WO1999032738A1 - Armierung für oberflächen von bauteilen oder bauwerken - Google Patents

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WO1999032738A1
WO1999032738A1 PCT/EP1998/008352 EP9808352W WO9932738A1 WO 1999032738 A1 WO1999032738 A1 WO 1999032738A1 EP 9808352 W EP9808352 W EP 9808352W WO 9932738 A1 WO9932738 A1 WO 9932738A1
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vapor
vapor permeability
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Josef Scherer
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Josef Scherer
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    • E04G2023/0262—Devices specifically adapted for anchoring the fiber reinforced plastic elements, e.g. to avoid peeling off

Definitions

  • the invention relates to a reinforcement for surfaces of components or structures according to the preamble of claim 1.
  • the subject matter of the invention also includes corresponding components and structural parts and materials, in particular a special polymer material.
  • Reinforcements of the type mentioned in the preamble of claim 1 are known in construction technology. They are used for the coating of components and structural parts, mainly made of concrete, especially for reinforcement or repair. For this purpose, reinforcements made of fiber arrangements with binders or adhesives, which are laminated in place or also prefabricated and glued on, are used, all of which are of high and highest strength and have the same modulus of elasticity. The reinforcement or repair purpose can thus largely be optimally fulfilled. However, it has been found in practice that the moisture that is practically always present on the surface and in deeper areas of the substrate is detrimental to the long-term durability of the connection between the reinforcement and the substrate, which primarily transmits shear and tensile stress, as well as the coated concrete itself. The resulting problems of bond strength and durability have so far not found a satisfactory solution.
  • the object of the invention is therefore to provide a reinforcement or corresponding materials which, while maintaining sufficient strength and rigidity for wide applications, in particular with regard to a reliable relief of the substrate with corresponding stress transmission into the
  • the task solution according to claim 1 corresponds to the basic idea of the invention, namely the combinatorial reinforcement application of binder or adhesive layer materials, the high tensile strength and an equal tensile modulus of elasticity in accordance with the composite purpose on the component or structural part with vapor permeability in accordance with the durability purpose.
  • Such a structure is initially considered for laminated reinforcements in which a fiber arrangement is incorporated into the binder layer applied to the substrate while the binder is sucked in. The binder remaining on the substrate then simultaneously forms the adhesive layer.
  • the vapor-permeable binder provided according to the invention therefore allows the underground moisture to diffuse out.
  • the reinforcement material data according to one or more of claims 4 to 7 determine size ranges that allow a compromise optimization that is valid for broad applications, in particular for concrete reinforcements, with regard to the divergent or contradictory tendencies of action of the parameters for vapor permeability and strength or elastic modulus of the binder and adhesive layer material.
  • an extension of the reinforcement in the high-load areas to the entire reinforcement thickness ie not only to the thickness of the adhesive layer, can be conveniently carried out in situ during lamination achieve an appropriate distribution of the surface of the different binder materials on the substrate before applying the fiber arrangement.
  • this variant of the invention can in principle also be applied to prefabricated laminates, in that, before the prefabricated laminate is applied, delimited sections of adhesive layer of a different nature are applied to the substrate. In suitable applications, this even applies to the use of finished laminates with low or no vapor permeability, whereby sufficient dehumidification must be ensured by edge and transverse diffusers, if necessary again with the help of appropriate surface shaping of the reinforcement.
  • Fig.l is a partial vertical section of a building part with covered space and internal reinforcement
  • FIG. 2 shows, on a larger scale, a partial cross section of a ceiling girder from FIG. 1, 3 shows a vertical section of a bridging part of a
  • FIG. 6 shows a partial cross section of a building with reinforcement according to the invention and two different exemplary embodiments of an arrangement for transmitting shear stress
  • the building part shown in Fig.l comprises an interior with side wall S, in this arranged pillar PF, ceiling D and ceiling beams DT.
  • all surfaces of these parts are provided with a surface-covering, laminated reinforcement AR, which consists of a base layer TS with adhesive layer KS.
  • the latter connects the base layer with shear and tensile strength to the back surface as the underground UG.
  • the reinforcement is designed to overlap, with a reinforcing edge section overlapping the protruding surface angle.
  • the top of the ceiling D for example as a load-bearing outer surface, is provided with a load-bearing outer covering AB, as usual, which is impermeable to water and steam.
  • a load-bearing outer covering AB as usual, which is impermeable to water and steam.
  • the ceiling beam DT is an example of a component that is essentially stressed by bending moments.
  • the corresponding tensile stresses which are particularly critical for concrete, have their maximum at the lower cross-sectional edge, which is why high shear and tensile stresses are preferred in the lower cross-sectional area, i.a. Separating tensile stresses that are normal to the concrete surface, through which the adhesive layer KS must be transferred from the concrete to the base layer TS.
  • a material of increased strength and / or of increased modulus of elasticity, but less or no vapor permeability is therefore provided according to the invention.
  • the neighboring areas of adhesive layer and base layer take over the dehumidification function here, together with the possibility of cross diffusion that is normally given.
  • the adhesive layer sections KT.A preferably extend in the longitudinal direction of the carrier as far as the carrier ends and thus also strengthen the transferability for stress concentrations occurring in the support area, for example.
  • Corresponding arrangements are also suitable for free-standing, column-shaped components.
  • the arrangement is advantageously such that the strip-shaped adhesive layer sections with material of increased strength and / or of increased modulus of elasticity, but less or no vapor permeability, at least over part of their length, cover only part of the width of the relevant longitudinal surface of the component or structural part take in. This in turn in the interest of an optimal compromise between reinforcement and dehumidification.
  • FIG. 3 shows a flat reinforcement reinforcement AR on a ceiling surface subjected to bending stress mutual wall connections AS acting as supports.
  • Adhesive layer sections KLA of increased strength at the expense of vapor permeability, above all also shear strength, and possibly of increased modulus of elasticity are therefore only provided in the edge regions of the reinforcement on the two-sided supports.
  • the conditions thus correspond approximately to those in the case of a bending beam to be reinforced according to the invention with a double-sided, essentially tension-free print run.
  • the advantage is a large diffusion area in the middle reinforcement area.
  • high-strength polymer adhesives in particular epoxy or acrylate adhesives, are preferred as the material for the adhesive layer sections of increased strength and / or of increased modulus of elasticity, but less or no vapor permeability.
  • FIG. 4 shows a reinforcement AR on the underside of a concrete bending beam with a vapor-permeable adhesive layer KS and a plurality of base layers TSV arranged with a mutual longitudinal edge spacing, which are designed as prefabricated flat material elements, in particular as fiber laminates.
  • a viscous binder support BA On the substrate UG provided with primer P there is a viscous binder support BA, the thickness of which is adapted to the total volume of adhesive layer KS that will be created later and the filling volume of a planar fiber arrangement FA of the later base layer TS.
  • the fiber arrangement FA is progressively incorporated, for example rolled, into the binder support according to arrow P, the binder material according to arrows P2 reducing the filling volume of the fiber arrangement. This results in the finished surface reinforcement after the binder has hardened and, if necessary, a cover layer has been applied.
  • fiber fabrics with essentially adjacent carrier fibers and fiber fabrics or fiber braids come into consideration, in particular made of glass fibers, especially alkali-resistant E and / or AR glass fibers, carbon fibers, boron fibers and / or high-strength polymer fibers, in particular aramid fibers .
  • the structural part shown in FIG. 6 can consist, in particular, of concrete provided with tension reinforcement and can be provided on its lower surface continuously, but possibly also interrupted, with a vapor-permeable fiber reinforcement FD, in particular one with a polyurethane binder according to the invention, which is also used as an adhesive is used to connect to the upper surface of the building.
  • a vapor-permeable fiber reinforcement FD in particular one with a polyurethane binder according to the invention, which is also used as an adhesive is used to connect to the upper surface of the building.
  • Such large-area reinforcement is expediently produced in situ by lamination.
  • the structural part comprises a flange-like or plate-like first cross-sectional area Q1 which is under compressive stress and a web-like downward second cross-section part Q2 which is under tensile stress.
  • the surface of the second cross-sectional part Q2, and in addition to the surface section below, in particular the side surfaces arranged at an angle to the surface of the first cross-sectional part, are connected to a fiber reinforcement FA transmitting tension of high strength and elastic modulus, for example one with carbon fibers and an epoxy binder.
  • This fiber reinforcement can in principle also be produced in situ, but the high strength and modulus values required here often require prefabrication in special machines.
  • this reinforcement - as indicated in the figure - consists of individual, flat sections that do not offer any molding problems in terms of production technology. These sections of the reinforcement FA are connected to the surface of the building by correspondingly high-strength adhesives KL, in particular according to the invention from epoxy polymers that cure under moisture.
  • the sections of the reinforcement FA are connected with deformation-resistant shear transmission elements SU1 and SU2, which represent two different variants of shear stress transmission from the tensile stress area to the compressive stress area.
  • the element SU1 is essentially designed as a thick-walled, elongated plate body, to which an anchor bolt BA which engages in the first cross-sectional part Q1 and, if necessary, also penetrates it is welded. The latter can even be provided with a screw connection on the upper side of the cross-section for the purpose of pretensioning.
  • the required shear-resistant connection between the element SU1 and the facing outer surface of the section of the reinforcement FA is also produced according to the invention by means of a moisture-curing epoxy adhesive (not shown here).

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Abstract

Armierung für Oberflächen von Bauteilen oder Bauwerken, umfassend mindestens eine gegebenenfalls mit einer Deckschicht (DS) versehene Tragschicht (TS) sowie eine Klebschicht (KS) zur Verbindung der Tragschicht mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund (UG). Schaffung einer Armierung bzw. entsprechender Materialien, die unter Wahrung einer für breite Anwendungen ausreichenden Festigkeit und Steifheit, insbesondere im Hinblick auf eine zuverlässige Entlastung des Untergrundes mit entsprechender Spannungsübertragung in die Armierung, ein langfristiges Entweichen der untergrundseitigen Feuchtigkeit ermöglicht. Das ausgehärtete Material mindestens der Klebschicht (KS) - gegebenenfalls einschliesslich eines Untergrund-Primers (P) - hat wenigstens abschnittsweise eine dampfdurchlässige, insbesondere für Wasserdampf durchlässige Beschaffenheit, verbunden mit hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug-Elastizitätsmodul.

Description

Armierung für Oberflächen von Bauteilen oder Bauwerken
Die Erfindung betrifft eine Armierung für Oberflächen von Bauteilen oder Bauwerken gemass dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zum Gegenstand der Erfindung gehören auch entsprechende Bauteile und Bauwerksteile sowie Materialien, insbesondere ein spezielles Polymermaterial.
Armierungen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sind in der Bautechnik bekannt. Sie werden verwendet für die Beschichtung von Bauteilen und Bauwerksteilen, hauptsächlich aus Beton, insbesondere zur Verstärkung bzw. Instandsetzung. Hierzu kommen bekanntermassen in situ auflaminierte oder auch vorgefertigte und aufgeklebte Armierungen aus Faseranordnungen mit Bindern bzw. Klebstoffen, allesamt von hoher und höchster Festigkeit und ebensolchem Elastizitätsmodul zum Einsatz. Der Verstärkungs- bzw. Instandsetzungszweck lässt sich damit weitgehend optimal erfüllen. Es hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, dass für eine langfristige Haltbarkeit der vor allem schub- und zugspannungsübertragenden Verbindung zwischen Armierung und Untergrund wie auch des beschichteten Betons selbst die auf der Oberfläche und in tieferen Bereichen des Untergrundes praktisch immer vorhandene Feuchtigkeit abträglich ist. Die sich daraus ergebenden Probleme der Verbundfestigkeit und Lebensdauer haben bisher keine zufriedenstellende Lösung gefunden.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Armierung bzw. entsprechender Materialien, die unter Wahrung einer für breite Anwendungen ausreichenden Festigkeit und Steifheit, insbesondere im Hinblick auf eine zuverlässige Entlastung des Untergrundes mit entsprechender Spannungsübertragung in die
BESTATIGUNGSKOPIE Armierung, ein langfristiges Entweichen der untergrundseitigen Feuchtigkeit ermöglicht. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist hauptsächlich bestimmt durch die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1, 18, 22, 27, 28 und/oder 31 bis 34. Sinnvolle Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den zugeordneten Ansprüchen bestimmt, die insbesondere in gegenseitiger Kombination weitere erfindungswesentliche Gegenstände darstellen.
Die Aufgabenlösung gemass Anspruch 1 entspricht dem Grundgedanken der Erfindung, nämlich die kombinatorische Armierungsanwendung von Binder- bzw. Klebschichtmaterialien, die hohe Zugfestigkeit und einen ebensolchen Zug-Elastizitätsmodul entsprechend dem Verbundzweck am Bauteil bzw. Bauwerksteil mit Dampfdurchlässigkeit entsprechend dem Haltbarkeitszweck in sich vereinen. Eine solche Struktur kommt zunächst für auflaminierte Armierungen in Betracht, bei denen in eine auf den Untergrund aufgebrachte Binderschicht eine Faseranordnung unter Einsaugung des Binders eingearbeitet wird. Der am Untergrund verbleibende Binder bildet dann gleichzeitig die Klebschicht. Der erfindungs- gemäss vorgesehene, dampfdurchlässige Binder lässt daher die Untergrundfeuchtigkeit hinausdiffundieren. Sodann kommen aber auch Strukturen mit vorgefertigtem Laminat, bestehend aus Faseranordnung und Binder, der mittels einer erfindungsgemäss dampfdurchlässigen Klebschicht auf dem Untergrund befestigt wird. Hauptsächlich ist dann der Laminatbinder ebenfalls erfindungsgemäss dampfdurchlässig, jedoch ist grundsätzlich auch eine Anwendung mit nicht oder wenig dampfdurchlässigem Laminatbinder sinnvoll, wobei die jedenfalls wesentlich dampfdurchlässige Klebschicht durch die langfristige Querdiffusion in Rand- und Kantenbereichen der Armierung zu einer - allerdings langsameren - Entfeuchtung des Untergrundes führt. Zweckmässige Formgebungen der Armierung können die unterstützen. Insgesamt ergibt somit die erfindungsgemässe Lehre einen bedeutsamen technischen Fortschritt in der Bau-Armierungstechnik. Ausser eventuell bereits an sich bereits verfügbaren oder ohne weiteres erstellbaren Materialien, die für eine erfindungs- gemässe Anwendungskombination in Betracht kommen, ist der Einsatz von Klebschicht- bzw. Binder- bzw. Primer- bzw. Deckschichtmaterial auf Polyurethanbasis gemass Anspruch 2 ein wesentlicher Erfindungsgegenstand, der sich in der Praxis bewährt hat, und zwar gemass Anspruch 3 insbesondere für auflaminierte Faserarmierungen, bei denen der Binder auch die Klebschicht bildet. Spezielle erfindungsgemässe Polyurethane, die auch für sich neu sind und sich in der Praxis bewährt haben, sind in den Ansprüchen 33 und 34 gekennzeichnet. Die Armierungsmaterialdaten ge ass einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 bestimmen Grössenbereiche, die eine für breite Anwendungen, insbesondere für Betonbauarmierungen, gültige Kompromissoptimierung im Hinblickauf die divergierenden oder konträren Wirkungstendenzen der Parameter für Dampfdurchlässigkeit und Festigkeit bzw. Elastizitätsmodul des Binder- und Klebschichtmaterials ermöglichen.
Für Extrembereiche der Anforderungen hinsichtlich Festigkeit bzw. Steifheit des Binder- und Klebschichtmaterials eröffnet die Lehre ge ass Anspruch 9, insbesondere auch kombiniert mit den Merkmalen der zugeordneten Ansprüche, Wege zur Optimierung unter Wahrung der notwendigen Dampfdurchlässigkeit. Der Grundgedanke besteht darin, innerhalb einer dampfdurchlässigen Armierungsschicht bestimmte Flächenbereiche, in denen eine besonders hohe Zugspannung bzw. Schubspannung zwischen Armierung und Untergrund oder auch in der Armierung selbst besteht, auf Kosten der Dampfdurchlässigkeit erhöhte Festigkeits- und Steifheitswerte der Klebschicht bzw. der Tragschicht zu verwirklichen, wobei die Zwischenbereiche mit hoher Dampfdurchlässigkeit für die Entfeuchtung ausreichend bemessen sind. Diese Weiterbildung erhöht den Anwendungsbereich der Erfindung beträchtlich. Eine Erstreckung der Verstärkung in den Hochlastbereichen auf die gesamte Armierungsdicke, d.h. nicht nur auf die Dicke der Klebschicht, lässt sich beim Auflaminieren in situ bequem durch entsprechende Flächenverteilung der unterschiedlichen Bindermaterialien auf dem Untergrund vor Aufbringen der Faseranordnung erreichen. Andererseits ist diese Erfindungsvariante grundsätzlich auch auf vorgefertigte Laminate anwendbar, indem vor dem Aufbringen des vorgefertigten Laminats abgegrenzte Klebschichtabschnitte entsprechend unterschiedlicher Beschaffenheit auf den Untergrund aufgetragen werden. Dies gilt in geeigneten Anwendungsfällen sogar für den Einsatz von Fertiglaminaten geringer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit, wobei eine ausreichende Entfeuchtung durch Kanten- und Querdiffusiαn sicherzustellen ist, gegebenenfalls wiederum unter Zuhilfenahme entsprechender flächenhafter Formgebungen der Armierung.
Eine Weiterführung der letztgenannten Erfindungsgedanken auf die Konstruktion der Armierung ergibt Varianten gemass den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 22 bis 26. Damit lassen sich weitere... der jeweiligen Anwendung angepasste Optimierungen erzielen. Vor allem kommen erfindungsgemäss bei den vorstehend er1-äuterten wie auch- hex anderen Vari nten unter Eeuchte bzw. auf feuchtem Untergrund aushärtende Polymermaterialien auf Epoxibasis als Klebstoff und/oder als Binder in Betracht. Auf diesem Wege können auch unter Berücksichtigung einer Bauwerksentfeuchtung die Hohen E-Moduli- den Epoxi- olymere in der Armierungstechnik nutzbar gemacht werden.
Weitere Merkmale und Vorteile sowie Aufgabenaspekte der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Beispiele erläutert. Hierin zeigt:
Fig.l einen Teil-Vertikalschnitt eines Bauwerkteils mit überdecktem Raum und Innenarmierung,
Fig.2 in grösserem Massstab einen Teilquerschnitt eines Deckenträgers aus Fig.l, Fig.3 einen Vertikalschnitt eines Uberbrückungsteils eines
Beton-Bauteils mit unterseitiger Verstärkungsarmierung,
Fig.4 einen Teilquerschnitt eines Betonträgers mit unterseitiger Verstärkungsarmierung,
Fig.5 einen Teil-Längschnitt einer in der Phase der Auflami- nierung befindlichen Armierung und
Fig.6 einen Teil-Querschnitt eines Bauwerks mit erfindungs- gemässer Armierung und zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen einer Anordnung zur Schubspannungsübertragung
Das in Fig.l gezeigte Bauwerkteil umfasst einen Innenraum mit Seitenwand S, in dieser angeordnetem Pfeiler PF, Decke D und Deckenträger DT. Alle Oberflächen dieser Teile sind im Beispiel mit einer flächendeckenden, auflaminierten Armierung AR versehen, die aus einer Tragschicht TS mit Klebsc icht KS besteht. Letztere verbindet die Tragschicht schub- und zugfest mit der Retαnαherfl che als Untergrund UG. In den Eckbereichen EK ist die Armierung überlappend ausgeführt, wobei ein Armierungsrandabschnitt den einspringenden Flächenwinkel übergreift.
Im praxisnahen Beispiel ist die Oberseite der Decke D, etwa als tragende Aussenflache, mit einem wie üblich wasser- und dampfundurchlässigem, tragenden Aussenbelag AB versehen. Eine solche Baukonstruktiαn mit flächendeckender Armierung und im übrigen - bezogen auf das Betonvolumen - geringer Möglichkeit eines freien- Diffusionsaustritts veranschaulicht die Notwendigkeit einer dampfdurchlässigen Armierung, wie sie erfindungs- ge äss vorgesehen ist.
Aus Fig.2 ist der Δrmierungsaufbau mit Tragschicht TS und Klebschicht KS im einzelnen ersichtlich. Ferner ist eine Primerschicht P an der Betonoberfläche sowie Deckschicht DS an der Armierungsaussenflache angedeutet. Es versteht sich, dass auch diese neben ihrer eigentlichen Funktion die erfindungs- gemässen Anforderungen der Dampfdurchlässigkeit erfüllen müssen.
Der Deckenträger DT ist ein Beispiel für im wesentlichen durch Biegemomente beanspruchten Bauteils. Die entsprechenden, für Beton besonders kritischen Zugspannungen haben ihr Maximum am unteren Querschnittsrand, weshalb im unteren Querschnittsbereich bevorzugt hohe Schub- und Zugspannungen, und zwar u.a. normal zur Betonoberfläche wirkende Trenn-Zugspannungen, durch die Klebschicht KS vom Beton auf die Tragschicht TS übertragen werden müssen. Für diese Klebschichtabschnitte - in Fig.2 mit KLA gekennzeichnet - ist daher erfindungsgemäss ein Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen. Die benachbarten Klebschicht- und Tragschichtbereiche übernehmen hier im Verein mit normalerweise gegebener Quer- diffusionsmöglichkeit im Beton die Entfeuchtungsfunktion. Die Klebschichtabschnitte KT.A erstrecken sich in Träger-Längsrichtung vorzugsweise bis zu den Trägerenden und verstärken damit auch die tlbertragungsfähigkeit für etwa im Auflagerbereich auftretende Spannungskonzentrationen.
Sinngemäss entsprechende Anordnungen kommen auch für freistehende, säulenförmige Bauteile in Betracht. Dabei wird die Anordnung vorteilhaft so getroffen, dass sich die streifen- förmigen Klebschichtabschnitte mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit wenigstens auf einem Teil ihrer Länge nur einen Teil der Breite der betreffenden Längsfläche des Bauteils oder Bauwerksteils einnehmen. Dies wiederum im Interesse eine Optimalkompromisses zwischen Verstärkung und Entfeuchtung.
Fig.3 zeigt in diesem Zusammenhang eine ebene Verstärkungsarmierung AR an einer biegebeanspruchten Deckenfläche mit beiderseitigen, als Auflager wirkenden Wandanschlüssen AS. Hier ist der Fall angenommen, dass wegen vergleichsweise starker vertikaler Nachgiebigkeit der Decke - etwa infolge aufgetretener Rissbildung im Beton - im mittleren Armierungsbereich im wesentlichen nur Druckkräfte zwischen Beton und Armierung vorhanden sind und daher dort keine erhöhte Klebschichtfestigkeit erforderlich ist. Klebschichtabschnitte KLA von auf Kosten der Dampfdurchlässigkeit erhöhter Festigkeit, vor allem auch Schubfestigkeit, und gegebenenfalls von erhöhtem Elastizitätsmodul sind daher nur in den Randbereichen der Armierung an den beiderseitigen Auflagern vorgesehen. Die Verhältnisse entsprechen somit in etwa denjenigen bei einem erfindungsgemäss zu armierenden Biegeträger mit beiderseitiger, im wesentlichen einspannungsfreier Druckauflage. Als Vorteil ergibt sich eine grosse Diffusionsfläche im mittleren Armierungsbereich.
Für die Klebschichtabschnitte von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit kommen erfahrungsgemäss als Material vorzugsweise hochfeste Polymerkleber, insbesondere Epoxyd- oder Acrylatkleber, in Betracht.
Fig.4 zeigt eine Armierung AR an der Unterseite eines Beton- Biegeträgers mit dampfdurchlässiger Klebschicht KS und mehreren mit gegenseitigem Längskantenabstand angeordneten Tragschichten TSV, die als vorgefertigte Flachmaterialelemente, insbesondere als Faserlaminate, ausgebildet sind. Infolge der Anordnung dieser langgestreckten Flachmaterialelemente mit ausreichendem gegenseitigen Längskantenabstand und entsprechender Entfeuchtung dank der dampfdurchlässigen Klebschicht KS mit Querdiffusion auch im Beton, können hier vorgefertigte Flachmaterialelemente, insbesondere als Faserlaminate, mit Binder von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit eingesetzt werden. Fig.5 veranschaulicht den Aufbau und die Herstellung einer in situ au laminierten Armierung AR. Auf dem mit Primer P versehenen Untergrund UG befindet sich eine viskose Binderauflage BA, deren Dicke dem Gesamtvolumen von später entstehender Klebschicht KS und Füllungsvolumen einer flächenhaften Faser- anαrdnung FA der späteren Tragschicht TS angepasst ist. Die Faseranordnung FA wird gemass Pfeil P fortschreitend in die Binderauflage eingearbeitet, z.B. eingewalzt, wobei das Bindermaterial gemass Pfeilen P2 das Füllungsvolumen der Faseranordnung einni mt. Damit ergibt sich die nach Aushärtung des Binders und gegebenenfalls Auftragen einer Deckschicht fertige Flächenarmierung. Für die Faseranordnung kommen in an sich üblicher Weise Fasergelege mit im wesentlichen nebeneinanderliegenden Tragfasern- sowie Fasergewebe oder Fasergeflechte in Betracht, insbesondere aus Glasfasern, vor allem alkaliresistenten E- und/oder AR-Glasfasern, Carbonfasern, Borfasern und/oder hochfeste Polymerfasern, insbesondere Aramidfasern.
Das in Fig.6 gezeigte Bauwerksteil kann insbesondere aus mit Zugarmierungen versehenem Beton bestehen und kann an seiner unteren Oberfläche durchgehend, gegebenenfalls auch aber auch unterbrochen, mit einer dampfdurchlässigen Faserarmierung FD versehen sein, insbesondere einer solchen mit erfindungsgemässem Polyurethan-Binder, der auch als Kleber zur Verbindung mit der Bauwerksoherfläche dient. Eine solche grossflächige Armierung wird zweckmässig in situ durch Auflaminieren hergestellt.
Das Bauwerksteil umfasst einen flansch- oder plattenfarmigen, unter Druckspannungen stehenden ersten Querschnittsbereich Ql und einen stegartig nach unten vorstehenden, unter Zugspannungen stehenden zweiten Querschnittsteil Q2. Die Oberfläche des zweiten QuerSchnittsteils Q2, und zwar ausser dem untenliegenden Oberflächenabschnitt vor allem die im Winkel zur Oberfläche des ersten QuerSchnittsteils angeordnete Seitenflächen, stehen im Verbund mit einer zugspannungsübertragenden Faserarmierung FA von hoher Festigkeit und ebensolchem E-Modul, z.B. einer solchen mit Carbonfasern und einem Epoxid-Binder . Diese Faserarmierung kann zwar grundsätzlich ebenfalls in situ hergestellt werden, die hier geforderten hohen Festigkeits- und E-Modulwerte verlangen jedoch häufig eine Vorfertigung in speziellen Maschinen. Dazu besteht diese Armierung - wie in der Figur angedeutet - aus einzelnen, ebenen Abschnitten, die produktionstechnisch keine Formgebungsprobleme bieten. Diese Abschnitte der Armierung FA sind durch entsprechend hochfeste Klebungen KL, insbesondere erfindungsgemäss aus unter Feuchte aushärtenden Epoxi-Polymeren, mit der Bauwerksoberfläche verbunden.
An ihren ihren Aussenfl chen stehen die Abschnitte der Armierung FA im Verbund mit verformungssteifen Schubübertragungselementen SUl bzw. SU2, die zwei verschiedene Varianten einer Schubspannungsübertragung aus dem Zugspannungsbereich in den Druckspannungsbereich darstellen. Das Element SUl ist im wesentlichen als starkwandiger, langgestreckter Plattenkörper ausgebildet, an den ein in den ersten Querschnittsteil Ql eingreifender, diesen gegebenenfalls auch durchgreifender Ankerbolzen BA angeschweisst ist. Letzterer kann sogar an- der Oberseite des Querschnittsteils mit einer Verschraubung zwecks Vorspannung versehen werden. Die erforderliche schubfeste Verbindung zwischen dem Element SUl und der zugewandten Aussenfläche des Abschnitts der Armierung FA wird erfindungsgemäss ebenfalls mittels eines feuchthärtenden Epoxi-Klebers hergestellt (hier nicht näher dargestellt). Letzteres gilt auch für den vertikalen Profilschenkel des Element SU2, das als starkwandiges Winkelprofil ausgebildet ist. Die Verbindung zum Querschnittsteil Q2 wird wieder durch eine (hier nur schematisch als Mittellinie angedeutete) Verschraubung hergestellt. Diese Konstruktionen ermöglichen eine markante Optimierung im Schwerlastbereich.

Claims

Patentansprüche
1. Armierung für Oberflächen von Bauteilen oder Bauwerken, umfassend mindestens eine gegebenenfalls mit einer Deckschicht (DS) versehene Tragschicht (TS) sowie eine Klebschicht (KS) zur Verbindung der Tragschicht mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund (UG), dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Material mindestens der Klebschicht (KS) - gegebenenfalls einschliesslich Untergrund-Primer (P) - wenigstens abschnittsweise eine dampfdurchlässige, insbesondere für Wasserdampf durchlässige Beschaffenheit aufweist, verbunden mit hoher Zugfestigkeit und ebensolchem Zug- Elastizitätsmodul .
2. Armierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein im ausgehärteten Zustand dampfdurchlässiges, insbesondere für Wasserdampf durchlässiges Klebschicht- bzw. Binder- bzw. Primer- bzw. Deckschichtmaterial auf Polyurethanbasis vorgesehen ist.
3. Armierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschicht (TS) eine Tragfaseranordnung, insbesondere ein Fasergelege oder Fasergewebe, mit einem Binder (B) aufweist, dessen Material wenigstens abschnittsweise auch die Klebschicht (KS) bildet, und dass das ausgehärtete Material des Binders - gegebenenfalls einschliesslich Untergrund-Primer (P) und einer Deckschicht (DS) - eine dampfdurchlässige, insbesondere für Wasserdampf durchlässige Beschaffenheit aufweist.
4. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Material der Klebschicht (KS) bzw. des Binders (B) - gegebenenfalls einschliesslich Untergrund-Primer und Deckschicht (DS) - einen Wasserdampf-Permeationswiderstand UH2O von höchstens etwa 350 m-1 aufweist.
5. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgehärtete Material der Klebschicht (KS) bzw. des Binders (B) - gegebenenfalls einschliesslich Untergrund-Primer und Deckschicht (DS) - einen Wasserdampf-Permeationswiderstand UH2O im Bereich zwischen etwa 500 und etwa 3000 m_1 aufweist.
6. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Klebschicht- bzw. Bindermaterial, insbesondere ein Polyurethanmaterials, das im für sich ausgehärteten Zustand neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässigkeit , einen Zug-Elastizitätsmodul von mindestens etwa 1000 N/mm2 aufweist.
7. Armierung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Klebschicht- bzw. Bindermaterial, insbesondere ein Polyurethanmaterial, das im für sich ausgehärteten Zustand neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässig- keit, einen Zug-Elastizitätsmodul im Bereich zwischen etwa 3000 N/mm2 und etwa 6000 N/mm2 aufweist.
8. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschicht (TS) eine Tragfaseranordnung aufweist, insbesondere in Form eines Fasergeleges oder eines Fasergewebes, die mindestens teilweise aus Glasfasern, insbesondere alkaliresistenen E- und/oder AR- Glasfasern, Carbonfasern, Borfasern und/oder hochfesten Polymerfasern, insbesondere Aramidfasern, besteht.
9. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der dampfdurchlässigen Verklebung zwischen Untergrund (UG) und Tragschicht (TS) mindestens ein bevorzugt zug- bzw. schubspannungsübertragender Klebschichtabschnitt (KLA), vorzugsweise eine Mehrzahl von Klebschichtabschnitten, mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit angeordnet ist.
10. Armierung nach Anspruch 9 für balken- oder säulenartige, insbesondere biegebeanspruchte Bauteile oder Bauwerksteile, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Klebschichtabschnitt (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit in einem Endbereich des balkenartigen Bauteils oder Bauwerksteils angeordnet ist.
11. Armierung nach Anspruch 9 oder 10 für balken- oder säulenartige, insbesondere biegebeanspruchte Bauteile oder Bauwerksteile, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Klebschichtabschnitt (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen ist, der sich in Balken- bzw. Säulenlängsrichtung an wenigstens einer Längsfläche des balkenartigen Bauteils oder Bauwerksteils erstreckt.
12. Armierung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein streifenförmiger Klebschichtabschnitt (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen ist, der wenigstens auf einem Teil seiner Länge nur einen Teil der Breite der betreffenden Längsfläche des balken- bzw. säulenartigen Bauteils oder Bauwerksteils einnimmt.
13. Armierung nach Anspruch nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von streifen- förmigen Klebschichtabschnitten (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen ist, die sich mit gegenseitigem Kantenabstand erstrecken.
14. Armierung nach einem der Ansprüche 9 bis 13 für Bauteile oder Bauwerksteile in Form von Wandvorsprüngen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Klebschichtabschnitt (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen ist, der den einspringenden Winkel zwischen Vorsprung und angrenzender Wandfläche übergreift.
15. Armierung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebschichtabschnitte (KLA) mit Material von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit mindestens einen hochfesten Polymerkleber, insbesondere einen Epoxyd- oder Acrylatkleber, aufweisen.
16. Armierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Tragschicht, die als vorgefertigtes Flachmaterialelement, insbesondere als Faserlaminat, ausgebildet ist.
17. Armierung nach Anspruch 1 oder nach diesem und mindestens einem der Ansprüche 2 oder 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine als vorgefertigtes Flachmaterialelement, insbesondere als Faserlaminat, ausgebildete Tragschicht von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit in Verbindung mit mindestens einer wenigstens abschnittsweise dampfdurchlässigen, insbesondere für Wasserdampf durchlässigen Klebschicht vorgesehen ist.
18. Bauteil oder Bauwerksteil mit mindestens einer Armierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verbund mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund sowie gegebenenfalls im inneren Verbund mit der Faseranordnung einer Tragschicht ausgehärtete Klebschicht- bzw. Bindermaterial, insbesondere ein Polyurethanmaterial, wenigstens abschnittsweise neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässig- keit, einen in Normalrichtung zum Untergrund gemessenen Zug- Elastizitätsmodul von mindestens etwa 6000 N/mm2 aufweist.
19. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verbund mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund sowie gegebenenfalls im inneren Verbund mit der Faseranordnung einer Tragschicht ausgehärtete Klebschicht- bzw. Bindermaterial wenigstens abschnittsweise neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässigkeit, einen in Normalrichtung zum Untergrund gemessenen Zug-Elastizitätsmodul im Bereich zwischen etwa 8000 N/mm2 und etwa 10000 N/mm2 aufweist.
20. Bauteil oder Bauwerksteil mit mindestens einer Armierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, insbesondere auch Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verbund mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteilbzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund sowie gegebenenfalls im inneren Verbund mit der Faseranordnung einer Tragschicht ausgehärtete Klebschicht- bzw. Bindermaterial, insbesondere ein Polyurethanmaterial, wenigstens abschnittsweise neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässig- keit, eine in Normalrichtung zum Untergrund gemessene Trenn-Zugfestigkeit von mindestens etwa 2,5 N/mm2 aufweist.
21. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das im Verbund mit der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche als Untergrund sowie gegebenenfalls im inneren Verbund mit der Faseranordnung einer Tragschicht ausgehärtete Klebschicht- bzw. Bindermaterial, insbesondere ein Polyurethanmaterial, wenigstens abschnittsweise neben Dampfdurchlässigkeit, insbesondere Wasserdampfdurchlässig- keit, eine in Normalrichtung zum Untergrund gemessene Trenn-Zugfestigkeit im Bereich zwischen etwa 3 N/mm2 und etwa 8 N/mm2 aufweist.
22. Bauteil oder Bauwerksteil, insbesondere nach einem der Ansprüche 18 bis 21, insbesondere mit mindestens einer Armierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der - gegebenenfalls mit Untergrund-Primer versehenen - Bauteil- bzw. Bauwerksoberfläche mindestens eine Armierung erster Art in Form eines in situ erzeugten, dampfdurchlässigen Komposit-Faserlaminats und mindestens eine Armierung zweiter Art in Form einer vorgefertigten und aufgeklebten Komposit-Faserlamelle von erhöhter Festigkeit und/oder von erhöhtem Elastizitätsmodul, jedoch geringerer oder fehlender Dampfdurchlässigkeit vorgesehen ist.
23. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung erster Art wenigstens teilweise mit dampfdurchlässigem Bindermaterial auf Polyurethanbasis und die Armierung zweiter Art mit einer Klebschicht sowie gegebenenfalls auch mit Bindermaterial auf Epoxibasis versehen ist.
24. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass Armierungen erster und zweiter Art in benachbarten Bereichen der Bauteil- oder Bauwerksoberfläche angeordnet sind.
25. Bauteil oder Bauwerksteil nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Armierungen erster Art und zweiter Art wenigstens teilweise überein- anderliegende im Verbund mit der Bauteil- oder Bauwerksoberfläche angeordnet sind.
26. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung zweiter Art im Verbund mit der Bauteil- oder Bauwerksoberfläche und die Armierung erster Art darüberliegend angeordnet ist.
27. Bauteil oder Bauwerksteil, insbesondere nach einem der Ansprüche 18 bis 26, gekennzeichnet durch mindestens eine Faserarmierung mit unter Feuchte aushärtendem Klebstoff und/oder Bindermaterial auf Epoxibasis.
28. Bauteil oder Bauwerksteil, insbesondere aus mit Zugarmierungen versehenem Beton, umfassend mindestens einen flansch- oder plattenförmigen, wenigstens teilweise unter Druckspannungen stehenden ersten Querschnittsbereich (Ql) und mindestens einen stegartig vorstehenden, wenigstens teilweise unter Zugspannungen stehenden zweiten Querschnittsteil (Q2), insbesondere Bauteil oder Bauwerksteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 27, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) die Oberfläche des zweiten Querschnittsteils (Q2), insbesondere dessen im Winkel zur Oberfläche des ersten Querschnittsteils angeordnete Seitenflächen, stehen im Verbund mit mindestens einer Zugspannungsübertragenden Faserarmierung (FA); b) die zugspannungsübertragende Faserarmierung (FA) des zweiten Querschnittsteils (Q2) steht im Verbund, insbesondere durch Klebverbindung, mit mindestens einem verformungssteifen Schubübertragungselement (SUl, SU2), das kraftüberragend mit dem ersten Querschnittsteil (Ql) verbunden ist.
29. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch mindestens ein im wesentlichen biegesteif ausgebildetes Schubübertragungselement (SUl), das in den Zugspannungsbereich des ersten Querschnittsteils (Ql) eingreift und mit diesem form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.
30. Bauteil oder Bauwerksteil nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch mindestens ein als - gegebenenfalls zusätzliche - Komposit-Faserarmierung ausgebildetes Schubübertragungselement (SU2).
31. Material für Armierungen an Bauteilen oder Bauwerken, insbesondere für Armierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 17 , gekennzeichnet durch ein Klebschicht- bzw. Bindermaterial auf Polyurethanbasis, das im für sich ausgehärteten Zustand einen Wasserdampf-Permeationswiderstand UH2O von höchstens etwa von höchstens etwa 350 m_1 und einen Zug-Elastizitätsmodul von mindestens etwa 1000 N/mm2 aufweist.
32. Material für Armierungen an Bauteilen oder Bauwerken, insbesondere für Armierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, insbesondere auch Material nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch ein Klebschicht- bzw. Bindermaterial auf Polyurethanbasis, das im für sich ausgehärteten Zustand einen Wasser- dampf-Permeationswiderstand UH2O im Bereich zwischen etwa 500 und etwa 3000 m_1, einen Zug-Elastizitätsmodul im Bereich zwischen etwa 3000 N/mm2 und etwa 6000 N/mm2 aufweist.
33. Binder- bzw. Klebstoffmaterial auf Polyurethanbasis, insbesondere für Armierungen bzw. Armierungsmaterialien nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Materialbestandteil, der ein dampfdurchlässiges, insbesondere für Wasserdampf durchlässiges Reaktionsprodukt von niedrigmolekularen Polyolen, die steife, wenigstens teilweise lineare Molekülketten aufweisen, mit aromatischen und/oder heterozyklischen Polyisocyanaten ist.
34. Binder- bzw. Klebstoffmaterial auf Polyurethanbasis, insbesondere für Armierungen bzw. Armierungsmaterialien nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere auch nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch mindestens einen Materialbestandteil, der ein dampfdurchlässiges, insbesondere für Wasserdampf durchlässiges Reaktionsprodukt von niedrigmolekularen Polyolen, die steife, wenigstens teilweise zyklische Molekülketten aufweisen, mit aromatischen und/oder heterozyklischen Polyisocyanaten ist.
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