Betonbauelement

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Betonbauelement mit einer Betonschale und Elementen zur Verbindung der Betonschale mit einem zu der Betonschale im Abstand angeordneten Plattenelement, z.B. einer weiteren Betonschale.
Gemäß der Erfindung umfassen die Verbindungselemente (3) in die Betonschale eingegossene Bewehrungsstränge (4,5) und in die Betonschale sind unter Bildung eines maschenförmigen Bewehrungsrasters die Bewehrungsstränge kreuzende weitere Bewehrungsstränge (6,7) eingegossen. Vorzugsweise sind die Bewehrungsstränge durch Gurte von als Verbindungselemente verwendeten Gitterträgem (3) und die weiteren Bewehrungsstränge (6,7) durch die Verbindungs-elemente beim Ausgießen der Betonschale im Abstand von Schalboden abstützende Abstandhalter gebildet. Der Beton weist vorzugsweise einen der Schwindrißbildung entgegenwirkenden, insbesondere durch Kunststoffasern gebildeten, Faserzusatz auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Betonbauelement mit einer Betonschale und Elementen zur Verbindung mit einem zu der Betonschale im Abstand angeordneten Plattenelement.

[0002] Es sind solche doppelschalig mit einer weiteren Betonschale als Plattenelement ausgebildete Betonbauelemente bekannt, deren Verbindungselemente durch Gitterträger gebildet sind. Bei der Errichtung von Wänden oder Böden dienen diese Betonbauelemente zumeist als verlorene Schalung, indem der Raum zwischen den Betonschalen durch Ortbeton ausgegossen wird. In die Betonschalen solcher herkömmlichen Betonbauelemente sind gewöhnlich Bewehrungsgitter eingegossen. Die Betonschalendicke beträgt ca. 5cm bei einer Gesamtdicke der Doppelwand von ca. 18 cm.

[0003] Durch die vorliegende Erfindung wird ein als verlorene Schalung verwendbares neues Betonbauelement der eingangs erwähnten Art geschaffen, das sich gegenüber Bauelementen nach dem Stand der Technik mit geringerem Aufwand transportieren und montieren läßt.

[0004] Das diese Aufgabe lösende Betonbauelement nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente in die Betonschale eingegossene Bewehrungsstränge umfassen und in die Betonschale unter Bildung eines maschenförmigen Bewehrungsrasters die Bewehrungsstränge kreuzende weitere Bewehrungsstränge eingegossen sind.

[0005] Durch diese Erfindungslösung lassen sich Betonbauteile mit in ihrer Dicke reduzierten Betonschalen herstellen, indem ein Bewehrungsraster wenigstens zum Teil durch die Verbindungselemente gebildet wird. Nach dem Stand der Technik wurden Bewehrungsgitter zusätzlich zu den Verbindungselementen in die Platten eingegossen, was insgesamt mehr Platz und eine entsprechend große Plattendicke erforderte.

[0006] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die weiteren Bewehrungsstränge durch die Verbindungselemente beim Ausgießen der Betonschale im Abstand vom Schalboden haltende Abstandhalter gebildet. Vorteilhaft kommt in diesem Fall den Teilen des Bewehrungsrasters eine Doppelfunktion zu.

[0007] Vorzugsweise sind die Verbindungselemente durch Gitterträger und die Bewehrungsstränge durch Gurte der Gitterträger gebildet.

[0008] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Betonbauelement ein Doppelwandbauelement mit einer das genannte Bewehrungsraster aufweisenden weiteren Betonschale als Plattenelement.

[0009] In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Beton einen der Schwindrißbildung entgegenwirkenden, insbesondere durch Kunststoffasern gebildeten Faserzusatz auf, wobei die Dicke der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb von etwa 40 mm, vorzugsweise im Bereich von 25 bis 30 mm, liegt. Die Rasterlänge beträgt 20 bis 40 cm, und es sind quadratische Rasterbereiche vorgesehen.

[0010] Insbesondere sind die Faserabmessungen und die Faserkonzentrationen so gewählt, daß sich Schwindrißweiten kleiner als 0,04 mm ergeben, wobei die Festigkeit des Bewehrungsrasters und die Schalendicke derart vorgesehen daß die Betonierdruckbelastbarkeit der Betonschale bzw. weiteren Betonschale von der Rißweite 0 an bis zu der Rißweite von etwa 0,04 mm um weniger als 10% abfällt. Ein solcher geringer Abfall läßt sich insbesondere dann erreichen, wenn das Verhältnis von Betonschalendicke und Rastermaß kleiner 0,1 ist und insbesondere bei etwa 0,08 liegt.

[0011] Vorzugsweise werden Faserlängen von 4 bis 18 mm, vorzugsweise mit einer Länge von 6 mm, verwendet. Die Faserlänge sollte insbesondere kleiner als die Querschnittsabmessungen der Bewehrungsstränge oder/und weiteren Bewehrungsstränge sein. In diesem Fall wird bei einem Eindrücken des Bewehrungsgitters in den ausgegossenen Beton bis zum Anschlag gegen die Abstandhalter oder beim Eindrücken der Gitterträger zusammen mit den Abstandhaltern im Beton eine gleichmäßige Faserverteilung erhalten bleiben. Bei längeren Fasern würde sich in Eindrückrichtung vor den Bewehrungssträngen eine Faserverdichtung ergeben, während dahinter ein die Schwindrißbildung begünstigender Fasermangel herrscht.

[0012] Der Fasermassegehalt in der Betonschale bzw. weiteren Betonschale liegt vorzugsweise unterhalb 5 kg/m³. Eine solche Menge reicht aus, um die Schwindrißbildung bzw. Schrumpfrißbildung auf das obengenannte Maß zu begrenzen.

[0013] Die Faserzugfestigkeit T liegt vorzugsweise im Bereich von 300 bis 400 N/mm², insbesondere bei etwa 350 N/mm², bei einer Betondruckfestigkeit P ohne Faserbewehrung zwischen 25 und 35 N/mm². Vorzugsweise wird das Verhältnis der Faserzugfestigkeit T zur Betondruckfestigkeit P kleiner als 15 gewählt.

[0014] Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1

ein Betonbauelement nach dem Stand der Technik in einer Querschnittsansicht,

Fig. 2

ein erfindungsgemäßes Betonbauelement in einer Querschnittsansicht,

Fig. 3

das erfindungsgemäße Betonbauelement von Fig. 1 in einer geschnittenen Draufsicht,

Fig. 4

das erfindungsgemäße Bauelement gemäß den Fig. 1 und 2 bei einer Verwendung als verlorene Schalung,

Fig. 5

ein Diagramm, das für verschieden bemessene erfindungsgemäße Betonbauelemente die Belastbarkeit durch Betonierdruck Pb in Abhängigkeit von der Rißweite im Beton zeigt, und

Fig. 6

ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Betonbauelement in einer Querschnittsansicht.

[0015] In der ein Betonbauelement nach dem Stand der Technik zeigenden Fig. 1 sind mit dem Bezugszeichen 1' und 2' jeweils 5 cm dicke Betonplatten bezeichnet, die über Gitterträger 3' zu einem 18 cm dicken Doppelwandbauelement verbunden sind. In die Betonplatten 1' und 2' ist jeweils ein Bewehrungsgitter 20 bzw. 21 mit sich kreuzenden Bewehrungsstäben eingegossen.

[0016] In den Fig. 2 bis 4 sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 Betonplatten bezeichnet, deren Dicke in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 30 mm beträgt. Die Betonplatten 1 und 2 sind über Gitterträger 3, deren Gurte 4 und 5 in die Betonplatten eingegossen sind, miteinander verbunden. Die Gurte 4 und 5 werden unter Bildung eines quadratischen Rasters von ferner in den Beton eingegossenen Gitterträgersträngen 6 bzw. 7 gekreuzt. Die Rasterlänge R beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 35 cm. Mit 8 sind an den Abstandhaltersträngen 6 und 7 angebrachte, auf einen Schalboden aufsetzbare Trägerböcke bezeichnet.

[0017] Der Abstand zwischen den Betonplatten 1 und 2 beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 40 mm.

[0018] In den Beton der Platten 1 und 2 sind in den Figuren nicht dargestellte Kunststoffasern eingebettet. Bei den Kunststoffasern handelt es sich um Acrylfasern, vorzugsweise Polyacrylnitrilfasern. Die Kunststoffasern weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Länge von 6 mm auf und sind nicht profiliert. Die Längenmasse der Fasern beträgt weniger als 1 g/km. Die Faserzugfestigkeit T liegt bei etwas 350 N/mm², die Faserdosierung knapp unterhalb 5 kg/m³. Bei dieser Dosierung ist die Betonzugfestigkeit durch die Fasern nicht wesentlich erhöht. Die Erhöhung beträgt weniger als 10%.

[0019] Der verwendete Beton weist ohne die Fasern nach vollständiger Aushärtung eine Betondruckfestigkeit P im Bereich von 35 bis 35 N/mm² auf. Das Verhältnis von Faserzugfestigkeit T/Betondruckfestigkeit P ist kleiner als 15.

[0020] Es wird nun insbesondere auf Fig. 3 Bezug genommen, wo das Betonbauelement gemäß den Fig. 1 und 2 bei einer Verwendung als verlorene Schalung gezeigt ist. Der Zwischenraum zwischen den Betonplatten 1 und 2 ist durch Ortbeton 9 ausgegossen, wobei je nach Ausgießgeschwindigkeit, d.h. je nach Zunahme der Füllhöhe je Zeiteninheit, unterschiedliche Betonierdrücke entsprechend eingezeichneten Pfeilen 10 entstehen. Der Betonierdruck wächst mit steigender Ausgießgeschwindigkeit, indem mit der Ausgießgeschwindigkeit jeweils die Höhe des noch flüssigen. zur Ausübung eines Schweredrucks fähigen Betons anwächst. Zur schnellen Verarbeitung der Betonbauelemente ist eine hohe Betonierbelastbarkeit der Betonplatten 1 und 2 wünschenswert.

[0021] Bei dem beschriebenen Betonbauelement wird eine hohe Betonierbelastbarkeit durch das aus den Gitterträgergurten und Abstandhaltersträngen gebildete Bewehrungsraster erreicht, obwohl dessen Rasterlänge R wesentlich größer als die entsprechende Länge herkömmlich verwendeter Bewehrungsgitter ist. Für die Tragfähigkeit des Betonbauelements sind dabei sowohl das Bewehrungsraster als auch der Beton selbst maßgebend. Betonplatten mit einem auf diese Weise gebildeten Bewehrungsraster lassen sich mit hoher Genauigkeit in verhältnismäßig geringer Dicke herstellen, weil über die ohnehin notwendigen Abstandholter und Verbindungselemente hinaus keine zusätzlichen Bewehrungsstränge zur Bildung eines Bewehrungsgitters vorgesehen werden müssen.

[0022] Eine hohe Belastbarkeit der Betonplatten 1 und 2 durch Betonierdruck ist andererseits aber auch dadurch gewährleistet, daß der Faserzusatz wenigstens bei noch jungem Beton einer Schwindrißbildung in den Betonplatten entgegenwirkt. Durch die beim Abbinden und Aushärten des Betons auftretenden Schwindrisse nimmt die Zugfestigkeit der Betonplatten 1 und 2 mit wachsender Schwindrißweite ab.

[0023] Die Betonierdruckbelastbarkeit Pb ist in Abhängigkeit von der Rißweite W anhand von Kurven 11 und 12 dargestellt, wobei sich die Kurve 11 auf ein doppelwandiges Betonbauelement, wie vorangehend beschrieben, mit einer Plattendicke von 30 mm und einer Rasterlänge von 35 cm und die Kurve 12 auf ein solches Bauelement mit einer Plattendicke von 40 mm und einer Rasterlänge von 40 cm bezieht. Alle anderen Parameter einschließlich Faserzusatz stimmen für die den beiden Kurven 11 und 12 zugrundeliegenden Betonbauelemente überein.

[0024] Wie Fig. 4 entnommen werden kann, nimmt die Betonierdruckbelastbarkeit bei der unteren Kurve 11 mit wachsender Rißweite W zunächst kaum ab. Bei einer Rißweite von 0,04 mm ist die Abnahme noch geringer als 10% ist. Der Kurve 11 entspricht ein Verhältnis der Plattendicke zur Rasterlänge von 0,08. Bei der oberen Kurve 12, der ein solches Verhältnis von 0,1 zugrundeliegt, ist ein stärkerer Abfall der Betonierdruckbelastbarkeit zu verzeichnen.

[0025] Vorteilhaft sind die Abmessungen die Festigkeit des Bewehrungsrasters und die Eigenfestigkeit des Betons des anhand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Betonbauelements so gewählt, daß sich ein breites Plateau gemäß Kurve 11 ergibt, so daß selbst bei Auftreten von Schwindrissen bis zu einer Schwindrißweite von 0,04 mm noch keine nennenswerte Verringerung der Betonierdruckbelastbarkeit auftritt.

[0026] Eine Besonderheit des hier beschriebenen Bauelements besteht daß durch den Faserzusatz Schrumpf- und Schwindrißbildungen verhindert werden, solange der Beton noch jung ist. Somit ist im jungen Zustand des Betons eine verhältnismäßig hohe Betonierdruckbelastbarkeit der Betonplatten 1 und 2 gewährleistet, die es ermöglicht, die Betonplatten unmittelbar nach ihrer Herstellung, vorzugsweise im Alter von 8 bis 16 Stunden, zu verarbeiten und durch den Betonierdruck des Ortbetons zu belasten. Durch ungewollte Überlastung beim Betonieren, z.B. durch Verwendung von Verdichtungsgeräten, gebildete Risse können umgelagert werden.
Durch die geringe Länge der Fasern ist gewährleistet, daß in die frisch ausgegossenen Betonplatten eingedrückte Abstandhalter und Gitterträger insbesondere in den Knotenbereichen, die Gleichmäßigkeit der Faserverteilung im Beton nicht beeinträchtigen, indem die kurzen Fasern mit dem verdrängten Beton umgelagert werden.

[0027] Die Abstandhalterteile können eine geringe Zugfestigkeit aufweisen. Es sind Stahlströnge mit Durchmessern kleiner 4 mm oder Kunststoffstränge mit Durchmessern kleiner 15 mm verwendbar.

[0028] Durch den mit der Dünnwandigkeit der Platten verbundenen Raumgewinn sinkt der für den Transport von der Fertigungsstätte zur Baustelle erforderliche Aufwand. Auch der Montage aufwand ist verringert.

[0029] Die Betonzugfestigkeit kann zielsicher innerhalb der Maschenraster aktiviert werden. Durch die Möglichkeit, die Betonbauelemente im jungen Zustand der Betonplatten verarbeiten zu können, ergibt sich ein Zeitgewinn. Durch den Faserzusatz wird insbesondere in den Knotenbereichen zwischen den Gitterträgergurten und den Abstandhaltersträngen einer Bildung von Schub- und Biegerissen vorgebeugt.

[0030] Die Gitterträgergurte und Abstandhalterstränge können miteinander verbunden, z.B. verschweißt, sein.

[0031] Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Betonbauelement, bei dem gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben, jedoch mit dem Buchstaben a versehene Bezugszahl wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.

[0032] Das Ausführungsbeispiel von Fig. 6 unterscheidet sich von dem vorangehenden Ausführungsbeispiel dadurch, daß als Verbindungselemente anstelle von Gitterträgern U-Profile mit U-Schenkeln zur Bildung von Bewehrungssträngen 4a, 5a verwendet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bestehen die U-Profile aus einem 0,6 mm starken Blech. Die Länge der U-Schenkel beträgt 50 mm; die Länge des Basisschenkels 100 mm. Vorzugsweise variiert je nach den Abmessungen des Betonbauelements die Länge des Basisschenkels in Rasterabständen von 25 mm zwischen 50 mm und 150 mm. Solche Verbindungselemente mit U-förmigem Querschnitt können z.B. durch Aluminiumprofile gebildet sein.

[0033] Die vorangeehend beschriebenen Betonbouelemente können z.B. zur Errichtung von Innenwänden verwendet werden. In einer weiteren Verwendungs- bzw. Ausführungsvariante könnte ein solches Betonbauelement ein Dachelement sein. Schließlich kommt ein solches Betonbauelement als Boden- bzw. Deckenelement für Balkone in Betracht, wobei auf ein einschaliges solches Element mit nach oben vorstehenden Verbindungselementen unter Bildung des Balkonbodens Ortbeton gießbar ist.

Ansprüche

1. Betonbauelement mit einer Betonschale (1,2) und Elementen (3) zur Verbindung der Betonschale (1,2) mit einem zu der Betonschale im Abstand angeordneten Plattenelement (1,2),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungselemente (3) in die Betonschale eingegossene Bewehrungsstränge (4,5) umfassen und in die Betonschale (1,2) unter Bildung eines maschenförmigen Bewehrungsrasters die Bewehrungsstränge kreuzende weitere Bewehrungsstränge (6,7) eingegossen sind.

2. Betonbauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die weiteren Bewehrungsstränge (6,7) durch die Verbindungselemente beim Ausgießen der Betonschale im Abstand vom Schalboden haltende Abstandhalter (6,7,8) gebildet sind.

3. Betonbauelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbindungselemente durch Gitterträger (3) und die Bewehrungsstränge durch Gurte (4,5) der Gitterträger (3) gebildet sind.

4. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauelement doppelschalig mit einer das genannte Bewehrungsraster aufweisenden weiteren Betonschale (1,2) als das Plattenelement ausgebildet ist.

5. Betonbeauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Beton einen der Schrumpf- und Schwindrißbildung entgegenwirkenden, insbesondere durch Kunststoffasem gebildeten Faserzusatz aufweist.

6. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb von etwa 40 mm, vorzugsweise im Bereich von 25 mm bis 30 mm, liegt.

7. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rasterlänge im Bereich von etwa 20 cm bis 40 cm liegt.

8. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis des Rasterabstandes zwischen den Bewehrungssträngen (4,5) und den diese kreuzenden weiteren Bewehrungssträngen (6,7) im Bereich von 0,5 bis 2 liegt.

9. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß Faserabmessungen und Faserkonzentration so gewählt sind, daß sich Schrumpf- und Schwindrißweiten kleiner etwa 0,04 mm ergeben.

10. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Abmessungen und Strangfestigkeit des Bewehrungsrasters und die Schalendicke so gewählt sind, daß die Betonierdruckbelastbarkeit der Betonschale bzw. weiteren Betonschale von der Rißweite 0 an bis zu einer Rißweite von etwa 0,04 mm um weniger als etwa 10% abfällt.

11. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis von Betonschalendicke und Rasterlänge kleiner 0,1 ist und insbesondere bei 0,08 liegt.

12. Betonbauelement noch einem der Ansprüche 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß Faserlängen kleiner als oder vergleichbar groß wie die Querschnittsabmessungen der Bewehrungsstränge und/oder weiteren Bewehrungssträngen sind.

13. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserlänge im Bereich von 4 bis 18 mm, vorzugsweise bei etwa 6 mm, liegt.

14. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Längenmasse der Fasern etwa zwischen 0,01 g/km und 10 g/km und vorzugsweise 1 g/kg liegt.

15. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fasermassegehalt in der Betonschale bzw. weiteren Betonschale unterhalb 5 kg/m³ liegt.

16. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faserzugfestigkeit T im Bereich von 300 bis 400 N/mm², vorzugsweise bei etwa 350 N/mm², liegt.

17. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betondruckfestigkeit P ohne Faserbewehrung im Bereich von 25 bis 35 N/mm² liegt.

18. Betonbauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis der Faserzugfestigkeit T zur Betondruckfestigkeit P kleiner 15 ist.

Zeichnung