[0001] Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Grundkörper und mit mindestens einem
zumindest abschnittsweise flächigen Bewehrungselement, wobei das Bewehrungselement
zumindest abschnittsweise in einem Schlitz in einer Oberfläche des Grundkörpers angeordnet
und dort zumindest abschnittsweise unter Verwendung eines Fixiermittels mit dem Grundkörper
verbunden ist.
[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bewehrung eines Bauteils, wobei
das Bauteil einen Grundkörper aufweist, wobei zumindest abschnittsweise ein Schlitz
in einer Oberfläche des Grundkörpers ausgebildet wird, wobei ein Fixiermittel zumindest
bereichsweise in den Schlitz eingebracht wird und wobei ein zumindest abschnittsweise
flächiges Bewehrungselement zumindest abschnittsweise in den Schlitz und in das Fixiermittel
eingebracht wird.
[0003] Ein Bauteil der eingangs genannten Art ist aus der
EP 0 996 797 B1 bekannt. Bei dem bekannten Bauteil ist ein flächiges Bewehrungselement in einen Schlitz
in einer Oberfläche eines Grundkörpers des Bauteils eingebracht. Zur Fixierung des
Bewehrungselements in dem Schlitz ist das Bewehrungselement mit einem Epoxidharzkleber
in den Schlitz eingeklebt. Hierbei wird zunächst der Epoxidharzkleber in den Schlitz
eingebracht und anschließend das Bewehrungselement in den Schlitz bzw. in den Epoxidharzkleber
eingedrückt.
[0004] Hierdurch kann eine Verstärkung von bspw. Beton-, Stahlbeton- oder Spannbetonbauteilen
erfolgen. Dabei handelt es sich um bauaufsichtlich zugelassene Verfahren mit Epoxidharz
gebundenen Klebstoffen bzw. Epoxidharzklebern.
[0005] Bei dem bekannten Bauteil und dem bekannten Verfahren ist problematisch, dass die
bislang verwendeten Epoxidharzkleber im Gebrauchszustand sehr temperaturempfindlich
sind. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Epoxidharzklebern nur bis zu einer Anwendungstemperatur
von 40°C bauaufsichtlich zugelassen. Mit steigenden Temperaturen kommt es zu einer
Reduzierung der aufnehmbaren Zugkräfte des Epoxidharzklebers, so dass die Tragfähigkeit
eines derart verstärkten Bauteils eingeschränkt wird.
[0006] Des Weiteren führt die Überschreitung der zulässigen Anwendungstemperatur zu einer
erhöhten Kriechverformung des Epoxidharzklebers, so dass eine Kraftübertragung in
die Bewehrungselemente nicht oder nur noch reduziert möglich ist.
[0007] Darüber hinaus sind Epoxidharzklebstoffe feuchteempfindlich und damit nur bei trockenen
Untergründen anwendbar. Üblicherweise ist für deren Anwendung eine Untergrundfeuchte
kleiner gleich vier Massen-% erforderlich.
[0008] Folglich dürfen Bauteilverstärkungen mit entsprechend eingeklebten Bewehrungselementen
aufgrund der Feuchteempfindlichkeit des Epoxidharzklebstoffs keiner Wasserbeanspruchung
im geklebten Zustand ausgesetzt werden.
[0009] Schließlich sind die für geklebte Bauteilverstärkungen zugelassenen Epoxidharzklebstoffe
durch einen geringen Elastizitätsmodul von weniger als 10.000 N/mm
2 gekennzeichnet. Dies führt bei biegebeanspruchten schlanken Bauteilen zu signifikanten
Durchbiegungen.
[0010] Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die bekannte Technologie zu Bewehrung von
Bauteilen hinsichtlich ihres Einsatzbereiches bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit
sehr stark eingeschränkt ist.
[0011] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil sowie ein
Verfahren zur Bewehrung eines Bauteils der eingangs genannten Art derart auszugestalten
und weiterzubilden, dass eine sichere Verstärkung von Bauteilen auch bei hohen Temperaturen
und in feuchter Umgebung auf einfache Weise ermöglicht ist.
[0012] Die voranstehende Aufgabe wird zum einen durch ein Bauteil mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Danach ist das Bauteil derart ausgestaltet und weitergebildet,
dass das Fixiermittel ein zementgebundener Feinmörtel ist.
[0013] Des Weiteren wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren zur Bewehrung eines
Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Danach ist das Verfahren derart
ausgestaltet und weiterbildet, dass das Fixiermittel ein zementgebundener Feinmörtel
ist und dass das Bewehrungselement in das Fixiermittel eingerüttelt wird.
[0014] In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch eine geeignete Wahl des
Fixiermittels die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird.
Hierzu ist in vom bekannten Stand der Technik abweichender Weise als Fixiermittel
ein zementgebundener Feinmörtel gewählt. Ein derartiger Feinmörtel ermöglicht eine
sichere Verstärkung oder Bewehrung von Bauteilen bis zu einer Gebrauchstemperatur
von etwa 250°C. Des Weiteren ist eine sichere Verstärkung von Bauteilen auch bei mattfeuchten
und nassen Untergründen möglich. Der Feinmörtel bleibt hierbei in seinen Eigenschaften
stabil. Darüber hinaus kann eine Montage eines Bewehrungselements in einem Bauteil
mit dem erfindungsgemäßen Fixiermittel sogar unter Wasser erfolgen, da ein Aushärten
des Feinmörtels auch bei diesen Umgebungsbedingungen erfolgt.
[0015] Zur Gewährleistung einer derart sicheren Verstärkung von Bauteilen wird das Bewehrungselement
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in den zementgebundenen Feinmörtel - nach oder
während dessen Einbringen in den Schlitz - eingerüttelt. Hierdurch kann eine besonders
sichere Ankopplung des Bewehrungselements über das Fixiermittel an das Bauteil erfolgen.
[0016] Folglich sind mit dem erfindungsgemäßen Bauteil und dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Bewehrung eines Bauteils ein Bauteil und ein Verfahren angegeben, wonach eine
sichere Verstärkung von Bauteilen auch bei hohen Temperaturen und in feuchter Umgebung
auf einfache Weise ermöglicht ist.
[0017] Im Hinblick auf eine besonders sichere Verstärkung könnte das Bewehrungselement streifenförmig,
vorzugsweise in Form einer Lamelle, ausgebildet sein. Dabei hat sich in der Praxis
gezeigt, dass als Bewehrungselement insbesondere Kohlefaserlamellen besonders geeignet
sind, die vorzugsweise unidirektional hinsichtlich ihrer Faserrichtung ausgebildet
sind. Grundsätzlich haben sich Bewehrungselemente als sehr geeignet erwiesen, die
kohlefaserverstärkten Kunststoff aufweisen.
[0018] Hinsichtlich einer besonders sicheren Kopplung mit dem zementgebundenen Feinmörtel
könnte das Bewehrungselement zumindest abschnittsweise an seiner Oberfläche eine Feinprofilierung
oder Profilierung aufweisen oder aufgeraut sein. Diesbezüglich könnte eine Ankopplung
an das Bewehrungselement zur Übertragung von Zugkräften über eine eigens hergestellte
Feinprofilierung oder Profilierung oder Aufrauung der Oberfläche des Bewehrungselements
erfolgen. Im Konkreten könnte eine Kohlefaserlamelle auf beiden Seiten eine derartige
Feinprofilierung oder Profilierung aufweisen oder aufgeraut sein. Hierbei könnte die
Profilierung oder Aufrauung derart ausgebildet sein, dass sich eine feine Schubverzahnung
des Feinmörtels mit der Oberfläche des Bewehrungselements realisieren lässt. Bei einer
Zugbeanspruchung des Bewehrungselements oder der Lamelle entsteht somit eine Feinverkrallung
zwischen Bewehrungselement und Fixiermittel.
[0019] Im Konkreten können hochfeste bis ultrahochfeste zementgebundene Feinmörtel oder
Feinmörtelsysteme mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 20.000 N/mm
2 verwendet werden.
[0020] Eine besonders sichere Verstärkung von Bauteilen könnte sich dadurch ergeben, dass
das Fixiermittel in vorzugsweise thixotroper Konsistenz in den Schlitz eingespritzt
wird. Durch das Einrütteln des Bewehrungselements kann dann ein nahezu hohlstellenfreier
Verbund zwischen Bewehrungselement und Feinmörtel erreicht werden.
[0021] In weiter vorteilhafter Weise könnte das Einrütteln mittels eines zwischen einem
Rüttelgerät und dem Bewehrungselement angeordneten Adapters erfolgen. In weiter vorteilhafter
Weise könnte das Rüttelgerät ein handelsübliches Rüttelgerät sein, das mit einem Zusatzanbau
ausgestattet wird, um die Ankopplung an eine Fixiermittel- oder Kleberspritzte und/oder
an das Bewehrungselement herzustellen. Durch die Verwendung handelsüblicher Rüttelgeräte
lässt sich eine besonders kostengünstige Verstärkung von Bauteilen erreichen.
[0022] Durch Verwendung eines zementgebundenen Feinmörtels als Fixiermittel, insbesondere
bei Bauteilverstärkungen mit Kohlefaserlamellen, die in Schlitzen nahe der Bauteiloberfläche
montiert werden, sind Gebrauchstemperaturen bis 250°C und der Einsatz auch bei mattfeuchten
und nassen Untergründen ermöglicht. Auch eine Montage unter Wasser ist mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren möglich.
[0023] Folglich eröffnen sich mit der Erfindung auch Einsatzgebiete mit Feuchtigkeits- oder
Wasserbeanspruchung.
[0024] Es lassen sich hochwirksame Bauteilverstärkungen mit Kohlefaserlamellen realisieren,
die in Schlitzen nahe der Betonoberfläche montiert werden. Durch Verwendung eines
zementgebundenen Feinklebemörtels mit einem Elastizitätsmodul von mehr als 20.000
N/mm
2 ist es möglich, Kriechverformungen bei erhöhten Gebrauchstemperaturen eines Bauteils
deutlich zu reduzieren. Ebenso lassen sich Durchbiegungen der Bauteile stark vermindern.
[0025] Des Weiteren ermöglicht die Verwendung eines zementgebundenen Feinmörtels, der üblicherweise
ohne Kunststoffzusätze hergestellt ist, auch die Anwendung im Bereich von Trinkwasserbehältern.
Dies ist beim Einsatz von Epoxidharzklebern nicht möglich.
[0026] Insbesondere durch die Verwendung des Feinmörtels als Klebstoff in Verbindung mit
einer Profilierung, Feinprofilierung oder Aufrauung der Bewehrungselementoberfläche
ist es möglich, eine Bauteilverstärkung mit in Schlitzen nahe der Betonoberfläche
verklebten Bewehrungselementen auch bei dynamisch beanspruchten Bauteilen durchzuführen,
die einer Schwingbeanspruchung ausgesetzt sind. Dabei ist eine Bauteilverstärkung
mit in Schlitzen nahe der Bauteiloberfläche im vorgespannten Zustand verklebten Bewehrungselementen
möglich. Ebenso ist eine Bauteilverstärkung mit in Schlitzen nahe der Bauteiloberfläche
angeordneten Bewehrungselementen sowohl bei horizontalen Flächen am Boden und über
Kopf als auch an vertikalen Flächen möglich.
[0027] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bewehrung eines Bauteils ist es möglich,
vorzugsweise hochfesten bis ultrahochfesten zementgebundenen Feinmörtel in thixotroper
Konsistenz in den Schlitz einzuspritzen und das Bewehrungselement nahezu hohlstellenfrei
in den zementgebundenen Feinmörtel einzurütteln, um so einen möglichst sicheren Verbund
zur Bauteiloberfläche im Schlitz und zur Oberfläche des vorzugsweise profilierten
oder aufgerauten Bewehrungselements herzustellen.
[0028] Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter
Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten
Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Lehre anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der
Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lehre anhand
der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- Fig. 1
- in einer perspektivischen Darstellung, schematisch, ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bauteils und
- Fig. 2
- in einer vergrößerten Seitenansicht, teilweise und schematisch, ein Ausführungsbeispiel
eines Bewehrungselements zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Bauteil.
[0029] Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen und schematischen Darstellung ein Bauteil
mit einem Grundkörper 1 und mit einem flächigen Bewehrungselement 2, wobei das Bewehrungselement
2 in einem Schlitz 3 in einer Oberfläche 4 des Grundkörpers 1 angeordnet und dort
unter Verwendung eines Fixiermittels 5 mit dem Grundkörper 1 verbunden ist. Im Hinblick
auf eine sichere Verstärkung des Bauteils auch bei hohen Temperaturen und in feuchter
Umgebung ist das Fixiermittel 5 ein zementgebundener Feinmörtel.
[0030] Das Bewehrungselement 2 ist als unidirektionale Kohlefaserlamelle ausgebildet und
weist an seiner Oberfläche eine Profilierung 6 auf, um eine besonders sichere Ankopplung
an den Feinmörtel und damit an den Grundkörper 1 zu gewährleisten.
[0031] Fig. 2 zeigt in einer schematischen und vergrößerten teilweisen Seitenansicht das
Bewehrungselement 2 aus Fig. 1, wobei hier die Profilierung 6, die nochmals vergrößert
dargestellt ist, besonders gut erkennbar ist. Die Profilierung 6 kann sich über die
gesamte Länge oder abschnittsweise entlang dem Bewehrungselement 2 erstrecken. Hierbei
ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustellen. Mittels der Profilierung 6 entsteht
bei einer Zugbeanspruchung des Bewehrungselements 2 eine Feinverkrallung mit dem Feinmörtel,
so dass eine besonders sichere Ankopplung des Bewehrungselements 2 realisiert ist.
[0032] Das in Fig. 1 dargestellte Bauteil ist aus Beton hergestellt. Es kann sich hierbei
jedoch auch um ein Stahlbeton- oder Spannbetonbauteil handeln.
[0033] Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird
zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie
auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
[0034] Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese
jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
Bezugszeichenliste
[0035]
1 |
Grundkörper |
2 |
Bewehrungselement |
3 |
Schlitz |
4 |
Oberfläche |
5 |
Fixiermittel |
6 |
Profilierung |
1. Bauteil mit einem Grundkörper (1) und mit mindestens einem zumindest abschnittsweise
flächigen Bewehrungselement (2), wobei das Bewehrungselement (2) zumindest abschnittsweise
in einem Schlitz (3) in einer Oberfläche (4) des Grundkörpers (1) angeordnet und dort
zumindest abschnittsweise unter Verwendung eines Fixiermittels (5) mit dem Grundkörper
(1) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) ein zementgebundener Feinmörtel ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement (2) streifenförmig, vorzugsweise in Form einer Lamelle, ausgebildet
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement (2) eine vorzugsweise unidirektionale Kohlefaserlamelle ist
oder kohlefaserverstärkten Kunststoff aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement (2) zumindest abschnittsweise an seiner Oberfläche eine Feinprofilierung
oder Profilierung (6) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewehrungselement (2) zumindest abschnittsweise an seiner Oberfläche aufgeraut
ist.
6. Verfahren zur Bewehrung eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bauteil einen Grundkörper (1) aufweist, wobei zumindest
abschnittsweise ein Schlitz (3) in einer Oberfläche (4) des Grundkörpers (1) ausgebildet
wird, wobei ein Fixiermittel (5) zumindest bereichsweise in den Schlitz (3) eingebracht
wird und wobei ein zumindest abschnittsweise flächiges Bewehrungselement (2) zumindest
abschnittsweise in den Schlitz (3) und in das Fixiermittel (5) eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) ein zementgebundener Feinmörtel ist und dass das Bewehrungselement
(2) in das Fixiermittel (5) eingerüttelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, daduruch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (5) in vorzugsweise
thixotroper Konsistenz in den Schlitz (3) eingespritzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrütteln mittels eines zwischen einem vorzugsweise handelsüblichen Rüttelgerät
und dem Bewehrungselement (2) angeordneten Adapters erfolgt.