Fertigbauelement

Abstract

 Es wird ein Fertigbauelement (1) vorgeschlagen, das bei geringem Eigengewicht nicht nur selbsttragend ist, sondern auch in der Lage ist, Zusatzlasten aufzunehmen. Das Fertigbauelement (1) besteht dazu im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix (2) mit einer Bewehrung (3), wobei die Bewehrung (3) ein zumindest in einer Richtung zusammenhängendes textiles Gebilde umfaßt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fertigbauelement, das im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix besteht, in der textile Fasern eingebettet sind.

[0002] Derartige Fertigbauelemente werden in der Praxis bspw. als Schalungselemente verwendet. So wird in der DE 44 22 448 A1 ein Schalungselement beschrieben, das aus Kurzfaserbeton hergestellt ist, einem Verbundwerkstoff, nämlich Feinbeton mit einer Faserverstärkung. Die bekannten Schalungselemente stellen relativ dünne aber feste Bauteile dar, da die Faserverstärkung relativ hohe Zug- und Biegezugspannungen aufnehmen kann. Die Faserverstärkung ist im gesamten Bauelement statistisch gleichmäßig verteilt und in allen Richtungen gleichmäßig belastbar. Sie folgt auch komplizierteren Formen und Strukutren des Fertigbauelements.

[0003] Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fertigbauelement der in Rede stehenden Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß es bei leichter, dünnwandiger Bauform zumindest in einer Richtung, nämlich der Richtung, in der das Bauelement erhöhten Druck- bzw. Zugbelastungen ausgesetzt ist, höheren Druck- bzw. Zugbelastungen standhält.

[0004] Das erfindungsgemäße Fertigbauelement löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist das eingangs genannte Fertigbauelement so ausgestaltet, daß eine Bewehrung vorgesehen ist und daß die Bewehrung ein zumindest in einer Richtung zusammenhängendes textiles Gebilde umfaßt.

[0005] Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß Textilfasern hohe Zug-spannungen aufnehmen können und sich insofern nicht nur als Komponente eines Verbundwerkstoffs, sondern auch zur Realisierung von eigenständigen Bewehrungselementen eignen. Es ist ferner erkannt worden, daß sich mit Hilfe von textilen Bewehrungselementen äußerst belastbare aber dennoch sehr dünnwandige Fertigbauelemente realisieren lassen, da die textilen Bewehrungselemente nicht rosten und daher keine Mindestüberdeckung derartiger Bewehrungselemente eingehalten werden muß. Aufgrund ihrer Dünnwandigkeit sind die erfindungsgemäßen Fertigbauelemente relativ leicht, wodurch sowohl der mit dem Transport als auch der mit der Montage dieser Fertigbauelemente verbundene Aufwand in Grenzen gehalten werden kann. Schließlich ist noch ausgehend von den bekannten Fertigbauelementen mit einer statistisch gleichmäßig verteilten Faserbewehrung erkannt worden, daß die Belastbarkeit eines Fertigbauelements zumindest in einer Richtung bei vergleichbarem Materialaufwand erheblich erhöht werden kann, wenn die textilen Fasern gerichtet in die hydraulisch abgebundene Matrix des Fertigbauelements eingebettet werden, wenn also zumindest in Richtung der zu erwartenden Zugspannung zusammenhängende Fasern vorgesehen sind. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein Fertigbauelement mit einer textilen Bewehrung in Form eines zumindest in einer Richtung zusammenhängenden textilen Gebildes zu versehen.

[0006] Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Fertigbauelement in werkstofftechnologischer Hinsicht zu variieren. So könnte ein textiles Gelege, d.h. eine nicht geordnete aber dennoch zusammenhängende Zusammenballung von Fasern, als Bewehrung dienen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bewehrung durch ein textiles Gewebe, also ein Gebilde aus senkrecht sich kreuzenden, ordnungsgemäß miteinander verflochtenen Fäden, gebildet wird. Ein solches Gewebe ist insbesondere in Richtung der Kett- und Schußfäden besonders belastbar. Außerdem lassen sich mit modernen Webmaschinen heute bereits sehr großflächige Gewebe unterschiedlichster, auch dreidimensionaler Struktur realisieren. Als textile Bewehrung kommen schließlich auch Geflechte in Frage.

[0007] Das textile Gebilde des erfindungsgemäßen Fertigbauelements könnte bspw. aus Glasfasern hergestellt sein bzw. Glasfasern umfassen. Die Beständigkeit einer derartigen Bewehrung hängt stark von den chemischen Eigenschaften der hydraulisch abgebundenen Matrix des Fertigbauelements ab. So beträgt die Lebensdauer von Glasfasern im alkalischen Milieu lediglich 50 bis 100 Jahre. Im Hinblick darauf, daß als hydraulisch abgebundene Matrix oftmals Zement oder Beton verwendet wird, ist daher die Verwendung von textilen Gebilden mit Kohlenstoff-Fasern und/oder Aramid-Fasern vorteilhaft, die von dem alkalischen Milieu nicht angegriffen werden. Als Matrix des erfindungsgemäßen Fertigbauelements wird, wie bereits angedeutet, vorzugsweise eine zementgebundene Matrix verwendet, da diese sehr hohen Stabilitätsanforderungen entspricht. Möglich ist aber auch die Realisierung des erfindungsgemäßen Fertigbauelements mit einer anderen mineralisch gebundenen Matrix.

[0008] Das erfindungsgemäße Fertigbauelement kann grundsätzlich ganz unterschiedliche Funktionen übernehmen. Als besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung von erfindungsgemäßen Fertigbauelementen im Rahmen von Schalungssystemen und insbesondere integrierten Schalungssystemen bei der Herstellung von Betonbauwerken.

[0009] Mit den einzelnen Schalungselementen wird praktisch eine Gußform für den zu erstellenden Betonkörper hergestellt, indem die äußere Form des zu erstellenden Betonkörpers nachgebildet wird. Dazu muß jedes einzelne Schalungselemente in seiner Position ab- bzw. unterstützt werden, so daß die Schalung neben ihrem Eigengewicht auch das Gewicht des nassen Betons zusammen mit einer etwaigen Bewehrung des Betonkörpers sowie weitere während der Bauphase auftretende Belastungen trägt. Die Schalung muß den Beton außerdem während der Aushärtphase vor dem Austrocknen schützen.

[0010] Da der Auf- und Abbau von wiederverwendbaren Schalungssystemen sehr zeitintensiv ist und mit einem hohen Arbeitseinsatz verbunden ist, verwendet man in der Praxis häufig integrierte Schalungssysteme, also Schalungssysteme, die in bzw. an dem erstellten Betonbauwerk verbleiben. Derartige Schalungssysteme müssen auch optischen Anforderungen genügen, sich bspw. in das optische Erscheinungsbild des Betonbauwerks einfügen.

[0011] Die erfindungsgemäßen Fertigbauelemente eignen sich nun aus verschiedenen Gründen besonders für den Einsatz im Rahmen eines Schalungssystems. An dieser Stelle sei nochmals auf die auf die textile Bewehrung zurückzuführende hohe Belastbarkeit und Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen Fertigbauelemente bei gleichzeitiger relativ leichter und dünnwandiger Bauweise hingewiesen. Schalungselemente in Form von erfindungsgemäßen Fertigbauelementen können nicht nur selbsttragend realisiert werden, sondern auch so, daß sie höheren Belastungen standhalten und neben ihrem eigenen Gewicht auch noch zumindest einen großen Teil des Gewichts des zu erstellenden Bauwerks tragen können. Da eine Korrosion der textilen Bewehrungselemente auszuschließen ist, eine Mindestüberdeckung der Bewehrungselemente also nicht erforderlich ist, können die Bewehrungselemente zwar in die hydraulisch abgebundene Matrix eingebettet, aber dennoch möglichst weit an der Außenseite des Schalungselements angeordnet sein. Dadurch kann die Bewehrung auftretende Zugspannungen besonders effektiv aufnehmen. Durch Wahl eines geeigneten Materials für die Matrix des Schalungselements läßt sich eine gute Nachbehandlung des Betons gewährleisten. Im Falle einer integrierten Schalung läßt sich dadurch auch die Beständigkeit des Betonbauwerks verbessern. Außerdem können die Schalungselemente in die Statik des erstellten Bauwerks einbezogen werden.

[0012] Grundsätzlich könnte ein Schalungselement in Form eines erfindungsgemäßen Fertigbauelements als einfache Platte realisiert sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn ein solches Schalungselement ein gewinkeltes Profil aufweist. Zunächst weisen Profilteile im Vergleich zu einfachen Platten eine höhere Flächenbelastbarkeit auf. Außerdem lassen sich aus Profilteilen einfach in Fertigbauweise größere Flächenelemente zusammensetzen, mit denen auch größere Spannweiten überbrückt werden können. Bei Verwendung eines Schalungselements mit einem gewinkelten Profil im Rahmen einer integrierten Schalung kommt als weiterer Vorteil hinzu, daß sich das gewinkelte Profil positiv auf die Herstellung einer Schubverbindung zwischen dem Schalungselement und dem zu erstellenden Betonkörper auswirkt.

[0013] Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn sich das die Bewehrung bildende textile Gebilde auch zumindest über einen Teil der winklig aneinandergrenzenden Abschnitte des Profils erstreckt, so daß das textile Gebilde nicht nur eine flächige, sondern quasi eine dreidimensionale Bewehrung bildet und in der Lage ist, sowohl Zug- als auch Druckbelastungen auch über die einzelnen Abschnitte des Profils hinweg aufzunehmen.

[0014] Selbstverständlich gibt es verschiedenste Ausgestaltungsmöglichkeiten zur Realisierung eines winkligen Profils für ein Schalungselement. In der Praxis haben sich Profile mit einem oder mehreren U-förmigen Abschnitten bewehrt.

[0015] Bereits voranstehend ist im Zusammenhang mit integrierten Schalungssystemen die Schubverbindung zwischen den Schalungselementen und dem Betonbauwerk angesprochen worden. Dazu wird als besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Fertigbauelements ein Schalungselement vorgeschlagen, dessen textiles Bewehrungselement Fortsätze aufweist, die nicht in die hydraulisch abgebundene Matrix eingebettet sind. Diese Fortsätze ragen dann praktisch zunächst in die nasse Betonmasse und später in den ausgehärteten Betonkörper hinein. Dadurch läßt sich eine hervorragende Schubverbindung nach Art einer Verdübelung realisieren. Mit Hilfe von modernen textilverarbeitenden Maschinen, insbesondere modernen Webstühlen, lassen sich ganz unterschiedliche flächige textile Gebilde mit Fortsätzen, also letztendlich dreidimensionale textile Gebilde, herstellen. Diese Fortsätze könnten bspw. in Form von nasenartig abragenden Faserverbänden oder Gewebestücken realisiert sein. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, ein textiles Gebilde mit einem Flausch in Form von abragenden einzelnen Fasern als Bewehrung zu verwenden. Nach dem Erstellen des Betonbauwerks ist der Flausch dann einseitig in die hydraulisch abgebundene Matrix des Schalungselements und auf der anderen Seite in den Betonkörper des Bauwerks eingebettet.

[0016] Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung dreier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1

ein Schalungselement in Form eines erfindungsgemäßen Fertigbauelements in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2

eine Schnittdarstellung einer integrierten Schalung in Form eines Großtafelelements, das durch ein erfindungsgemäßes Fertigbauelement gebildet ist und

Fig. 3

eine Anordnung von erfindungsgemäßen Schalungselementen.

[0017] Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Schalungselemente 1 sind Ausführungsbeispiele für Fertigbauelemente, die im wesentlichen aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix 2 bestehen, in der textile Fasern eingebettet sind.

[0018] Erfindungsgemäß bilden die textilen Fasern eine Bewehrung 3 in Form eines zumindest in einer Richtung zusammenhängenden textilen Gebildes.

[0019] Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der Bewehrung 3 jeweils um ein textiles Gewebe. Die dargestellten Schalungselemente 1 ließen sich aber genausogut mit einer Bewehrung in Form eines textilen Geleges oder Geflechts realisieren. Die Bewehrung 3 kann aus Glasfasern, Kohlenstoff-Fasern, Aramid-Fasern oder auch einem Gemisch aus diesen Fasern gebildet sein.

[0020] Die hydraulisch abgebundene Matrix 2 der Schalungselemente 1 wird in der Regel zementgebunden sein.

[0021] Die Schalungselemente 1 der dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich in der Form ihres gewinkelten Profils. In Fig. 1 ist ein im wesentlichen U-förmiges Schalungselement dargestellt, das zum Überbrücken größerer Flächen auch mit weiteren gleichförmigen Schalungselementen zusammengespannt werden kann.

[0022] Fig. 3 zeigt eine Aneinanderreihung von zwei gleichförmigen Schalungselementen, die ebenfalls ein im wesentlichen U-förmiges Profil aufweisen. Hier ist allerdings einer der Schenkel 4 länger als der andere und weist an seinem freien Ende einen im rechten Winkel angeordneten Fortsatz 5 auf, der sich bei Aneinanderreihinng von mehreren gleichförmigen Profilen über den Schenkel 6 des angrenzenden Profils erstreckt. Mit den in Fig. 3 dargestellten Schalungselementen 1 kann so eine relativ dichte Schalung zusammengesetzt werden.

[0023] In Fig. 2 ist ein Schalungselement 1 im Form eines Großtafelelements mit integrierten Stegen 7 dargestellt, das praktisch bereits aus einer Aneinanderreihung von U-förmigen Abschnitten besteht. Die Länge der Stege 7 dieses Profils entspricht der Wandungsdicke des zu erstellenden Betonbauwerks. Dementsprechend ist das dargestellte Schalungselement 1 mit Ortbeton 8 aufgefüllt worden.

[0024] In allen drei dargestellten Ausführungsbeispielen erstreckt sich die textile Bewehrung 3, also das Gewebe, über alle Wandungsabschnitte des gewinkelten Profils der Schalungselemente 1. Bei der Herstellung der dargestellten Schalungselemente 1 kann entweder ein flächiges textiles Gebilde verwendet werden, das entsprechend gewinkelt gelegt und in die Matrix 2 des Schalungselements 1 eingebunden wird, oder es kann auch ein in der Form des Schalungselementes 1 hergestelltes textiles Gebilde, bspw. ein entsprechend gewebtes Gewebe, verwendet werden. Letztlich stellt das textile Gebilde dann eine dreidimensionale Bewehrung 3 dar.

[0025] Wie bereits einleitend erwähnt, sollte im Falle einer integrierten Schalung eine Schubverbindung zwischen den Schalungselementen und dem zu erstellenden Betonkörper hergestellt werden. Dazu könnten Teile des textilen Gebildes aus der Innenwandung des Schalungselements herausragen, so daß sie letztlich in den zu erstellenden Betonkörper eingebunden werden und so praktisch eine Verdübelung zwischen Schalungselement und Betonkörper bilden. Das textile Gebilde könnte dazu mit Fortsätzen in Form von Ausstülpungen, hervortretenden Gewebeteilen oder sonstigen Faserverbänden versehen sein oder auch mit einer Art Flausch aus einzelnen abragenden Fasern.

[0026] In den Fig. 1 und 2 ist angedeutet, daß auch das mit Hilfe der dargestellten Schalungselemente 1 zu erstellende Betonbauwerk mit einer eigenen Bewehrung, und zwar einer Stahlbewehrung versehen werden kann. Dazu werden entsprechende Bewehrungselemente 9 auf oder in der Schalung angeordnet bevor die Schalung selbst mit Ortbeton vergossen wird.

[0027] Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf Schalungselemente beschränkt ist, sondern Fertigbauelemente ganz allgemein betrifft, und daß diese Fertigbauelemente zusätzlich zu der erfindungsgemäß vorgeschlagenen textilen Bewehrung auch weitere Bewehrungselemente, bspw. eine Stahlbewehrung, umfassen können, oder auch zusätzlich in die Matrix eingebundene, statistisch verteilte Kurzfasern umfassen können.

Ansprüche

1. Fertigbauelement, im wesentlichen bestehend aus einer hydraulisch abgebundenen Matrix (2), in der textile Fasern eingebettet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Bewehrung (3) vorgesehen ist und daß die Bewehrung (3) ein zumindest in einer Richtung zusammenhängendes textiles Gebilde umfaßt.

2. Fertigbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde ein Gelege ist.

3. Fertigbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde ein Gewebe ist.

4. Fertigbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde ein Geflecht ist.

5. Fertigbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde Glasfasern umfaßt.

6. Fertigbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde Kohlenstofffasern umfaßt.

7. Fertigbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebilde Aramidfasern umfaßt.

8. Fertigbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (2) mineralisch- und vorzugsweise zementgebunden ist.

9. Schalungselement in Form eines Fertigbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein gewinkeltes Profil.

10. Schalungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich das textile Gebilde zumindest über einen Teil der winklig aneinandergrenzenden Abschnitte des Profils erstreckt, so daß das textile Gebilde eine dreidimensionale Bewehrung (3) bildet.

11. Schalungselement nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil einen oder mehrere U-förmige Abschnitte aufweist.

12. Schalungselement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Gebilde Fortsätze aufweist, die nicht in die hydraulisch abgebundene Matrix eingebettet sind.

13. Schalungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Gebilde Fortsätze in Form von abragenden Faserverbänden aufweist.

14. Schalungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Gebilde Fortsätze in Form von abragenden einzelnen Fasern aufweist.

Zeichnung