Zementplatte, sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Herstellung

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein plattenförmiges Bauelement auf Zementbasis mit nahe den Plattenoberflächen eingebetteten Gitternetzen in Form einander kreuzender Glasfaserbündel aus in Längsrichtung geordneten Endlosfasern, die ggfs. mit Kunststoff ummantelt sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Bauelements sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Normale dünne Zementplatten - beispielsweise in einer Stärke von 1 cm - sind zwar in der Lage. hohen Druckbeanspruchungen standzuhalten, können jedoch nur relativ geringe Zugspannungen aufnehmen. Diese treten aber immer dann auf, wenn die Zementplatte auf Biegung beansprucht wird. Um die Biegezugfestigkeit zu erhöhen, ist es üblich, solche Zementplatten mit Fasern zu verstärken. Zwei mögliche Wege sind in dieser Richtung beschritten worden. Zum einen kann die Zementplatte in ihrem ganzen Volumen mehr oder weniger statistisch verteilte kurze Fasern enthalten, und zum anderen kann die Platte mit mattenartigen oder gitternetzartigen Verstärkungseinlagen versehen sein, die Zugkräfte aufnehmen.

[0003] Typisch für die erste Kategorie sind die Asbest-Zementplatten, bei denen Asbest-Fasern in dem Zementmörtel eingebettet sind. Wenn auch die Fasern zu einer Erhöhung der Biegefestigkeit beitragen. haben die Asbest-Zementplatten doch einen gravierenden Nachteil, indem deren Bruchfestigkeit und Schlagwiderstandsfähigkeit nicht ausreichend sind, was diese Platten sehr empfindlich bei dynamischer Beanspruchung macht. Auch sind Asbestfasern bekanntlich gesundheitsschädlich, und das Einatmen dieser Fasern kann zu schweren Lungenkrankheiten führen. Die Herstellung von Asbest-Zementplatten ist daher äußerst problematisch.

[0004] In die zweite Kategorie gehört die Platte nach CH-PS 590 379 (insbesondere Spalte 3, Zeilen 40-50), bei der eine Zementmatrix durch Verstärkungseinlagen in Form von Matten aus kurzen Mineralfasern zusammen mit parallelen Bündeln aus Endlos-Glasfasern verstärkt ist. Dabei ist nahe der beiden Oberflächen der Zementplatte je eine flächenabdeckende Verstärkungsmatte vorgesehen, die für sich mit Zementleim oder Mörtel durchtränkt ist.

[0005] Weiterhin gehört in die zweite Kategorie auch die aus der DE-OS 28 54 228 bekannte Bauplatte aus Gasbeton, die oberflächlich mit mindestens einer Glasfasermatte oder einem Gitternetz in Form einander kreuzender Glasfaserbündel aus in Längsrichtung geordneten Endlosfasern bewehrt ist, wobei die Bündel ggfs. mit Kunststoff ummantelt sind. Die Glasfasermatten bzw. Gitternetze sind bei dieser Platte in eine gesonderte Mörtelschicht, z. B. Zementmörtel eingebettet, die ihrerseits auf die Oberflächen des Gasbetonteils der Platte aufgebracht ist.

[0006] Die Anordnung der Verstärkungseinlagen nahe der Oberflächen eines plattenförmigen Bauelements ist vom Prinzip her natürlich vorteilhaft, weil hier die Zugspannungen bei Biegebeanspruchungen besonders groß sind. Dennoch werden auch diese verstärkten Platten der zweiten Kategorie in der Praxis nicht allen Anforderungen gerecht, und insbesondere hat sich gezeigt, daß die erzielbaren Werte für die Biegezugfestigkeit häufig nicht ausreichend sind. Außerdem erfordert die Herstellung dieser bekannten Platten zusätzliche Arbeitsschritte für das Tränken der Matten bzw. das Anbringen der die Gitternetze aufnehmenden Mörtelschicht.

[0007] Mit der Erfindung soll nunmehr ein plattenförmiges Bauelement geschaffen werden, das mit nahe beider Plattenoberflächen befindlichen Verstärkungseinlagen aus Glasfaser-Gitternetzen verstärkt ist und bei dem die Verstärkungseinlagen so eingesetzt und beschaffen sind, daß die Platte eine gewünschte hohe Biegezugfestigkeit bei niedrigem Fasergehalt aufweist, eine im Vergleich zu Asbest-Zementplatten erheblich bessere Schlagwiderstandsfähigkeit hat und sich auch einfach herstellen sowie beliebig verarbeiten, beispielsweise nageln läßt.

[0008] Dieses Ziel erreicht die Erfindung dadurch, daß das Bauelement eine aus einem hochfließfähigen Vergußmörtel gebildete Matrix besitzt, welche die Gitternetze vollständig umhüllt und im Zusammenwirken mit den Gitternetzen einen plattenförmigen Körper ergibt, dessen Biegefestigkeit bei 1 cm Plattenstärke mindestens 18 MN/m² beträgt.

[0009] Der grundlegende Gedanke der Erfindung besteht somit darin, eine in sich einheitliche Zementmatrix aus einem hochfließfähigen Vergußmörtel vorzusehen und die Gitternetze unmittelbar in diese Zementmatrix einzubetten. Der Vergußmörtel muß dabei einerseits frei fließbar sein, andererseits darf er sich beim Fließen nicht entmischen. Dies läßt sich durch die Wahl einer entsprechenden Korngrößenverteilung des Zuschlages, durch Zugabe von Verflüssigern (z. B. eines sulfonierten Melamin-Formaldehydharzes) und durch Einstellung des Wasser-Feststoff-Wertes erreichen, wobei als Zuschläge sowohl Normalsand (z. B. Quarzsand) als auch Leichtzuschläge (z. B. expandierter Vermikulit) oder ein Gemisch von beiden verwendet werden können und ggfs. auch Zementpaste ohne Zuschlag in Betracht kommt. Solche Vergußmörtel sind an sich bekannt, sie dienen üblicherweise zum nachträglichen Ausfüllen von Öffnungen in Betonteilen oder zum Untergießen von Auflagerungen. Bei der Erfindung hingegen wird ein hochfließfähiger Vergußmörtel zur Herstellung des gesamten Bauelements eingesetzt. Dies ergibt im Zusammenwirken mit den Gitternetzen die angestrebten Vorteile und ermöglicht außerdem das im weiteren beschriebene Fertigungsverfahren, durch das eine wirtschaftliche Herstellung von faserbewehrten Platten mit « unendlichen Fasern erst möglich wird.

[0010] Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß bei den bekannten Platten der zweiten Kategorie die Verstärkungseinlage nicht bzw. nicht optimal in die eigentliche Plattenmatrix eingebettet ist, so daß die fertige Platte - bestehend aus dem Zementmörtel und dem nahe den Oberflächen eingebetteten Verstärkungseinlagen - nicht als ein zusammenhängendes System betrachtet werden kann, wenn sie sich aufgrund einer Belastung biegt. Dadurch ist die in der Zugzone befindliche Einlage nur begrenzt in der Lage, die vorhandenen Zugkräfte aufzufangen und die Stabilität der Platte unter Biegezugbelastung sicherzustellen.

[0011] Demgegenüber ist bei der Erfindung eine sichere und vollständige Einbettung der Verstärkungseinlage in die Zementmatrix gewährleistet. Die einzelnen Glasfaserbündel werden vollständig vom Zementmörtel umhüllt, so daß ein guter Verbund sichergestellt ist. Die Zementplatte ist daher mit den Verstärkungseinlagen tatsächlich als ein einheitlicher Verbund aufzufassen. Sie wirkt somit als isotrope Platte mit gleichbleibender Plattensteifigkeit im gesamten Plattenbereich, was eine ausgezeichnete Tragfähigkeit bedeutet. Die erfindungsgemäße Zementplatte biegt sich bei einer Beanspruchung nämlich als ein einheitliches System. Die eingebetteten Verstärkungseinlagen sind nicht als selbständige Elemente zu betrachten, sie befinden sich vielmehr in einem sicheren Verbund mit dem Zementmörtel. Daher bleibt auch die angestrebte Wirkung der Verstärkungseinlagen - nämlich die Aufnahme von Zugkräften - in jedem Fall erhalten. Auch die im Gebrauchszustand auftretenden Verformungen sind bei der erfindungsgemäßen Platte nach der Elastizitätstheorie unter Annahme homogener und isotroper Querschnitte gering.

[0012] Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt bei der Erfindung ist die Tatsache, daß keine kurzen Fasern verwendet werden. Bei einem Bruch der bekannten, auf der Basis von kurzen Fasern aufgebauten Zementplatten kann man beobachten, daß die Fasern aus dem Zementmörtel « herausgezogen » werden. Es kommt also nicht zum Zerreißen der kurzen Fasern, d. h. deren Festigkeit bleibt zum großen Teil ungenutzt. Hingegen werden bei der Erfindung Endlosfasern verwendet, welche zu mehreren jeweils ein Glasfaserbündel bilden. Bei einer derartig aufgebauten Platte können die Fasern aus der Matrix nicht herausgezogen werden, und zu einem Bruch der Platte kommt es erst dann, wenn die Zugfestigkeit der Fasern überwunden wird und diese zerreißen. Das bedeutet, daß die Zugfestigkeit der Fasern hier also vollständig ausgenutzt wird. Im übrigen hat die Gitterstruktur mit den sich kreuzenden endlosen Glasfaserbündeln den Vorteil, daß die Zugfestigkeit in allen Richtungen der Plattenebene erhöht wird, was beispielsweise bei den eingangs erwähnten Asbest-Zementplatten nicht der Fall ist. Ein weiterer Vorteil der Verwendung unendlicher Fasern ist die Tatsache, daß dadurch die Platte eine optimale Elastizität erhält und deren Schlagwiderstandsfestigkeit wesentlich erhöht wird.

[0013] Die bei der Erfindung zum Einsatz kommenden Glasfaserbündel aus in Längsrichtung geordneten Endlosfasern bzw. die daraus gebildeten Gitternetze lassen sich in einfacher Weise herstellen und stehen somit als Massenprodukt zur Verfügung. Sie erfüllen die Forderung, daß ihr E-Modul größer ist als der E-Modul der Zementmatrix, und sie gestatten eine optimale Ausnutzung dieser Tatsache. Bei den Glasfaserbündeln kann es sich dabei um solche aus normalem Glas handeln, die dann aber, wie an sich bekannt, durch eine Ummantelung der Bündel mit Kunstharz, insbesondere Polyester-Harz, gegen eine Korrosion infolge des hohen pH-Wertes des Zementsteines geschützt werden müssen. Ebenso können die Glasfaserbündel aber auch aus einem speziellen, gegenüber Zement resistenten Glas bestehen. In dem Fall kann eine Ummantelung der Bündel entfallen, wodurch sich als weiterer Vorteil ergibt, daß die Glasfaserbündel auch noch in Richtung einer oder beider Achsen des Gitternetzes vorgespannt sein können. Das ist bei ummantelten Bündeln nicht möglich, weil sich wegen der Ummantelung eine Vorspannung des Glases kaum in die Zementmatrix einleiten läßt. Bei nicht ummantelten Bündeln hingegen kann die Vorspannung des Glases nahezu vollständig auf die Zementmatrix übertragen werden, wodurch sich eine beträchtliche zusätzliche Festigkeitserhöhung (analog einem Spannbeton) ergibt.

[0014] Schließlich besitzt das erfindungsgemäße Bauelement auch die vorteilhafte Eigenschaft, daß man es nageln kann. Es ist also eine Konfektionierung möglich und die zugeschnittenen Platten lassen sich ohne weiteres an Decken, Wänden usw. mit Nägeln befestigen.

[0015] Das erfindungsgemäße Bauelement kann eine einfache Platte sein, aber ebenso lassen sich in vorteilhafter Weise auch räumliche Elemente aufbauen÷ In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß der plattenförmige Körper die erste Grundplatte eines Rippenelementes bildet und mit mehreren senkrechten Rippen versehen ist, wobei in die Rippen nahe ihren beiden Seitenflächen und nahe ihrer der Grundplatte abgewandten Kante ein weiteres Gitternetz eingebettet ist, dessen Enden sich in der Grundplatte nahe und etwa parallel zu einem der Gitternetze der Grundplatte erstrecken. Bei diesem Rippenelement ist die Biegezugfestigkeit, bezogen auf das Flächengewicht, wesentlich höher als bei der einfachen Platte.

[0016] In vorteilhafter Weise läßt sich das Rippenelement auch so weiter aufbauen, daß die Rippen an ihren der ersten Grundplatte abgewandten Kanten mit einer zweiten Grundplatte verbunden sind, welche parallel zur ersten Grundplatte verläuft und in welcher die Enden der Gitternetze der Rippen in gleicher Weise angeordnet sind wie in der ersten Grundplatte. Diese Konstruktion einer doppelwandigen Platte zeichnet sich durch eine besonders hohe Stabilität aus.

[0017] Neben dem neuartigen Bauelement selbst wird mit der Erfindung auch noch ein Verfahren zu dessen Herstellung geschaffen, welches von den Verfahrensschritten ausgeht, daß zunächst ein erstes (vorgespanntes oder nicht vorgespanntes) Gitternetz auf eine waagerechte Unterlage gelegt wird, dann auf dieses Gitternetz hochfließfähiger Vergußmörtel gegossen wird, und danach die Unterlage in Rüttelbewegungen versetzt wird.

[0018] Mit diesem Verfahren wird in einfacher Weise erreicht, daß das erste der beiden Gitternetze in die Matrix eingebettet und gleichzeitig richtig räumlich (d. h. nahe der Oberfläche) plaziert wird und dabei eine ausreichende Zementmatrix-Überdeckung erhält. Durch die Rüttelbewegungen wird nämlich das vor dem Eingießen des Mörtels auf der Unterlage liegende Gitternetz etwas « angehoben •, um so die gewünschte Position zwar nahe der Oberfläche, aber bereits in der Matrix, also in der Platte einzunehmen. Außerdem wird durch die Rüttelbewegungen erreicht, daß evtl. eingeschlossene Luft entweichen kann, so daß die fertige Platte eine glatte und geschlossene Oberfläche aufweist.

[0019] Noch bevor der Vergußmörtel erstarrt ist, wird von oben das zweite Gitternetz in den Mörtel eingelegt. Man kann dieses Gitternetz von Hand oder unter Verwendung eines entsprechenden Werkzeuges (z. B. einer gummibeschichteten Walze) etwas eindrücken. Jedoch ist es auch möglich, das Eindringen dieses Gitternetzes ebenfalls durch die Rüttelbewegungen zu bewirken, die das erste Gitternetz anheben. Wenn sich der Mörtel verfestigt hat, besitzen die beiden Gitternetze ihre gewünschte Position nahe den beiden Oberflächen der Platte, bei ausreichender Überdeckung.

[0020] Die Erfindung ermöglicht also nicht nur besonders gute Werte für die Biegezugfestigkeit und Schlagwiderstandsfähigkeit des Bauelements, daneben zeichnet sich die problemlose und schnelle Herstellung des Bauelements auch durch große Einfachheit aus.

[0021] Die Zeitdauer, während der die Unterlage den Rüttelbewegungen ausgesetzt ist, ist natürlich in gewissen Grenzen von der Stärke der herzustellenden Platte und der Konsistenz des Mörtels abhängig. Es hat sich gezeigt, daß bei dünnen Platten, deren Stärke zwischen 0,5 und 1 cm liegt, eine geringe Zeitdauer von nur etwa 30 sec völlig ausreichend ist. Der eigentliche Herstellungsvorgang einer Platte erfordert also überraschend wenig Zeit.

[0022] Auch die schon erwähnten Rippenelemente lassen sich problemlos und einfach herstellen, z. B. indem vorgefertigte Rippenkörper, aus deren der Grundplatte zugewandten Kante die Enden des rippenseitigen Gitternetzes herausragen, in den noch nicht erstarrten Vergußmörtel der Grundplatte bis etwa in Höhe des zweiten Gitternetzes eingesetzt werden und die Enden des rippenseitigen Gitternetzes nahe und etwa parallel zum zweiten Gitternetz in den Vergußmörtel der Grundplatte eingebettet werden.

[0023] Vorrichtungsmäßig kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß eine Rüttelform vorgesehen ist, die eine Tischfläche und einen damit verbundenen Rahmen umfaßt und einen Vibrationsantrieb besitzt. Um ein leichtes Entformen des fertigen Bauelements zu ermöglichen, sind die Tischplatte und die Innenflächen des Rahmens mit einer hydrophoben Auflage z. B. in Form einer PVC-Platte oder Beschichtung versehen. Im übrigen ist es vorteilhaft, den Rahmen zwecks Möglichkeit der Erzeugung unterschiedlicher Abmessungen des Bauelements als Steckrahmen auszubilden, dessen Seitenwände in auf der Tischfläche vorgesehene Öffnungen lösbar einsteckbar sind.

[0024] Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen :

Figur 1 ein als Platte ausgebildetes Bauelement in Seitenansicht,

Figur 2 ein als Verstärkungseinlage verwendetes Gitternetz,

Figur 3 eine Querschnittsansicht eines Glasfaserbündels,

Figur 4 eine Rüttelform in schematischer Darstellung,

Figur 5 ein als Rippenelement ausgebildetes Bauelement,

Figur 6 eine Seitenansicht eines doppelwandigen Rippenelements,

Figur 7 eine mit einem Gitternetz ausgelegte Form für einen Rippenkörper,

Figur 8 eine teilweise Querschnittsansicht eines Elementes gemäß Fig. 5,

Figur 9 einen Abstandshalter, der in die Form für die Rippenkörper eingebracht wird,

Figur 10 mehrere Formen für die Rippenkörper mit einem gemeinsamen Gitternetz, und

Figur 11 eine teilweise Querschnittsansicht eines Elements gemäß Fig. 6.

[0025] Das plattenförmige Bauelement 1, das in Fig.1 in teilweiser Seitenansicht gezeigt ist und nachfolgend auch als « Platte bezeichnet wird, besitzt eine Matrix 2 aus hochfließfähigem Vergußmörtel, in welche nahe den beiden Oberflächen der Platte 1 jeweils ein Gitternetz 4' und 4" eingelegt ist. Der Aufbau eines Gitternetzes 4 ist in Fig. ersichtlich. Es besteht aus sich kreuzenden Glasfasern 6, wobei jedes Glasfaserbündel aus geordneten Endlos-Glasfasern 8 aufgebaut ist. Um einen Korrosionsangriff infolge der alkalischen Reaktion des Zements zu verhindern, sind die Glasfaserbündel 6 - wie in Fig. 3 zu erkennen ist - von Kunstharz 7, z. B. Polyester-Harz umgeben. Wegen der netzartigen Struktur des Gitternetzes 4 kann dieses Zugkräfte in allen Richtungen der Netzebene aufnehmen.

[0026] Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung eine waagerechte Rüttelform 16 für die Herstellung der Platte 1. Die Rüttelbewegung, die in senkrechter Richtung erfolgt, ist durch die beiden Pfeile A und B angedeutet. Dieser Bewegung kann auch eine seitlich gerichtete Bewegung überlagert werden. Für den Antrieb lassen sich übliche Vibrationseinrichtungen verwenden.

[0027] Die Rüttelform 16 umfaßt eine ebene Tischfläche 10, auf die eine hydrophobe Unterlage in Form einer PVC-Platte 14 aufgebracht ist, und einen geschlossenen Rahmen 12, durch den der äußere Umriß der herzustellenden Platte 1 festgelegt wird. Durch Auswechseln des Rahmens 12 lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Größen der Platte 1 realisieren. Zu diesem Zweck ist der Rahmen 12 als ein Steckrahmen ausgebildet, dessen vier Rahmenseiten unten mit Stiften versehen sind, die in nicht dargestellte Öffnungen in die Tischfläche 10 eingesteckt werden. Entsprechend der Anordnung der erwähnten Öffnungen können nun auf einfache Weise unterschiedliche Rahmen-Abmessungen verwendet werden. Die Seitenwände des Steckrahmens sind auf ihren nach innen gerichteten Oberflächen ebenfalls hydrophob ausgebildet, so daß kein Schalungsöl benötigt wird.

[0028] Zur Herstellung der Platte 1 wird zunächst das untere Gitternetz 4' auf die hydrophobe PVC-Platte 14 gelegt. Als nächstes wird der hochfließfähige Vergußmörtel in den durch den Rahmen 12 gebildeten Raum eingegossen. Für die dann folgenden Verfahrensschritte sind zwei Möglichkeiten gegeben. Die erste Möglichkeit besteht darin, zunächst die Rüttelform 16 in Betrieb zu setzen. Infolge der Vibrationen wird dabei das Gitternetz 4' etwas angehoben und außerdem entweicht die Luft von unten, so daß sich auf der der PVC-Platte zugewandten Seite eine glatte Oberfläche des Mörtels ergibt. Bei einer Plattenstärke von etwa 0,5 bis 1 cm genügt es, die Rüttelform 16 ca. 30 Sekunden lang eingeschaltet zu lassen. Danach wird das andere Gitternetz 4" von oben in den Mörtel eingebettet, was gegebenenfalls von Hand oder mit einem rollenartigen Werkzeug erfolgen kann. Es ist aber auch möglich, das andere Gitternetz 4" sofort auf den Mörtel zu legen und erst dann die Rüttelbewegung zu erzeugen. Während das untere Gitternetz 4' auch hierbei wieder etwas angehoben wird, erfolgt zugleich eine Einbettung des oberen Gitternetzes 4" in den Mörtel. In beiden Fällen lassen sich auf einfache Weise die in Fig. 1 gezeigten günstigen Positionen der beiden Gitternetze 4' und 4" nahe den beiden Oberflächen der Platte 1 erzielen.

[0029] In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist das erfindungsgemäße Bauelement ein Rippenelement 18, bei dem eine Grundplatte 20 mit senkrecht angeordneten Rippen 22 versehen ist. Dadurch kann die Biegezugbelastbarkeit in wesentlichem Maße erhöht werden, wenn man gleiche Querschnitte betrachtet. Bei dem doppelwandigen Element 18' gemäß Fig. sind zwei Grundplatten 20 und 28 vorgesehen, zwischen denen sich die Rippen 22 erstrecken. Dieses Element 18' zeichnet sich durch eine bessere Stabilität aus.

[0030] Zur Herstellung des Rippenelementes 18 kann von vorgefertigten Rippenkörpern ausgegangen werden, deren Fertigung in ähnlicher Weise erfolgt, wie dies anhand der Platte 1 schon beschrieben ist. Gemäß Fig. 7 wird zunächst ein Gitternetz 24 in eine oben offene Form 30 eingelegt. Das Gitternetz 24 ist einteilig ausgebildet und steht mit seinen beiden Enden 26 etwas über. Um die gewünschte Position des Gitternetzes nahe den Oberflächen der Rippen zu gewährleisten, kann in die Form 30 in Abständen ein Abstandshalter 32 (vgl. Fig.9) eingesetzt werden. Danach wird der Vergußmörtel in die Form 30 eingegossen. Sobald der Mörtel erstarrt ist, kann die Form 30 entfernt werden, womit der Rippenkörper fertiggestellt ist. Die erwähnten Enden 26 des Gitternetzes 24 ragen dabei frei aus dem Rippenkörper hervor. Dies erfolgt ganz bewußt, um die Befestigung der Rippenkörper auf der Grundplatte 20 zu verbessern.

[0031] Wie die Darstellung in Fig. verdeutlicht, werden die Rippenkörper mit den freien Enden 26 ihres Gitternetzes 24 nach unten geringfügig in den noch nicht verfestigten Zementmörtel 2 der Grundplatte 20 eingedrückt, wobei die Enden 26 des Gitternetzes 24 die gezeigte etwa parallele Lage zu dem Gitternetz 4" einnehmen. Dies führt zu einem besonders sicheren Halt der Rippen 22 auf der Grundplatte 20.

[0032] Gemäß Fig. 10 läßt sich für mehrere Rippen ein gemeinsames Gitternetz 24' verwenden, welches in mehrere nebeneinander angeordnete Formen 30 eingelegt wird. Nach dem Verfestigen des in die Formen 30 eingegossenen Mörtels kann man den Bereich des Gitternetzes 24' zwischen den einzelnen Formen wieder auftrennen, wodurch sich die schon beschriebenen freien Enden 26 ergeben. Es ist aber auch möglich, das gemeinsame Gitternetz 24' beizubehalten, das sich dann bei bem Element 18 gemäß Fig. 8 zwischen zwei benachbarten Rippen 22 parallel zu dem anderen Gitternetz 4" erstreckt.

[0033] Das in Fig. 5 gezeigte Element 18 läßt sich auch in einem einzigen Arbeitsgang herstellen, indem z. B. nach dem Einfüllen des Mörtels in die Formen 30 gemäß Fig. 10 das Gitternetz 4" aufgelegt wird, und danach der Mörtel der Grundplatte 20 - unter Verwendung eines Rahmens gemäß Fig. 4 - eingegossen wird. Schließlich kann dann oben noch das weitere Gitternetz 4' eingebettet werden. Nach dem Erstarren des Zementmörtels ergibt sich das Element 18 gemäß Fig. 5.

[0034] Hinsichtlich der Kombination der Rippen 22 mit einer oder zwei Grundplatten 20, 28 sind mehrere Möglichkeiten gegeben, von denen in Fig.11 eine zweckmäßige Ausführungsform dargestellt ist. Entsprechend ist in jedem Fall das wichtige Merkmal, daß nahe den Oberflächen Verstärkungseinlagen mit einer Gitterstruktur vorgesehen sind, die zu sehr günstigen Werten für die Bruchfestigkeit führen, und daß diese Einlagen in eine isotrope Zementmatrix aus Vergußmörtel eingebettet sind.

[0035] Zur Verdeutlichung der Vorteile des erfindungsgemäßen Bauelementes sei das folgende Zahlenbeispiel angegeben, das sich auf eine einfache Platte (Fig. 1) mit einer Stärke von 1 cm und mit zwei Gitternetzen 4' und 4" bezieht, (Maschenweite 4 x 4 mm ; Flächengewicht eines Gitternetzes : 140 g/m²) :

[0036] Besonders hohe Werte lassen sich bei einer Platte mit verstärkter Bewehrung erzielen, bei der nahe der Oberflächen jeweils zwei Gitternetze vorgesehen sind. Bei einer solchen Platte mit insgesamt vier Gitternetzen ergibt sich eine Biegezugfestigkeit von 25-35 MN/m².

[0037] Im vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist von Gitternetzen ausgegangen worden, die aus Glasfaserbündeln aus normalem, nicht alkalibeständigem Glas bestanden und deshalb mit einem Harz ummantelt werden mußten. Bei Verwendung von Gitternetzen, deren Glasfaserbündel aus einem speziellen, ausreichend alkalibeständigen Glas bestehen, ist eine solche Ummantelung nicht mehr erforderlich. Dies ermöglicht es, die Gitternetze dann mit direktem Verbund Zement-Glas in die Zementmatrix einzubetten, und das wiederum führt zu dem Vorteil, daß die Glasfaserbündel dann in einer oder beiden Richtungen des Gitternetzes vorgespannt werden können.

[0038] Eine Vorspannung der Glasfaserbündel ist nur sinnvoll, wenn ein hinreichender Verbund Zement-Glas besteht. Sie erhöht in der jeweiligen Spannrichtung die Zugfestigkeit der Zementmatrix nochmalz zusätzlich, und zwar nicht unbeträchtlich. Dabei genügt es im allgemeinen, nur eines der in der Platte 1 vorgesehenen Gitternetze 4' oder 4" vorzuspannen, da eine Einzelplatte nach der Montage normalerweise nur in einer Richtung auf Biegung beansprucht wird und folglich auch nur auf ihrer einen Seite eine erhöhte Zugfestigkeit aufzuweisen braucht. Das zweite Gitternetz hat demgegenüber bei Einzelplatten primär die Funktion einer Stabilisierung der Platte während des Transports, wo wechselnde Biegerichtungen unvermeidlich sind, und wäre ansonsten (von einer Sicherung gegen eine Verwechslung der « richtigen Plattenseiten abgesehen) überflüssig. Auch bei den mit Rippen verstärkten Bauelementen entsprechend z. B. Fig. 5 und 6 genügt eine einseitige Vorspannung der in den Grundplatten befindlichen Gitternetze.

[0039] Im Falle einer Vorspannung der Glasfaserbündel wird zweckmäßig das zuerst in den Rütteltisch gemäß z. B. Fig. 4 eingelegte Gitternetz 4' der Vorspannung unterworfen, wofür - bei geeigneter Ausbildung - der Steckrahmen 12 herangezogen werden kann.

Ansprüche

1. Plattenförmiges Bauelement auf Zementbasis mit nahe den Plattenoberflächen eingebetteten Gitternetzen in Form einander kreuzender Glasfaserbündel aus in Längsrichtung geordneten Endlosfasern, die ggf. mit Kunststoff ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (1) eine aus einem hochfließfähigen Vergußmörtel gebildete Matrix (2) besitzt, welche die Gitternetze (4', 4") vollständig umhüllt und im Zusammenwirken mit den Gitternetzen einen plattenförmigen Körper ergibt, dessen Biegefestigkeit bei 1 cm Plattenstärke mindestens 18 MN/m² beträgt.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserbündel (6) aus einem gegenüber Zement resistenten Glas bestehen und mindestens bei einem der Gitternetze (4', 4") in Richtung einer oder beider Achsen des Gitternetzes vorgespannt sind.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Körper die erste Grundplatte (20) eines Rippenelementes (18) bildet und mit mehreren senkrechten Rippen (22) versehen ist, wobei in die Rippen nahe ihren beiden Seitenflächen und nahe ihrer der Grundplatte abgewandten Kante ein weiteres Gitternetz (24, 24') eingebettet ist, dessen Enden (26) sich in der Grundplatte (20) nahe und etwa parallel zu einem der Gitternetze (4', 4") der Grundplatte erstrecken.

4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) in gleichen Abständen parallel zueinander angeordnet sind.

5. Bauelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (22) an ihren der ersten Grundplatte (20) abgewandten Kanten mit einer zweiten Grundplatte (28) verbunden sind, welche parallel zur ersten Grundplatte (20) verläuft und in welcher die Enden der Gitternetze (24) der Rippen in gleicher Weise angeordnet sind wie in der ersten Grundplatte.

6. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das erste Gitternetz (4') auf eine waagerechte Unterlage (16) gelegt wird, dann auf dieses Gitternetz der hochfließfähige Vergußmörtel gegossen wird, anschließend die Unterlage in Rüttelbewegungen (A, B) versetzt wird, und nach Beendigung der Rüttelbewegungen das zweite Gitternetz (4") oben in den noch nicht erstarrten Mörtel eingebettet wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das erste Gitternetz (4') auf eine waagerechte Unterlage (16) gelegt wird, dann auf dieses Gitternetz der hochfließfähige Vergußmörtel gegossen wird, danach das zweite Gitternetz (4") auf den Mörtel aufgelegt wird, und anschließend die Unterlage in Rüttelbewegungen (A, B) versetzt wird, der dann beide Gitternetze ausgesetzt sind.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7 zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gitternetz (4') in vorgespanntem Zustand auf die Unterlage (16) gelegt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8 zur Herstellung eines Bauelementes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vorgefertigte Rippenkörper, aus deren Grundplatte (20) zugewandten Kante die Enden (26) des rippenseitigen Gitternetzes (24, 24') herausragen, in den noch nicht erstarrten Vergußmörtel (2) der Grundplatte bis etwa in Höhe des zweiten Gitternetzes (4") eingesetzt werden und die Enden (26) des rippenseitigen Gitternetzes nahe und etwa parallel zum zweiten Gitternetz (4") in den Vergußmörtel der Grundplatte eingebettet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Rippenkörper ein Gitternetz (24, 24') in eine oben offene Rippenform (30) gelegt wird, wobei die Enden (26) des Gitternetzes um einen endlichen Betrag aus der Form (30) herausragen, worauf die Form (30) mit Zementmörtel (2) gefüllt und Rüttelbewegungen ausgesetzt wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlage (16) vorgesehen ist, die eine Tischfläche (10) und einem damit verbundenen Rahmen (12) umfaßt und eine Vibrationsantrieb besitzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (16) mit einer hydrophoben Auflage (14) oder Beschichtung belegt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) als Vorspanneinrichtung für das Gitternetz (4') ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) zwecks Möglichkeit der Erzeugung unterschiedlicher Abmessungen des Bauelementes als Streckrahmen ausgebildet ist, dessen Seitenwände in auf der Tischfläche (10) vorgesehene Öffnungen lösbar einsteckbar sind.

Claims

1. Slab-shaped cement-based structural element with, embedded close to the surfaces of the slab, grids in the form of intersecting bundles of glass fibres comprising endless fibres arranged in a longitudinal direction and possibly sheathed in plastics material, characterized in that the structural element (1) comprises, constituted by a highly flowable mortar, a matrix (2) which completely encloses the grids (4', 4") and which, in conjunction with the grids, provides a slab-shaped body, the flexural strength of which amounts to at least 18 MN/sq.m for a slab thickness of 1 cm.

2. Structural element according to Claim 1, characterized in that the bundles (6) of glass fibres consist of a cement-resistant glass, at least one of the grids (4', 4") being prestressed in the direction of one or both axes of the grid.

3. Structural element according to Claim 1 or 2, characterized in that the slab-shaped body forms the first baseplate (20) of a rib element (18) and is provided with a plurality of perpendicular ribs (22), there being embedded into the ribs, close to their two lateral faces and close to their edge which is remote from the baseplate, a further grid (24, 24'), the ends (26) of which extend in the baseplate (20) close to and substantially parallel with one of the grids (4', 4") of the baseplate.

4. Structural element according to Claim 3, characterised in that the ribs (22) are equidistant and parallel with one another.

5. Structural element according to Claim 3 or 4, characterized in that, on their edges which are remote from the first baseplate (20), the ribs (22) are connected to a second baseplate (28) which extends parallel with the first baseplate (20) and in which the ends of the grids (24) of the ribs are disposed in the same way as in the first baseplate.

6. A method of producing a structural element according to Claim 1, characterized in that initially the first grid (4') is laid on a horizontal surface (16), and in that the highly flowable mortar is poured onto this grid, after which the support is caused to perform riddling motions (A, B) upon completion of which the second grid (4") is embedded at the top of the not yet solidified mortar.

7. A method of producing a structural element according to Claim 1, characterized in that initially the first grid (4') is placed on a horizontal surface (16), after which the highly flowable mortar is poured onto this grid, after which the second grid (6") is placed on the mortar and the the support is caused to perform riddling motions (A, B), to which then both grids are subjected.

8. A method according to Claim 6 or 7 for producing a structural element according to Claim 2, characterized in that the first grid (4') is placed on the underlying surface (16) in a prestressed state.

9. A method according to one of Claims 6 to 8 for producing a structural element according to Claim 3, characterized in that prefabricated rib members from whose edge which is towards the baseplate (20) the ends (26) of the grid (24, 24') on the rib side are inserted into the not yet solidified mortar (2) of the baseplate to substantially the height of the second grid (4"), the ends (26) of the grid which is on the rib side being embedded into the mortar of the baseplate close to and substantially parallel with the second grid (4").

10. Method according to Claim 9, characterized in that for producing the ribbed member, a grid (24, 24') is laid into a ribbed mould (20) which is open at the top, the ends (26) of the grid projecting by a finite amount from the mould (30), whereupon the mould (30) is filled with cement mortar (2) and subjected to riddling movements.

11. Apparatus for carrying out the method according to Claim 6 or 7, characterized in that a support (16) is provided which comprises a table surface (10) and a frame (12) connected thereto, and a vibratory drive.

12. An apparatus according to Claim 11, characterized in that the supporting surface (16) is covered with a hydrophobic surface (14) or coating.

13. An apparatus according to Claim 11 or 12 for carrying out the method according to Claim 8. characterized in that the frame (12) is constructed as a means for pretensioning the grid (4').

14. An apparatus according to one of Claims 11 to 13, characterized in that in order to make it possible to produce structural elements of different dimensions, the frame (12) is constructed as a push- in frame, the side walls of which can be separably pushed into apertures provided on the table surface (10).

Revendications

1. Elément de construction à base de ciment en forme de plaque avec, noyés près des surfaces, des treillis en faisceaux croisés de fibres de verre dont les fibres sans fin sont disposées dans le sens longitudinal et qui sont éventuellement revêtus d'une matière plastique, caractérisé en ce que l'élément de construction (1) est une matrice (2) formée d'un mortier de scellement très fluide qui enveloppe complètement les treillis (4', 4") et produit, avec leur concours, un corps en forme de plaque dont la résistance à la flexion atteint au moins 18 MN/m² pour une épaisseur de plaque de 1 cm.

2. Elément de construction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux de fibres de verre (6) sont en verre résistant au ciment et, pour au moins un des treillis (4', 4"), sont précontraints suivant l'un ou les deux axes du treillis.

3. Elément de construction suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps en forme de plaque forme la première plaque de base (20) d'un élément nervuré (18) et est pourvu de plusieurs nervures perpendiculaires (22) dans lesquelles, près de leurs surfaces latérales et près de leur chant opposé à la plaque de base est noyé un autre treillis (24, 24') dont les bords (26) vont jusqu'à dans la plaque de base (20) près de l'un des treillis (4', 4") de la plaque de base et sont pratiquement parallèles à celui-ci.

4. Elément de construction suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les nervures (22) sont disposées parallèlement à égales distances.

5. Elément suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les nervures (22) sont reliées, par leurs chants opposés à la première plaque de base (20), à une seconde plaque de base (28) qui est parallèle à la première (20) et dans laquelle sont disposés, de la même manière que dans la première plaque de base, les bords des treillis (24) des nervures.

6. Procédé de fabrication d'un élément de construction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier treillis est d'abord posé sur un support horizontal (16), puis un mortier de scellement très fluide coulé sur ce treillis, enfin le support soumis à un mouvement à secousses (A, B), et à la fin du mouvement à secousses, le second treillis (4") noyé, en haut, dans le mortier pas encore pris.

7. Procédé de fabrication suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier treillis (4') est d'abord posé sur un support horizontal (16), puis le mortier de scellement très fluide coulé sur ce premier treillis, puis le second treillis (4") posé sur le mortier, et enfin le support soumis à un mouvement à secousses (A, B) auxquelles sont alors exposés les deux treillis.

8. Procédé suivant la revendication 6 ou 7 destiné à la fabrication d'un élément de construction suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le premier treillis (4') est posé, précontraint, sur le support (16).

9. Procédé suivant l'une des revendications 6 à 8 destiné à la fabrication d'un élément de construction suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les corps à nervures préfabriqués, dont des chants adjacents à la plaque de base dépassent les bords (26) du treillis (24, 24') de nervure, sont plongés dans le mortier de scellement pas encore pris de la plaque de base jusqu'à la hauteur du second treillis (4") environ, les bords (26) du treillis de nervure étant noyés dans le mortier de scellement de la plaque de base près du second treillis (4") et pratiquement parallèlement à celui-ci.

10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que, pour la fabrication d'un corps de nervure, un treillis (24, 24') est posé dans un moule de nervure ouvert (30) de manière que les extrémités (26) du treillis dépassent d'une quantité limitée hors du moule (30) après quoi le moule est rempli de mortier de ciment et soumis à un mouvement à secousses.

11. Appareil pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un support (16) qui comprend une face de table (10) et un cadre (12) fixé sur celle-ci, et qui réalise un mouvement de vibrations.

12. Appareil suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le support (16) est recouvert d'un revêtement ou d'une couche hydrophobe.

13. Appareil suivant la revendication 11 ou 12 pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le cadre (12) est conçu comme un dispositif de précontrainte du treillis (4').

14. Appareil suivant l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le cadre (12) est, en vue de pouvoir réaliser des dimensions différentes, conçu comme un cadre à fiche dont les parois latérales sont amovibles et enfichables dans des ouvertures prévues dans la face de table (10).

Zeichnung