Betonstruktur

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Betonstruktur, die eine Schicht Stahlbeton mit einer darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Armierung und einer darauf angeordneten Klebstoffschicht mit einem darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Gewebe aufweist und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das elektrisch leitfähige Gewebe und die Armierung einander nicht direkt kontaktieren und dass ausserdem zwischen dem elektrisch leitfähigen Gewebe und der Armierung ein elektrisches Potential angelegt ist. Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf Bauwerke und eine Vorrichtung oder Anordnung zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung besagter Bauwerke, deren zentrales Element jeweils eine solche Betonstruktur ist. Ferner werden ein Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken und ein Verfahren zur Sanierung von Bauwerken zur Verfügung gestellt, welche jeweils dadurch gekennzeichnet sind, dass man in oder an diesen Bauwerken eine solche Betonstruktur vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betonstruktur, die sich zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken eignet und insbesondere im Rahmen von Sanierungsverfahren verwendet werden kann.

[0002] Der kathodische Korrsionsschutz ist ein an sich bekanntes Verfahren zum Schutz von Eisen. Zur Verhinderung der Korrosion wird nach dem Stand der Technik häufig eine Opferanode eingesetzt, die aufgrund ihrer gegenüber dem zu schützenden Metall grösseren Elektropositivität allmählich oxidiert wird und in Lösung geht. Eine weitere Möglichkeit ist in der Literaturstelle "Betoninstandsetzung mit System", IP Bau 1993, ISBN 3-905234-71-8, Kapitel 3.2 beschrieben, wo ein Titannetz mit daran angelegtem, äusseren Potential für den kathodischen Korrosionsschutz vorgeschlagen wird. Allerdings weist Titan ein beträchtliches Gewicht auf und ist ausserdem sehr teuer und somit unwirtschaftlich. Zudem wird dadurch mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand keine substantielle Verstärkung der Betonstruktur in mechanischer Hinsicht erreicht.

[0003] Auch andere, bekannte Systeme zum Schutz, bzw. zur mechanischen Verstärkung von Betonstrukturen weisen jedoch verschiedene schwerwiegende Nachteile auf. In der Praxis ist es beispielsweise üblich, Betonstrukturen des Standes der Technik durch Einbettung von Stahlplatten zu verstärken. Auch diese weisen indes ein erhebliches Gewicht auf und sind daher schwierig zu handhaben und zu applizieren. Zudem lässt sich dadurch die Armierung in keiner Weise gegen Korrosion schützen.

Aufgabe und Lösung

[0004] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des bestehenden Standes der Technik zu überwinden und eine Betonstruktur zur Verfügung zu stellen, die sowohl die vorhandene Armierung wirksam gegen Korrosion schützt, als auch gleichzeitig eine Verstärkung des Betons bewirkt. Mit Hilfe einer erfindungsgemässen Betonstruktur wird insbesondere eine praktische und wirtschaftliche Möglichkeit zur Verfügung gestellt, um sowohl die Anforderungen eines präventiven Korrosionsschutzes, als auch die Möglichkeit zur nachträglichen Sanierung von bereits angegriffenen Bauwerken wirkungsvoll in einer einzigen Massnahme zu kombinieren. Zudem kann man auch mit Hilfe einer erfindungsgemässen Betonstruktur die Belastbarkeit eines bestehenden Bauwerks nachträglich den möglicherweise gestiegenen Anforderungen Rechnung tragen, ohne dass ein Abriss, bzw. eine völlige Neukonstruktion erforderlich wird.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

[0005] Die erfindungsgemässe Betonstruktur weist eine Schicht Stahlbeton mit einer darin eingebetteten, leitfähigen Armierung und einer darauf angeordneten Klebstoffschicht mit einem darin eingebetteten leitfähigen Gewebe auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Gewebe und die Armierung einander nicht direkt kontaktieren und dass ausserdem zwischen dem leitfähigen Gewebe und der Armierung ein elektrisches Potential angelegt ist. Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem leitfähigen Gewebe um Kohlenstofffasern oder um ein Mischgewebe. Ein derartiges, besonders bevorzugtes Mischgewebe weist neben Kohlenstofffasern auch Metallfasern auf, vorzugsweise Metallfasern auf der Basis von Eisen, Stahl, Kupfer und/oder Titan sowie geeigneten Legierungen. Eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der Betonstruktur weist eine Klebstoffschicht auf der Basis eines leitfähigen Klebstoffs auf, insbesondere eines Klebstoffs, in den Metallfasern und/oder Kohlenstoff und/oder leitende Pigmente eingebettet sind. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Bauwerk, das eine derartige Betonstruktur aufweist. Zudem bezieht sich eine weitere Ausführungsform der Erfindung auf eine Vorrichtung oder Anordnung zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken, die als zentrales Element eine vorstehend beschriebene Betonstruktur aufweist. Im Rahmen von weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden ein Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken sowie ein Verfahren zur Sanierung und Verstärkung von Bauwerken zur Verfügung gestellt, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass man jeweils in oder an diesen Bauwerken eine Betonstruktur der vorstehend beschriebenen Art vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

[0006] Im Rahmen einer ausführlichen Beschreibung der Erfindung wird auf die anliegende Figur (1) Bezug genommen, die eine Ausführungsform der Erfindung schematisch wiedergibt. Die in eine erfindungsgemässe Betonstruktur eingebettete Armierung kann auf einem Armierungseisennetz oder einem System von Arnmierungskabeln oder Armierungsstäben basieren. Die auf der Betonschicht angeordnete Klebstoffschicht kann auf einem Acrylatklebstoff, einem Epoxiklebstoff, einem Polyurethanklebstoff oder einer Mischung derselben basieren. Erfindungswesentlich ist eine ausreichende Eigenfestigkeit des Klebstoffs und eine gute Haftung sowohl auf der Betonschicht, als auch an dem darin eingebetteten, leitfähigen Gewebe. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Betonstruktur weist als Klebstoffschicht einen elektrisch leitfähigen Klebstoff auf, in den Metallfasern und/oder Kohlenstoff und/oder leitende Pigmente eingebettet sind.

[0007] Bei dem leitfähige Gewebe handelt es sich vorzugsweise um Kohlenstofffasern mit vorzugsweise hoher Zugfestigkeit, insbesondere um ein Mischgewebe auf der Basis von Kohlenstofffasern und Metallfasern. Im letzteren Fall sind Eisenfasern, Stahlfasern, Titanfasern und/oder Kupferfasern oder Legierungen derselben besonders bevorzugt. Die Kohlenstofffasen können selbstverständlich auch mit elektrisch leitendem Metall bedampft oder in sonstiger Weise beschichtet sein. Das Gewebe und die Armierung dürfen einander nicht direkt kontaktieren. Ausserdem ist zwischen dem leitfähigen Gewebe und der Armierung ein elektrisches Potential angelegt. Bevorzugt entspricht der Stromfluss zwischen den Elektroden dem Zahlenbereich von 0,1 bis 4 A/m². Bevorzugt wird der Bereich von 0,5 bis 1 A/m². Das elektrische Potential kann mit Hilfe einer Stromquelle des Standes der Technik von beliebigem Typ angelegt werden, beispielsweise mit gängigen Batterien oder Akkumulatoren, wobei eine Gleichstromquelle bevorzugt wird.

[0008] Das Gewebe kann unidirektional oder polydirektional gewebt oder gewirkt sein, was allerdings nicht erfindungswesentlich ist. Ebenso geeignet sind Bündel von Kohlenstofffasern auch in einer Matrix eingebettet.
Die erfindungsgemässe Betonstruktur kann ohne Einschränkung bei allen üblichen Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus Verwendung finden. Insbesondere wird in Form der vorliegenden Erfindung auch eine praktische Vorrichtung oder Anordnung zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken zur Verfügung gestellt, die als zentrales Element eine vorstehend beschriebene Betonstruktur aufweist.

[0009] Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von allen Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man in oder an diesen Bauwerken eine vorstehend beschriebene Betonstruktur vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

[0010] Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Sanierung und Verstärkung von allen Bauwerken des Hoch- und Tiefbaus, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man in diesen Bauwerken eine vorstehend beschriebene Betonstruktur vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

Ansprüche

1. Betonstruktur, aufweisend eine Schicht Stahlbeton mit einer darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Armierung und einer darauf angeordneten Klebstoffschicht mit einem darin eingebetteten, elektrisch leitfähigen Gewebe, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Gewebe und die Armierung einander nicht direkt kontaktieren und dass ausserdem zwischen dem elektrisch leitfähigen Gewebe und der Armierung ein elektrisches Potential angelegt ist.

2. Betonstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elektrisch leitfähigen Gewebe um Kohlenstofffasern handelt.

3. Betonstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elektrisch leitfähigen Gewebe um ein Mischgewebe handelt.

4. Betonstruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem elektrisch leitfähigen Gewebe um ein Mischgewebe handelt, welches neben Kohlenstofffasern auch Metallfasern aufweist, vorzugsweise Metallfasern auf der Basis von Eisen, Stahl, Kupfer und/oder Titan oder Legierungen derselben.

5. Betonstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Klebstoffschicht um einen elektrisch leitfähigen Klebstoff handelt, vorzugsweise um einen Klebstoff, in den Metallfasern und/oder Kohlenstoff und/oder leitende Pigmente eingebettet sind.

6. Bauwerk, aufweisend eine Betonstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

7. Vorrichtung oder Anordnung zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken, als zentrales Element aufweisend eine Betonstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

8. Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz bei gleichzeitiger Verstärkung von Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass man in oder an diesen Bauwerken eine Betonstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

9. Verfahren zur Sanierung und Verstärkung von Bauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass man in diesen Bauwerken eine Betonstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 vorsieht oder eine solche Betonstruktur nachträglich einrichtet.

Zeichnung