施形態によれば、繊維の配置は、繊維を保持要素の第１部分に装着し、保持要素の第２部分を追加して繊維を固定してから、第１部分および第２部分を共に押すことによって、達成される。繊維は、保持要素に封入されているため、非常に強力かつ頑丈に固定される。

さらに、本発明は、本発明に係る少なくとも１つの補強要素を用いて製造されたプレストレストコンクリート部品、特にコンクリートスラブに関する。コンクリート部品のプリテンションは、繊維の破壊応力の少なくとも８０％、特に９０％である。

一例によれば、コンクリート部品は、複数の本発明の補強要素、特にグループに配置された複数の本発明の補強要素を用いて製造される。グループ配置によって、コンクリート部品の状態に対する調整が改善される。グループ配置は、１つ以上の水平および／または垂直方向の距離または角度配置によって、特に矩形配置によって達成されることができる。

一例によれば、繊維のプレストレスは、使用された各補強要素を複数のセクションで、特に個別のセクションで引伸ばすことによって達成される。これにより、特定の需要に応じて、プレテンションを自由に調整することができる。

一例によれば、補強間隔は、すなわち、２つの隣接する繊維間の間隔は、コンクリート部品の厚さの２倍以下であり、特にスラブの厚さの２倍以下である。

さらに、本発明は、プレストレストコンクリート部品の製造方法に関する。本発明の方法は、本発明に係る少なくとも１つの補強要素を提供するステップと、適切な保持要素を引き離すことにより、補強要素の繊維を引伸ばすステップと、引伸ばされた繊維を少なくとも部分的にコンクリートにセットすることによって、コンクリート部品を凝固させるステップとを含む。

したがって、準備作業が非常に効率的かつ簡単に行うことができ、その結果、コンクリート部品をコスト上効率良く製造することができる。特に、個別の繊維の広範囲かつ複雑な敷設作業、特に繊細な編み作業は省ける。したがって、本発明に係る方法は、コンクリート部品の製造現場に使用されるのに非常に適している。

本発明の方法は、大型のプレストレストコンクリート部品、たとえば幅約２０ｍおよび長さ約２０ｍのコンクリート部品の製造に特に適している。コンクリート部品を分けてもそのプリテンションが常に残っているため、次の作業工程において、この大型のプレストレストコンクリート部品を小さなプレストレストコンクリート部品に分けることができる。その後、小さなコンクリート部品は、たとえば鋸切断、ＣＮＣフライス加工または水ジェット切断によって個別に切断され、たとえば特殊形状の床板、階段の踏み板または卓球台を製造することができる。このような分割は、さらに以下でより詳細に説明するように、分割要素、特に発泡体を使用することによって、達成することができる。

本発明に係るプレストレストコンクリート部品の製造方法のさらなる実施形態において、少なくとも１つの補強要素を提供するステップは、複数の補強要素を層内に配置することによって、特に複数の補強要素を実質的に平行および／または隣り合って層内に配置することによって達成される。したがって、補強要素を大面積で効率的に設置することができる。

本発明に係るプレストレストコンクリート部品の製造方法のさらなる実施形態において、少なくとも１つの補強要素を提供するステップは、補強要素を少なくとも２つの層内に配置することによって達成され、隣接する層内の補強要素は、角度を成して、特に実質的に直角を成して配向されている。したがって、補強複合体を効率的かつ自由に設置することができる。たとえば、少なくとも１つの補強要素を提供するステップは、複数の補強要素を上下にラミネートすることによって達成される。

本発明に係るプレストレストコンクリート部品の製造方法のさらなる実施態様において、プレストレストコンクリート部品の製造方法は、コンクリート部品を凝固させる前に、分割要素、特に発泡体を挿入するステップをさらに含む。したがって、コンクリート部品を効率的に分割することができる。特に、発泡体は、非常に高自由度、高適用性かつ高コスト効率な分割を提供する。さらなる機能として、発泡体は、凝固中に、繊維の位置決めおよび／または繊維の固定を支援する。分割要素として、たとえば、天然ゴムまたは発泡スチロールなどの固体材料を使用することができる。

上述したプレストレストコンクリート部品の製造方法のさらなる実施形態において、方法は、凝固したコンクリート部品を分割する、特に切断または鋸切断によって分割するステップをさらに含む。発泡体が安定性に大きく寄与しないため、コンクリート部品の各区分単位は、事実上繊維のみによって結束される。したがって、コンクリート部品を特に単純に割ることによって、容易に分割することができる。快適かつ効率的な方法により、コンクリート部品を取扱い易い部材に分割することができる。これらの取扱い易い部材は、たとえばコンクリート部品の製造工場から使用される場所に搬送され、そこで最終形状に組立てることができる。

明示的に主張すべきことは、前述した実施例および実施形態の各組合わせまたはそれらの組合わせをさらに組合わせることは、さらなる組合わせの主題であることである。矛盾になる組合わせのみが除外される。

２つのホルダー１４を用いて引伸ばすことができる炭素繊維１２を備えた本発明の補強要素１０の一実施形態例を示す簡易概略図である。 図１のホルダー１４の詳細を示す簡易概略図である。 複数の図１の補強要素１０を使用したプレストレストコンクリートスラブ２０の製造中間状態を示す簡易概略図である。 図２のホルダー１４を示す簡易概略側面図である。 コンクリートスラブ２０を分割するおよび炭素繊維１２を固定するための発泡構造体４０をさらに備えた図３の補強要素を示す簡易概略図である。 湾曲部を含む図２のホルダー１４を示す簡易概略図である。

以下、本発明のさらなる実施形態例は、図面を用いて説明される。
以下の実施形態は、例示であり、決して本発明を限定することを意味していない。

図１は、引伸ばされた状態における本発明の補強要素１０の一実施形態例を示す簡易概略図である。このような補強要素１０は、プレストレストコンクリート部品の製造に使用される。

この例において、補強要素１０は、（一部のみが標記されている）炭素繊維１２として形成された１０本の個別の繊維と、２つのホルダー１４の形状にした保持要素とを備える。２つのホルダー１４は、互いに間隔をあけて配置され、１０本の炭素繊維１２によって互いに結合されている。炭素繊維１２は、ホルダー１４を長手方向Ｔに沿って引き離すことによって引伸ばすことができる。

本発明によれば、炭素繊維１２は、引伸ばされた状態でホルダー１４に直線状に進入するように、ホルダー１４に固定される。さらに、炭素繊維１２は、本質的に平坦な層を形成する。この層において、炭素繊維１２は、互いに実質的に平行かつ実質的に均一に離間するように配置される。補強要素１０は、ハープの形状を有する。この例によれば、補強間隔、すなわち、平行に配置された炭素繊維１２の間の間隔は、約１０ｍｍであり、よって、補強要素１０の幅は、約１０ｃｍである。

炭素繊維１２の各々は、炭素粗紡糸、すなわち、並列に配置されかつ実質的に均等に配向された数千本の引伸ばされたフィラメント（約２０００〜約１６０００本のフィラメント）を含む。これらのフィラメント、したがって炭素繊維は、ビニルエステル樹脂のようなアルカリ性樹脂に含浸させられ、よって、炭素繊維１２は、金属ワイヤのようなコンパクトなユニットを形成する。炭素繊維１２を製造するように、たとえば浸漬浴から粗紡糸を引出すことによって、含浸を実施することができる。

また、繊維とコンクリートとの改善された結合を達成するために、炭素繊維１２は、砂により被覆される。この例によれば、１００ｍｍの埋込みがあれば、三次元の張力は、機械的剪断結合によって伝達することができる。

さらに、ホルダー１４は各々（破線で描かれた）２つの開口部１６を含む。２つの開口部１６を介して、ホルダー１４は、クランプ装置（図示せず）に位置することができる。クランプ装置を用いて、コンクリート部品の製造中に、炭素繊維１２を正確に調整することができ、特に水平および／または垂直方向の傾斜がなしに引伸ばすことができる。別の例によれば、ホルダー１４は、ホルダー１４を位置決めするための１つまたは複数の穴、特に３つ以上の穴を備える。

一例によれば、ホルダー１４を製造するために、高コスト効率の材料が使用される。例示的な材料組成およびホルダー１４の適切な製造は、図２に示されている。ホルダー１４が製造されるコンクリート部品の一部ではなく、通常、凝固後に分離され除去されるため、他の材料を使用することもできる。

図２は、図１のホルダー１４の詳細を示す簡易概略図である。
パッチとも呼ばれるホルダー１４は、ポリエステルマトリクスの形にした強化繊維ポリママトリクスを含む。ポリママトリクスの内部には、２つのガラス繊維マットの形にした繊維が封入されている。ポリエステルマトリクスは、端部領域で引伸ばされた炭素繊維１２を封入する。一例として、ポリエステルマトリクスの寸法は、約１０ｃｍ×１０ｃｍであり、全体の厚さは、約２ｍｍである。別の例によれば、炭素繊維１２の方向に延在するポリママトリクスの長さは、約１０ｃｍ〜約２０ｃｍである。繊維マットは、上部層と下部層とを形成し、引伸ばされた炭素繊維１２は、上部層と下部層との間に位置し、ポリエステルと積層することによってマット内に固定される。したがって、ポリエステルマトリクスは、炭素繊維１２を案内するための直線状の案内要素（破線で示す）を形成し、ポリエステルマトリクス内部、すなわちホルダー１４の内側の炭素繊維１２は、実質的に直線状に延在する。ホルダー１４によって、炭素繊維１２は、互いに実質的に平行かつ等間隔で各々の位置に、すなわち平坦層に固定される。

炭素繊維１２の端部は、ホルダー１４の出口側からホルダー１４を越えてある程度突出する。しかしながら、繊維１２は、ホルダー１４内に終わってもよく、たとえば大きな単位からホルダー１４を取外すときに、ホルダー１４の端部表面と同一平面にされてもよい。

このようなホルダー１４は、たとえば、以下のステップにより製造され、すなわち、適切な数の供給ロールから実質的に同時に炭素粗紡糸を外すことによって、複数の隣接かつ相互に離間した炭素粗紡糸を形成するステップと、炭素粗紡糸がコンパクトの炭素繊維１２を形成するように、炭素粗紡糸がビニルエステル樹脂浸漬槽を通過するようにすることによって、炭素粗紡糸を含浸させるステップと、炭素繊維１２が引伸ばされるように、必要に応じて予め配置したホルダー１４を用いて、炭素繊維１２を集団的に引出すステップと、ポリエステルで飽和した２枚のガラス繊維マットを下方から１枚および上方から１枚で引伸ばされた炭素繊維１２に適用するステップと、必要に応じて追加量のポリエステルを添加することによって、飽和したガラス繊維マットとポリエステルとが引伸ばされた炭素繊維１２を封入するように、２つのガラス繊維マットに結合するステップと、炭素繊維１２がホルダー１４に摩擦により固定されるように、ポリエステルを硬化させるステップとによって製造される。

このような重畳によって、ホルダー１４は、炭素繊維１２とともに、コンパクトかつ頑丈なユニットを形成する。

図３は、たとえば、コンクリートスラブを製造するためのプレキャストコンクリート工場でプレストレストコンクリートスラブ２０を製造する時の中間状態を示す簡易概略図である。中間状態とは、準備作業が終了した後であって、コンクリートスラブ２０を凝固させる前の構造を意味する。

この構造は、シャッター台（図示せず）と、シャッター台の上面に配置された中空フレーム３０と、本発明に係る複数の同一補強要素１０（一部のみが概略的に示されている）とを備える。中空フレーム３０は、シャッター台の上面とともに、プレテンションベッドと呼ばれるコンクリート用の金型を形成する。

補強要素１０は各々、複数の炭素繊維１２（明瞭性のために、外側の繊維のみが部分的に示されている）と２つのホルダー１４とを含む。この補強要素の構成は、図１の補強要素１０に実質的に対応している。しかしながら、この例において、炭素繊維の長さは、約２０ｍであり、ホルダー１４の幅は、約１ｍである。約１００本の炭素繊維１２がホルダー１４にそれぞれ固定されるように、補強間隔は、前述の例、すなわち図１に示された例と等しく、約１０ｍｍである。

補強要素１０を構成するために、炭素繊維１２が引伸ばされた状態で中空フレーム３０の内側に位置するように、ホルダー１４を互いに引き離す。炭素繊維１２とホルダー１４との端部がたとえば３０ｃｍの距離をもって中空フレーム３０の外側に位置するように、炭素繊維１２は、中空フレーム３０を通って外側に引出される。中空フレーム３０が２つの部分からなる場合、通路は、中空フレーム３０の上部と下部との間に適切な隙間によって形成されてもよい。中空フレーム３０は、上下に重畳された複数のストリップから構築されるため、各ストリップの隙間を通って炭素繊維１２を引出すことができる。さらに、隙間は、スポンジゴムおよび／またはブラシ毛で封止することができる。一例によれば、上下に重畳されたストリップの高さは、３ｍｍ、１２ｍｍおよび３ｍｍである。

示した構成において、補強要素１０の第１半分は、平行かつ隣り合うように第１層に位置し、補強要素１０の第２半分は、平行かつ隣り合うように第２層に位置し、補強要素１０の第１層と直交する。よって、補強要素１０は、別々の層に配置され、互いに上下に重畳され、互いに垂直である２つの隣接する層に配向される。したがって、補強要素１０は、各々の炭素繊維１２を個別に編むことなく、縦方向の防護と横方向の防護の両方を形成する。

補強要素１０を配置した後、ホルダー１４は、たとえば、プリテンション設備とも呼ばれるクランプ装置を用いて取除かれ、または手動トルクレンチ（図示せず）を用いて取除かれる。コンクリートスラブの負荷要件（次元力）に応じて、たとえば、少なくとも約３０ｋＮ／ｍ〜少なくとも３００ｋＮ／ｍの張力が生成される。

上記のような状況に続いて、単一の作業工程でコンクリートスラブ２０を凝固するように、コンクリートを上記のように作られた中空フレーム３０に注入することができる。中空フレーム３０内に位置している引伸ばされた炭素繊維１２の一部は、コンクリートに包まれ、したがってコンクリート内に封入される。特に好適なコンクリートは、炭素繊維１２の隙間を通って容易に流動することができるＳＣＣ微細コンクリート（ＳＩＡ基準ＳＮ５０５ ２６２によれば、少なくともＣ３０／３７）である。コンクリートは、押出しまたは充填によって中空フレーム３０内に入れることができ、振動によって均一に分布される。

コンクリートを硬化した後、コンクリートスラブ２０は、中空フレーム３０から取外されてもよい。コンクリートに封入された炭素繊維１２は、コンクリートスラブ２０の静的補強を形成する。コンクリートから突出した炭素繊維１２の一部は、コンクリートスラブ２０の縁部に沿って切断され、ホルダー１４とともに除去される。この例によれば、製造されるコンクリートスラブの大きさは、約６ｍ×２．５ｍであり、補強されたコンクリートスラブ２０の部分は、幅１ｍ毎に２０ｍｍ^２を超える。別の例によれば、コンクリートスラブの大きさは、約７ｍ×２．３ｍである。

図４は、図２のホルダー１４を示す簡易概略側面図である。炭素繊維１２は、ホルダー１４に直線状に進入する。さらに、炭素繊維１２は、ホルダー１４内に直線で続行する。よって、ホルダー１４は、炭素繊維１２の直線案内体となる。この例によれば、炭素繊維１２の長手方向に沿ったホルダー１４の長さは、約３ｃｍである。

ホルダー１４は、（破線で描かれた）側面部１６をさらに含むことができる。この例によれば、歯状の側面部１６は、ホルダー１４の第１領域（上部領域）と、反対側に位置する領域（下部領域）とに配置されている。これらの領域は、たとえばクランプによってホルダー１４をクランプ装置（図示せず）に固定するために用意されたものである。歯状側面部１６を介して、ホルダー１４と歯状のクランプ装置との間の摩擦結合が達成される。

図５は、図３の補強要素１０を示す図である。しかしながら、この補強要素１０には、中空金型の底部と炭素繊維１２の上下面との両方に分割要素としての（波線で示す）発泡構造体４０を形成することによって、さらに区切りを形成される。この区切りによって、注入されたコンクリートは、区切りに占有された空間に全く入らず、または無視できるほどの量で入る。よって、繊維の部分が位置する中空フレームの一部のスペースのみが凝固される。さらに、発泡構造体４０は、凝固中に繊維の固定手段を提供する。

コンクリートを硬化した後、発泡構造体からなる区切りに沿って、コンクリートスラブ２０を個別のスラブ原材料に分割することができる。スラブ原材料は、たとえば、電動丸鋸によって所望の形状にさらに加工されることができる。

この例によれば、製造されたコンクリートスラブの大きさは、約２０ｍ×２０ｍであり、その厚さは、約２０ｍｍである。発泡構造体４０からなる区切りにしたってコンクリートスラブ２０を分割すると、２４枚の大きさ約５ｍ×約３ｍのより小さなスラブは得られる。この一枚の小さなスラブから、鋸を用いてたとえば３台の卓球台を切出すことができる。

図６は、図２のホルダー１４を示す簡易概略側面図である。図において、ホルダー１４は、湾曲部１８の形にした力分布手段を備える。炭素繊維１２は、直線状にホルダー１４に進入し、ホルダー内においてホルダー１４の湾曲部の湾曲に沿って連続して延在する。炭素繊維１２は、ホルダー１４内に１０ｍｍの距離ｄをもって実質的に直線状に連続するように、ホルダー１４の入口領域に固定される。このような形状によって、ホルダー１４内に繊維の良好な導入および吸収される力の均一分布の両方を達成する。

Claims (15)

1. プレストレストコンクリート部品を製造するための補強要素（１０）であって、
   前記補強要素は、複数の繊維（１２）といくつかの保持要素（１４）とを含み、
   前記いくつかの保持要素（１４）は、前記繊維（１２）を長手方向（Ｔ）に沿って引伸ばすことができるように、前記繊維（１２）によって互いに接続されており、
   前記繊維（１２）は、引伸ばされた状態で前記保持要素（１４）に実質的に直線状に進入するように、前記保持要素（１４）に固定されている、補強要素（１０）。
2. 前記繊維（１２）は、個別の繊維でありおよび／または１つ以上の粗紡糸、特に炭素粗紡糸を含む、請求項１に記載の補強要素（１０）。
3. 前記保持要素（１４）は、前記繊維（１２）用の案内要素、特にエンドゾーンで前記繊維（１２）をラミネートするためのクランプ装置および／またはホルダー、特に繊維強化ポリマーマトリクス、さらに特にポリエステルマトリクスを含む、請求項１または２に記載の補強要素（１０）。
4. 前記保持要素（１４）に固定された前記繊維（１２）は、本質的に平坦層を形成し、特に互いに実質的に平行に配置されおよび／または互いに実質的に等間隔に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の補強要素（１０）。
5. 補強間隔は、約５ｍｍ〜約４０ｍｍ、特に約８ｍｍ〜約２５ｍｍであり、および／または前記保持要素（１４）の各々には、少なくとも１０本、特に少なくとも４０本の前記繊維（１２）が固定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の補強要素（１０）。
6. 前記繊維（１２）は、引伸ばされた状態で、特に少なくとも約５ｍｍ、さらに特に少なくとも約１０ｍｍの距離（ｄ）をもって連続して保持要素（１４）に実質的に直線状に進入するように、前記保持要素（１４）に固定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の補強要素（１０）。
7. 前記保持要素（１４）は、特に前記繊維（１２）の走行方向と垂直な方向に力を分布する手段、特に湾曲部（１８）および／または側面部（１６）を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の補強要素（１０）。
8. 前記補強要素の幅は０．４ｍよりも大きく、および／または前記補強要素の長さは４ｍよりも大きく、特に１２ｍよりも大きい、請求項１から７のいずれか１項に記載の補強要素（１０）。
9. プレストレストコンクリート部品（２０）の補強要素を製造するための方法であって、
   互いに離間した複数の繊維（１２）を集団で引出すことにより、引伸ばされた繊維（１２）を提供するステップと、
   前記繊維（１２）を特にクランプすることおよび／またはラミネートすることによって各々の位置に、特に距離および／または配向に対して固定するように、保持要素（１４）を前記引伸ばされた繊維（１２）に固定するステップとを含む、方法。
10. 前記保持要素（１４）の固定は、前記繊維（１２）を集団で引出す間に達成され、特に前記保持要素（１４）を前記繊維（１２）の移動と同期して移動させることによって達成される、請求項９に記載の方法。
11. 請求項１から８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの補強要素（１０）を用いて製造されたコンクリート部品（２０）、特にコンクリートスラブであって、
    前記コンクリート部品（２０）のプリテンションは、前記繊維の破壊応力の少なくとも８０％、特に９０％である。
12. プレストレストコンクリート部品（２０）の製造するための方法であって、
    −請求項１から８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの補強要素（１０）を提供するステップと、
    対応する保持要素（１４）を引き離すことによって、前記補強要素（１０）の繊維（１２）を引伸ばすステップと、
    前記引伸ばされた繊維（１２）を少なくとも部分的にコンクリートにセットすることによって、前記コンクリート部品（２０）を凝固させるステップとを含む、方法。
13. 前記少なくとも１つの補強要素を提供するステップは、いくつかの補強要素（１０）を層内に配置することによって、特にいくつかの補強要素を実質的に平行および／または隣り合って層内に配置することによって達成される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも１つの補強要素を提供するステップは、前記補強要素（１０）を少なくとも２つの層内に配置することによって達成され、
    隣接する層内の前記補強要素（１０）は、角度を成して、特に実質的に直角を成して配向されている、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記方法は、前記コンクリート部品（２０）を凝固させる前に、分割要素、特に発泡体（４０）を挿入するステップをさらに含む、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の方法。

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