Verfahren zum Herstellen von faserbewehrten Betonformteilen und nach diesem Verfahren hergestellte Formteile

Abstract

 Zur Herstellung von faserarmiertem Beton wird zunächst ein gitterartiges, aus Kett- und Schußfäden (1, 2) bestehendes Fadengelege hergestellt. Dieses wird beispielsweise mit Haftkleber benetzt und danach einem Strom von Fasern (3) ausgesetzt, die in unterschiedlicher Ausrichtung an dem Fadengelege haften bleiben, wodurch ein multidirektionales Armierungsgerüst, bestehend aus dem Fadengelege und den daran haftenden Armierungsfasern (3) entsteht. Zusätzlich zu oder anstelle der mit Haftkleber befestigten Fasern (3) kann auch eine Aufrauhung der Fäden des Fadengeleges vorgesehen werden. Das so entstandene Armierungsgerüst wird in Zementmassen eingearbeitet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von faserbewehrten Betonbauteilen, bei dem ein gitterartiges Fadengelege in Zementmassen eingearbeitet wird sowie nach diesem Verfahren hergestellte Formteile. Unter"Formteilen" sind hierbei auch Baustoffplatten zu verstehen.

[0002] Aus der DD-PS 41 435 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem Glasfaserstränge oder -stäbe - vorzugsweise vorgespannt - in Beton eingebettet werden. Die Glasfaserstäbe sollen dabei die übliche Metallbewehrung ersetzen. Durch Tränken mit geeigneten Harzen werden die Glasfaserstäbe gegen chemische Angriffe geschützt und gleichzeitig formbeständig gemacht. Zur Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen Beton und Bewehrungsstab wird auf die getränkten Stäbe Quarzsand gestreut oder es werden diese mit Harz getränkten Glasfaserstränge spiralförmig umwickelt. Bei diesem Verfahren, bei dem die Glasfaserstäbe lediglich die Funktion einer Stahlbewehrung übernehmen und bei dem die auf die Glasfaserstäbe aufgestreuten Quarzkörner lediglich die Verbindung zwischen Beton und Glasfaserstab herstellen, entsteht kein multidirektionales elastisches Armierungsgitter.

[0003] Aus der DD-PS 39 245 ist ein Bewehrungselement für Beton aus glasfaserverstärkten Plasten bekannt, bei dem zur Erhöhung der Haftfestigkeit zwischen Bewehrungselement und Beton an dem Bewehrungselement eine Körnung aus Quarzmehl und Feinsplitt angebracht wird oder das Bewehrungselement mit Profilbändern spiralförmig umwickelt wird. Auch bei Verwendung derartig behandelter Bewehrungselemente entstehen keine flexiblen multidirektionalen Armierungsgitter.

[0004] Aus den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 70 18 657 sind Metallarmierungsstäbe, vorzugsweise für Kunststoffteile bekannt, die Biegungen aufweisen, durch die die Bewehrungsstäbe im Kunststoff verankert werden.

[0005] Bei weiteren bekannten Verfahren wird als Verstärkungsfaser Asbest verwendet. Zement dient hier als hydraulisches Bindemittel, um die oft nur wenige Millimeter langen und relativ feinen Fasern zu verarbeiten. Das Verfahren erinnert an die Herstellung von Pappen. Aus einem dünnen Zementbrei bilden sich auf einer Trommel feine Asbest-Zementvlies_e, die übereinander laufen, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Sie können dann abgenommen und unter Druck verdichtet werden.

[0006] Dieses Verfahren kann auch bei Zugabe größter Mengen von Wasser zu dem Asbest-Zement-Gemisch erfolgreich angewandt werden. Die Bindekraft des Zementes bleibt durch die enge hydraulische Vereinigung mit mineralischen Fasern erhalten.

[0007] Glasfasern oder synthetische Fasern lassen sich jedoch nach diesem Verfahren nicht verarbeiten. Hier geht die Bindekraft des Zementes verloren.

[0008] Aus der DE-OS 2 409 231 Ist ein Verfahren zur Herstellung von durch anorganische Bindemittel verfestigten und durch Mineralfasern verstärkten Raumformkörpern bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden mit Bindemittelleim oder Mörtel getränkte flächip-e Verstärkungsmatten, die aus künstlichen Mineralfasern bestehen,in frischem nicht abgebundenen Zustand übereinander und/oder nebeneinander gelegt, bis die gewünschte Verstärkung erreicht ist. Es ist ferner bekannt, die Verstärkungsmatten durch Zulegen von Mineralfaserbündeln aus Stapel- oder Endlosfasern gezielt in bestimmten in der Ebene der Matten liegenden Richtungen zu verstärken. Schubfeste Verbindungen zwischen den einzelnen Schichten können durch besondere Formgebung, z.B. durch eine wellenförmige Anordnung der Lagen oder durch Durchstoßen mehrerer Lagen erreicht werden, wobei an den Stanzstellen ein punktförmiges Ineinandergreifen der Schichten erzielt wird. Das Durchstanzen erfolgt zweckmäßigerweise durch Abwalzen mit einer Stachelwalze. Des weiteren können schubfeste Verbindungen der verschiedenen Fasermatten durch Vernähen mit Mineralfaserbündeln erzielt werden.

[0009] Abgesehen von Stellen, an denen die Fasermatten gegenseitig vernäht oder durchstanzt sind, kann mit dem bekannten Verfahren keine Bewehrung mit senkrecht oder quer zu den Matten liegenden Bewehrungsfasern geschaffen werden. Das bedeutet, daß - bedingt durch die Natur des bekannten Verfahrens - keine multidirektionale Bewehrung mit einem hohen Feinheitsgrad geschaffen werden kann.

[0010] Die Verarbeitung von Asbest-Fasern führt zu einigen gravierenden Nachteilen. So schränkt die geringe Bruchelastizität die Verwendbarkeit der Produkte ein und der beim Schneiden der Platten entstehende Asbeststaub wirkt extrem krebserregend.

[0011] 

voneinander befinden. Dieser Abstand ist in weiten Grenzen variierbar. Er kann wenige Millimeter betragen oder in einer Größenordnung von z.B. 10 cm liegen. An dieses Fadengerüst werden erfindungsgemäß Fasern oder Gewebeschnitzel angeordnet. Dabei kann das Fadengelege aus endlosen Faserfilamenten oder. aus Stapelfaser-Garnen bestehen. Die Fasern können aus den gleichen Materialien oder aus völlig andersartigen Faserarten bestehen, wenn besondere Eigenschaften des Betons erreicht werden sollen. Auch ihre Länge ist variierbar. Sie kann von wenigen Millimetern bis zu vielen Zentimetern betragen.

[0012] Um zu erreichen, daß die an dem Fadengelege befestigten Bewehrungsfasern an dem Fadengelege so haften bleiben, daß sie dieses durchragen oder durchdringen, sind selbstverständlich einige Parameter des Bewehrungsgerüstes aufeinander abzustimmen: So können beispielsweise die Abstände der Fäden des Fadengeleges und die Länge der an dem Fadengelege angeordneten Fasern sowie deren Elastizität variiert werden.

[0013] Das Verfahren ist so beschaffen, daß die aufgebrachten Fasern eine multidirektionale Anordnung erfahren, und zwar in der Ebene des Fadengerüstes und/oder aus dieser Ebene herausragen. Eine dreidimensionale Armierung kann, wenn nötig, ebenfalls erreicht werden. Dabei bleibt das aus durchgehenden Fäden und geschnittenen Fasern kombinierte Produkt an seiner Oberfläche so offen, daß es leicht von der breiigen Zementmasse z.B. in einem automatisierten Arbeitsgang umschlossen werden kann.

[0014] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden unkontrollierte Faseranhäufungen an dem Fadengelege dadurch vermieden, daß das Fadengelege zunächst mit einem Kleber versehen wird und dann einem Strom von herabfallenden Fasern ausgesetzt wird, die dann mit unterschiedlicher, willkürlicher Ausrichtung an dem Fadengelege haften bleiben. Nicht haftende Fasern fallen wieder ab. Von Zementmassen schwer durchdringbare Fasermassierungen werden vermieden.
Dabei kann nach einer anderen Verfahrensweise ein Luftstrem unterstützend wirken.

[0015] Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, Walzen anzuordnen, um die am Gitter liegenden Faserstücke anzurauhen und damit Fasern oder Faserteile aus der Ebene dieses Flächengebildes herauszuheben und dann mit einem fixierenden Mittel zu verfestigen. Dies kann auf einfache Weise mit einem dünn eingestellten Flüssigbeton erfolgen oder mit handelsüblichen Klebern z.B. auf Kunststoffbasis. Die Verfestigung kann durch Besprühen, durch einen Tauchvorgang oder durch Aufrakeln erfolgen. Dieses Verfahren wird besonders dann angewendet, wenn ein Zusammendrücken des voluminösen Armierungsgerüstes im nachfolgenden Arbeitsprozeß vermieden werden soll.

[0016] Das Herstellungsverfahren für das Armierungsgerüst ist nicht an eine bestimmte Faserart gebunden. Es können Glasfilamente verwendet werden, deren hohe Festigkeit sich durch die Einflüsse des Zementes nicht verändern. Es kommen aber auch synthetische Garne, etwa aus Polypropylen infrage, die vor allem die Berstfestigkeit des Betons verbessern. Eine Kombination von Baustahlgittern oder Maschendraht mit Fasern oder Gewebeschnitzeln bzw. Gewebestreifen ist ebenfalls möglich oder der Einsatz von natürlichen Fasern, wie z.B. Sisal. Selbst solche Fasern, die den aggressiven Medien des Zementes nicht standhalten, kommen für das Gittergerüst infrage, wenn die aufgebrachten Fasern diese Beständigkeit besitzen.

[0017] Auch die geschnittenen Fasern oder Garne, die die Eigenschaften des Armierungsgerüstes ergänzen sollen, können aus der erwähnten Glasfaserart, aus Polyamiden und anderen synthetischen Fasern oder aus Stahlfasern oder Draht bestehen. Es kommt nicht darauf an, daß z.B. ein Glasfaser-Fadengelege nur mit geschnittenen Glasfasern versehen werden kann und ein Fadensystem aus synthetischen Fasern nur mit gleichen Faserstücken. Mit Hilfe dieses Herstellungsverfahrens wird es erstmals möglich, genau dosierte Mischungen dieser Fasern untereinander in Beton einzuarbeiten und damit neue Eigenschaften der Produkte zu erzielen. Ein weiterer Vorteil gegenüber den bekannten Armierungsverfahren mit Fasern ergibt sich dadurch, daß Teilbereiche eines Bauteils oder einer Platte verstärkt werden, die besonders beansprucht sind. Glasfaserarmierte Platten lassen sich so herstellen, daß eine sehr hohe Bruchfestigkeit gegeben ist, die z.B. ein Nageln erlaubt. Die Randzonen einer Platte, die genagelt wird, lassen sich nach diesem Verfahren zusätzlich verstärken. Ähnliches gilt für Formteile, die sich durch das flexible Armierungsgerüst leicht herstellen lassen und die in den Zonen, in denen sie besonderen Zug- oder Stcßbelastungen ausgesetzt sind, entsprechend stark armiert werden können.

[0018] Als weiteres Anwendungsbeispiel seien Sandwichplatten mit einem Hartschaumkern erwähnt. Der Hartschaumkern kann beispielsweise aus Polystyrol, Polyurethan oder geschäumtem Beton bestehen, wobei vor allem geschäumter Beton weren seines geringen Preises interessant ist. Bringt man z.B. auf Polystyrolplatten eine dünne Schicht Zementmörtel auf, in die das beschriebene Armierungsgerüst eingebettet ist, so entsteht eine stabile und tragfähige Platte, die die guten wärmedämmenden Eigenschaften des Polystyrols durch die Armierung erzielte Festigkeit der Plattenoberfläche ergänzt, ohne die leichte Verarbeitbarkeit durch Holzbearbeitungsmaschinen zu verlieren.

[0019] Eine nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Platte wird vorzugsweise aus Zement hergestellt sein. Es kommen aber auch andere Binder z.B. Gips in Frage.

[0020] Eine Baustoffplatte mit ausgezeichneter Wärmedämmung und gleichzeitig sehr großer mechanischer Festigkeit ergibt sich, wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Baustoffplatte eine Innenschicht aus Polyrethanschaum enthält.

[0021] Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:

Firur 1 ein Armierungsgerüst gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht

Figur 2 eine Baustoffplatte mit einer Innenschicht aus Polyurethanschaum.

[0022] Das Fadengelege gemäß der Erfindung besteht aus den Längs-oder Kettfäden 1 und den Quer- oder Schußfäden 2. Dieses Gelege wurde mit Haftkleber getränkt und danach einem Strom von Faserteilen oder Faserschnitzeln ausgesetzt. Die Faserteile 3 haften mit unterschiedlicher Ausrichtung an den Fäden des Fadengeleges und bilden mit diesem ein' dreidimensionales, multidirektionales Armierungsgerüst. Dieses wird anschließend nach einem der bereits geschilderten Verfahren in eine Zementmasse eingearbeitet.

[0023] Figur 2 zeigt eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Baustoffplatte im Querschnitt. Diese besteht aus einer inneren Trägerschicht 10 aus Polyurethanschaum, auf der beidseitig erfindungsgemäß armierte Zementplatten 11 angebracht sind. Zur Herstellung dieser Platte wird vorzugsweise die Polyurethanschaumschicht mit einem aus Fadengelege und den daran befestigten Faserteilen bestehenden Armierungsgerüst belegt. Danach wird auf die belegte Seite der Polyurethanschaumschicht mit einer Düse Flüssigzement bis zu einer Schichtdicke von wenigen Millimetern aufgesprüht. Die Dicke der Polyurethanschaumschicht 10 liegt größenordnungsmäßig bei einem Zentimeter.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von faserbewehrten Betonbauteilen, bei dem ein gitterartiges Fadengelege in Zementmassen eingearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadengelege mit Haftkleber getränkt und einem Strom von Fasern ausgesetzt wird, die mit ihrer Länge das Fadengelege teilweise durchdringend an ihm haften bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit Hilfe eines Luftstromes dem mit Haftkleber bearbeiteten Fadengelege zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden des Fadengeleges aufgerauht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasern und/oder als Fadengelege Streifen aus gewebtem oder gewirktem Material verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Fasern versehene Fadengelege in einen dünnflüssigen, sich verfestigenden Zementbrei eingebettet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Fasern versehene Fadengelege mit Flüssigbeton übersprüht und vorfixiert wird.

7. Formteil aus Zement, gekennzeichnet durch mindestens ein gitterartiges Fadengelege mit quer oder schräg zur Gitterfläche gerichteten Fasern.

8. Formteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadengelege und/oder die Faserteile aus synthetischen Garnen, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, bestehen.

9. Formteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadengelege und/oder die Faserteile aus natürlichen Fasern, wie Sisal, bestehen.

10.Formteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadengelege und/oder die Faserteile aus Stahlfasern bestehen.

11.Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es plattenförmig ist und eine Innenschicht aus Polyurethanschaum enthält.

12.Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine an sich bekannte Metallarmierung enthält.

Zeichnung