DÜNNWANDIGES BAUTEIL AUS HYDRAULISCH ERHÄRTETEM ZEMENTSTEINMATERIAL SOWIE VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein dünnwandiges, flächiges Bauteil hoher Festigkeit aus hydraulisch erhärtetem Zementsteinmaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

[0002] Aus dem Artikel "Flexural Behavior of Composite R.C.-Slurry Infiltrated Mat Concrete (SIMCON) Members" (ACI Structural Journal, Technical Paper, Title no. 94-S46, September-October 1997) sind zwei Methoden der Faserverstärkung von Beton bekannt.

[0003] Das eine Verfahren wird SIMCON (Slurry Infiltrated Mat Concrete) genannt, das anderer Verfahren SIFCON (Slurry Infiltrated Fiber Concrete). Bei dem SIMCOM-Verfahren wird zunächst eine Edelstahlfasermatte in eine Form eingelegt und dann mit einer auf Zement basierenden Schlämme infiltriert. Diese Stahlfasermatten sind "pre-woven" und werden in großen Rollen geliefert. Diese Matten müssen lediglich noch geschnitten und in die Form eingelegt werden. Dadurch, daß die Orientierung der Fasern in der Fasermatte kontrolliert werden kann, können hohe Zugkräfte und Duktilitäten bei relativ geringem Faservolumen erreicht werden. Die Zementmischungen für eine SIMCON-Schlämme weisen die folgenden Bestandteile in den nachfolgend aufgeführten Anteilen auf:
   1 / 0,31 / 0,6 / 0,3 / 0,045
   Gew.-Anteile von
   normalem Portlandzement / Wasser
   / Quarzsand einer Korngröße von 250 Mesh
   / Mikrosilica / Superverflüssiger.

[0004] Mit dem genannten Verfahren lassen sich bei einem Faseranteil von 5,25 % Zugfestigkeiten von 15,9 MPa bei 1,1 % Dehnung erreichen. Das SIMCON-Verfahren sieht vor, den Beton bzw. die Schlämme anzumischen und die Edelstahlfasermatten hiermit zu tränken, wobei Vibration zur Hilfe genommen wird.

[0005] Beim SIFCON-Verfahren werden die Fasern, und hierbei relativ kurze Fasern von lediglich 3 cm Länge, in einem vorgemischten Beton verteilt und anschließend mit diesem vergossen, was insbesondere bei Reparaturen von Vorteil sein soll. Die Nachteile von SIFCON werden in hohen Verarbeitungkosten und in fehlender gleicher Faserverteilung gesehen, so daß das SIFCON-Verfahren nicht sehr weit verbreitet ist.

[0006] Nach der Erhärtung ist beim SIMCON-Verfahren ein stahlfaserbewehrter Festmörtel entstanden, der gegenüber einem unbewehrten Festmörtel eine erheblich höhere Duktilität und eine höhere Festigkeit bewirkende, günstigere Rißverteilung bei Überbelastung aufweist. Aus SIMCON-Mörteln werden z.B. Deckschichten auf Bauteilen oder verlorene Schalungen erzeugt (ACI Structural Journal/September-Oktober 1997, S. 502-512). Aus SIMCON-Mörteln können aber lediglich relativ dicke und ebenflächige Bauteile von minimal z.B. 15 bis 20 mm hergestellt werden, weil die Stahlfasermatten relativ dick sind und das vollständige Vergießen der Matten mit fließfähigem Frischmörtel relativ schwierig ist.

[0007] Aus der DT 24 09 231 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von durch anorganische Bindemittel verfestigten und mit Mineralfasern verstärkten Raumform-Körpern bekannt.

[0008] Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, durch anorganische Bindemittel verfestigte Massen mit Mineralfasern zu verstärken, wobei darauf hingewiesen wird, daß die Verstärkungsfasern i.A. durch Einmischen oder Einrieseln in die organischen Bindemittel eingebracht werden. Hierdurch würden jedoch nur unbefriedigende Ergebnisse erzielt. Demgegenüber sollen gemäß dieser Druckschrift flächige Verstärkungsmassen mit Bindemittelleim oder Mörtel getränkt werden und diese Verstärkungsmatten in frischem, nicht abgebundenem Zustand übereinander und/oder nebeneinander gelegt werden, bis die gewünschte Verstärkung erreicht ist. Beispielsweise soll eine flächige Verstärkungsmatte dadurch hergestellt werden, daß eine Verstärkungsmatte auf einem Tisch ausgerollt und pro Quadratmeter mit etwa 10 g Zementleim mit einem Wasserzementwert von 0,45 überzogen und mit einer Gummiwalze abgewalzt wird. Sodann wird die nächste Verstärkungsmatte aufgelegt und der Tränkvorgang wiederholt. Beim Aufeinanderlegen von 10 Verstärkungsmatten soll eine Platte von etwa 4 mm Dicke entstehen. Darüber hinaus schlägt diese Druckschrift vor, metallische Fasern mitzuverwenden. Bei einer Verstärkung gemäß dieser Druckschrift ist von Nachteil, daß sie besonders aufwendig ist und besonders geschultes Personal verlangt. Ferner entspricht dieses Verfahren in geradezu identischer Weise den üblicherweise eingesetzten Laminierverfahren für glasfaserverstärkte Kunststoffprodukte, welche ebenfalls den Nachteil eines großen Schmutzanfalls haben und zudem sehr aufwendig sind und eine anschließende Reinigungsprozedur erfordern. Zudem ist bei dem Verfahren gemäß dieser Druckschrift ein Mineralfasergehalt von 2 % üblich und möglich, der jedoch nicht ausreicht, um sehr starke Lasten abzufangen.

[0009] Aus der DT 22 17 963 ist ein bewehrtes Leimgefüge bekannt. Die Bewehrung des "Leimgefüges", also insbesondere eines Betons, soll dadurch herbeigeführt werden, daß die Bewehrung insbesondere Stahlwolle, Stahlfasern, Stahlringe und alle anderen möglichen Elemente mit dem Beton beispielsweise in einem Mischer oder in einer Form gemischt werden. Insofern entspricht das Verfahren gemäß dieser Druckschrift dem bekannten SIFCON-Verfahren, wobei jedoch die Bewehrung auch aus Kunststoff oder Glaswerkstoff, Metallspänen oder ähnlichem hergestellt sein soll. Die Nachteile dieses Verfahrens entsprechen dem des SIFCON-Verfahrens, wobei üblicherweise in Mischern nur besonders kurze Fasern verwendbar sind, da es ansonsten zu Lagenbildungen, Wickelbildungen oder Ansätzen an den Mischwerkzeugen kommt. Zudem lassen sich hiermit weder homogene Verteilungen noch, entsprechend der in das Bauteil eingebrachten Spannungen, Verstärkungen in den Hauptspannungsrichtungen erreichen

[0010] Aus der US 5,571,628 sind Metallfaservorformlinge und ein Verfahren zur Herstellung derselben bekannt. Bei diesem Verfahren sollen Fasern mit einem Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis von ca. 50 in eine Form eingebracht werden und in dieser Form ggf. auf einen gewünschten Fasergehalt von beispielsweise 2 bis 6 Vol.-% komprimiert werden. Nachdem die Fasern von Hand oder mit einer Maschine komprimiert wurden, werden sie aus der Form entfernt und als Vorformlinge weiteren Behandlungsschritten zugeführt, wobei die weiteren Behandlungsschritte vorsehen, den aus der Form entfernten Vorformling mit einer Zementschlämme zu infiltrieren. Bei diesem Verfahren ist von Nachteil, daß die Vorformlinge nicht immer ihre Form beibehalten und ihre Kompressionsstärke und - nach der Verarbeitung - auch ihr Fasergehalt pro Volumen nicht reproduzierbar sind. Darüber hinaus müssen Vorformlinge, die auf diese Art hergestellt wurden, evtl. nachbearbeitet werden, wenn sie an bestimmten Stellen, wie beispielsweise nach dem Ausformen, expandiert sind. Ferner wird in dieser Druckschrift angegeben, daß Fasergehalte über 10 Vol.-% ausgeschlossen sind, da derartig hohe Fasergehalte nicht mehr infiltrierbar sind.

[0011] Aufgabe der Erfindung ist es, dünnwandige, faserverstärkte Bauteile hoher Elastizität mit einem hohen Fasergehalt und einer sehr hohen Dimensionsstabilität und Genauigkeit sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, mit dem nicht nur dünnwandige, ebenflächige, sondern auch beliebig gekrümmte oder gewinkelte Formen dünner Bauteile herstellbar sind. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 22 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0012] Die Erfindung sieht vor, Stahlwollmatten zu verwenden, wobei diese Stahlwollmatten aus Stahlwollfasern sehr geringer Dicke und großer Länge bestehen. Diese Stahlwollfasermatten werden erfindungsgemäß vor dem Infiltrieren stark komprimiert. Hierdurch lassen sich Fasergehalte erzielen, die nach herkömmlichen Verfahren und nach herkömmlicher Überzeugung nicht infiltrierbar sind. Erfindungsgemäß werden diese in einer Form zusammengepreßten Stahlwollfasermatten mit einer speziell ausgewählten Zementsuspension, nämlich einer Feinstzementsuspension mit Superverflüssigern, injiziert.

[0013] Die Edelstahlwolle wird z.B. hergestellt aus dem Werkstoff DIN Nr. 1.4113 oder 1.4793 oder legierten Edelstählen. Unterschiedliche Matten weisen Fasern unterschiedlicher Feinheit auf; beispielsweise wird für Bauteile ≤ 5 mm Dicke eine Matte gewählt, die einen mittleren Faserdurchmesser von 0,08 mm aufweist; für Bauteile mit größerer Dicke eignen sich gröbere, mittlere Faserdurchmesser von z.B. 0,12 mm. Dabei liegen die Faserlängen zwischen etwa 20 mm und mehreren Metern; im Durchschnitt betragen sie mehrere Dezimeter.

[0014] Diese langfaserige Edelstahlwolle ist elastisch und zäh. Die Fasern haben Längen/Durchmesser-Verhältnisse (L/D-Verhältnisse) von über 1000. Demgemäß liegt dieses Verhältnis weit über dem kritischen Wert, bei dem sich eine Zunahme der Faserlänge noch eigenschaftsverbessernd auswirkt.

[0015] Die Matten sind sehr flexibel bzw. biegsam, weisen eine Breite bis zu 1 m auf und stehen mit Flächengewichten von z.B. 800 g/m² bis 2000 g/m² auf Rollen aufgerollt zur Verfügung. Die Matten sind mit einer Schere schneidbar.

[0016] Im Rahmen der Erfindung wird die Edelstahlwolle vorzugsweise mit Flächengewichten von 900 bis 1000 g/m² und mit mittleren Faserdurchmessern von 0,08 bis 0,12 mm verwendet.

[0017] In Kombination mit dem ausgewählten und zusammengepreßten Stahlwollmattenerzeugnis in Form von Stahlwollefasern, insbesondere Edelstahlwolle, wird eine Suspension auf Basis von Feinstzement verwendet.

[0018] Feinstzemente sind sehr feinkörnige hydraulische Bindemittel, die durch ihre chemisch-mineralogische Zusammensetzung sowie stetige und abgestufte Kornverteilung charakterisiert sind. Sie bestehen im allgemeinen aus den üblichen Zementrohstoffen, wie z.B. gemahlenem Portlandzementklinker und/oder gemahlenem Hüttensand und Abbindereglern; ihre Herstellung erfolgt in gesonderten Produktionsanlagen in Zementwerken. Besonders vorteilhaft ist die Einzelvermahlung der mineralischen Ausgangsstoffe, die Separation ihrer Feinstbestandteile und deren gezielte Zusammensetzung auch bezüglich der Korngrößen und Kornverteilung.

[0019] Das wesentliche Merkmal von Feinstzementen zur Abgrenzung gegenüber konventionellen Normzementen, z.B. nach DIN 1164, ist die vergleichsweise hohe Feinheit dieser Bindemittel bei gleichzeitiger Begrenzung ihres Größtkorns, das üblicherweise durch die Angabe des Korndurchmessers bei 95 Masse-% der Mischung d₉₅ angegeben wird.

[0020] Vorzügsweise werden Feinstzemente auf Hüttensand- oder Portlandzementbasis mit einer stetigen und abgestuften Kornverteilung mit einem Größtkorn d₉₅ von ≤ 24 µm, vorzugsweise ≤ 16 µm, und einer mittleren Korngröße d₅₀ von ≤ 7 µm, vorzugsweise ≤ 5 µm eingesetzt. Diese werden zu Suspensionen verarbeitet, indem sie mit Wasser und mit mindestens einem sogenannten Superverflüssiger (das sind hochwirksame Verflüssiger oder Fließmittel), sowie insbesondere auch mit Mikrosilica und/oder Pigmenten und/oder inerten Mineralstoffen, z.B. Kalksteinmehl und/oder Quarzmehl und/oder Flugasche entsprechend gleicher oder geringerer Feinheit wie der Feinstzement gemischt werden.

[0021] Mikrosilica sind Produkte, die bei der Herstellung von Ferro-Silizium anfallen. Sie werden im allgemeinen in Form wäßriger Dispersionen als Zusatzstoff bei Hochleistungsbetonen eingesetzt. Diese Art der Mikrosilica ist bekannt unter dem Namen "Slurry". Im wesentlichen sind drei von einander unabhängige Wirkungen im Beton mit Silikatzusätzen zu unterscheiden:

Füllereffekt;

Puzzolanische Reaktionen;

Verbesserung der Kontaktzone zwischen Zuschlag und Zementstein;

[0022] Mikrosilica haben sehr kleine Korndurchmesser. Er liegt im Bereich von.etwa 0,1 µm. Aufgrund dieser Eigenschaft sind sie in der Lage die Zwischenräume zwischen den Zementkörnern auszufüllen. Dadurch wird die Packungsdichte in der Zementsteinmatrix wesentlich erhöht. Obwohl sich der Korndurchmesser des verwendeten Zements schon in Größenordnungen von < 9,5 µm bewegt, wird er von den Mikrosilicapartikeln noch weit übertroffen, woraus der Füllereffekt resultiert.

[0023] Die puzzolanischen Eigenschaften der Mikrosilica werden in der Hauptsache von zwei Eigenschaften bestimmt. Zum einem besitzen sie einen gewissen Anteil an reaktiven amorphen silikatischen Bestandteilen, die mit dem entstehenden Calziumhydroxyd während der Zementhydratation reagieren. Zum anderen weisen sie eine große spezifische Oberfläche auf, an der diese Reaktionen stattfinden können.

[0024] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt die Wirkung der Mikrosilica zur Verbesserung der Kontaktzone zwischen Zuschlag und Zementsteinmatrix nicht zum Tragen, weil die erfindungsgemäßen Suspensionen keinen silikatischen Zuschlag aufweisen.

[0025] Erfindungsgemäß wird Mikrosilica z.B. in Mengen von 10 bis 15 Gew.-% bezogen auf den Feststoffanteil der Suspension in Form einer Dispersion zugegeben, die im wesentlichen aus 50 Gew.-% Mikrosilica und 50 Gew.% Wasser besteht (Slurry).

[0026] Besonders vorteilhaft sind Feinstzemente auf Hüttensandbasis für die erfindungsgemäß verwendeten Suspensionen, weil die Feinstzemente aufgrund ihrer geringeren Reaktivität gegenüber Feinstzementen auf Portlandzementbasis zur Erzielung niedrigviskoser Eigenschaften geringere Wassergehalte und geringere Gehalte an Verflüssigern und/oder Fließmitteln erfordern.

[0027] Besonders geeignete Verflüssiger bzw. Fließmittel sind z.B. die sogenannten Superverflüssiger wie Ligninsulfonat, Naphtalinsulfonat, Melaminsulfonat, Polycarboxylat, die als hochwirksame Dispergierhilfsmittel bekannt sind zur Herstellung von Feinstzementsuspensionen.

[0028] Für die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Suspensionen werden insbesondere folgende Mischungen verwendet:

Feinstzement	30 bis 100, insbesondere 50 bis 80 Masse-%;
Verflüssiger bzw. Fließmittel (flüssig)	0,1 bis 5, insbesondere 0,5 bis 4,0 Masse-%;
Verflüssiger bzw. Fließmittel (pulverförmig)	0,1 bis 2,5, insbesondere 0,5 bis 1,5 Masse-%;
Mikrosilica (Slurry)	0 bis 30, insbesondere 5 bis 15 Masse-%;
Pigmente (pulverförmig)	0 bis 5, insbesondere 1 bis 3 Masse-%;
inerte Mineralstoffe	0 bis 70, insbesondere 10 bis 30 Masse-%;
Feinstflugasche	0 bis 50, insbesondere 10 bis 30 Masse-%;

jeweils bezogen auf den Feststoffanteil der Suspension.

[0029] Die niedrigviskosen Suspensionen weisen zweckmäßigerweise einen Wasser/Feststoffwert zwischen 0,4 und 0,6 auf. Ihre Konsistenz, gemessen als Auslaufzeit nach Marsh, beträgt von 35 bis 75 Sekunden.

[0030] Zur Herstellung einer Suspension wird z.B. die benötigte Wassermenge in einem Mischgefäß vorgelegt. Dann wird der Mischer in Gang gesetzt und Verflüssiger oder Fließmittel zugegeben. Anschließend erfolgt die Zugabe der zuvor abgewogenen Trockenstoffe. Danach wird die Mischung weitergemischt und dabei homogenisiert.

[0031] Die Erfindung wird im folgenden Beispiel anband einer Zeichnung erläutert. Es zeigen hierbei:

Fig. 1a

Stahlwollmatte in einer geöffneten Schalungsform,

Fig. 1b

Stahlwollmatte erfindungsgemäß zesammengepresst in einer geschlossenen Schalungsform,

Fig. 2

das erfindungsgemäße Injektionsverfabren in einer schematisierten Darstellung.

[0032] Die erfindungsgemäßen Bauteile werden nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung mittels Schalungen hergestellt. Dabei werden die Stahlwollmatten, die mehrere Millimeter dick sind, zweckmäßigerweise auf eine gewünschte Dicke z.B. mit den Schalungselementen zusammengepreßt zwischen den Schalungen angeordnet. Das Zusammenpressen ist aufgrund der watteartigen Struktur möglich und bewirkt, daß ein hoher Stahlwollefüllungsgrad erzielt werden kann. Durch mehrere, übereinander gelegte Matten kann eine beliebig dicke z.B. auch kreuzweise Bewehrung realisiert werden.

[0033] Da die Matten biegsam und schmiegsam sind, sind sie nahezu unbegrenzt an Oberflächentopographien anpaßbar und andrückbar. Bauteile oder Formen können damit auch umwickelt werden. Die Matten werden mit einer Faserorientierung entsprechend dem erwarteten Spannungsverlauf in eine Form eingelegt oder gegebenenfalls auf dem vorhandenen Bauteil punktuell fixiert und durch Anbringen einer Schalung bzw. der zweiten Schalungshälfte mit einem entsprechenden Anpreßdruck auf die gewünschte Dicke zusammengepreßt. Diese Verfahrensweise ergibt sich aus Fig. 1. Die Wolle 1 wird in ein erstes Schalungsformteil 2 eingebracht (Verfahrensablauf a) und mit einem zweiten Schalungsformteil 3 zusammengedrückt (Pfeil P, Verfahrensablauf b).

[0034] Durch den Grad des Zusammenpressens der Stahlwolle wird der Bewehrungsgrad (Volumenanteil der Stahlwollfasern) gesteuert. Da Stahlwollfasern auch an der Oberfläche des Bauteils vorhanden sind, wird insbesondere in den Fällen, in denen das Bauteil aggressiven Medien ausgesetzt ist, Edelstahlwolle verwendet. Es ist überraschend, daß sich sogar die auf 10 bis 20 % ihres Lieferzustandes zusammengedrückten Stahlwollmatten vollständig und sicher mit Feinstbindemittelsuspensionen verfüllen lassen. Dies ist besonders erstaunlich, weil bei Fasergehalten ab etwa 6 Vol.-% die Matten so stark zusammengepreßt werden müssen, daß sich ein scheinbar undurchdringlicher Filz ergibt.

[0035] Zur möglichst vollständigen und kontrollierten Ausfüllung der Hohlräume zwischen den Schalungsteilen werden die Schalungen randlich abgedichtet und die Suspension unter Druck in die die gepreßte Stahlwollmatte aufweisende Schalung eingebracht, wobei Luftaustrittslöcher vorgesehen sind, so daß die durch die Suspension in der Schalung verdrängte Luft entweichen kann.

[0036] Dieses Verfahren wird beispielsweise und prinzipiell in Fig. 2 dargestellt. In die randlich abgedichtete Schalung 2,3 wird über einen Einlaß 4 von unten entgegen der Schwerkraft Suspension 5 eingedrückt bzw. injiziert, bis die Schalung ausgefüllt ist. Die Luft kann nach oben durch den Auslaß 6 entweichen. Nach dem Erhärten der Suspension 5 zu Zementstein wird entschalt. Das dünnwandige Bauteil besteht im wesentlichen aus Zementstein und mehreren zusammengepreßten Matten 1 aus Stahlwolle. Es weist ungewöhnlich hohe Festigkeiten, plastisches Verformungsvermögen, Arbeitsvermögen, Energieaufnahme bis zum Erreichen des Bruchzustandes und Elastizität auf, woraus resultiert, daß derartige dünne Bauteile als selbsttragendes Baumaterial verwendbar ist. Beispielsweise lassen sich Bauteile unter 10 mm Dicke herstellen, die die folgenden Eigenschaften aufweisen:

Dicke	4 bis 8 mm
Biegezugfestigkeit	bis 80 N/mm2
Druckfestigkeit	bis 70 N/mm2
Arbeitsvermögen	sehr hoch
Dichtigkeit auch gegen Wasser	sehr hoch

[0037] Es ist überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dünnwandige Bauteile herstellbar sind mit Suspensionen, die normalerweise keine hohen Biegezugfestigkeiten wegen des hohen Wasser/Zement-Verhältnisses erbringen. Es ist überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die vorgenannten Eigenschaften mit Suspensionen erzielt werden, die aufgrund ihres verleichsweise hohen Wasser/Zement-Verhältnisses normalerweise keine derartig hohen Biegezugfestigkeiten erwarten lassen. Mit SIMCON wird bei einem Stahlfasergehalt von ca. 6 Vol.-% und einem sehr geringen Wasserzementwert von < 0,4 nur etwa die Hälfte der oben genannten Biegezugfestigkeit erreicht. Aufgrund dieser überraschend hohen Festigkeit ist es möglich, dünnwandige selbsttragende Bauteile herzustellen.

[0038] Zudem ist überraschend, daß aufgrund des Injektionsverfahrens die dünnwandigen Bauteile an ihrer Oberfläche im wesentlichen aus Zementstein bestehen, während die Stahlwollfasern trotz des Anpreßdrucks der Schalung am fertigen Bauteil nur zu einem Bruchteil die Oberfläche tangieren.

[0039] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich verschiedenartige zementgebundene Formteile herstellen, die sehr dünnwandig sowie hochbewehrt sind und die darüberhinaus nahezu beliebig geformt und gegebenenfalls an der Oberfläche beliebig strukturiert werden können. Anwendungsbeispiele sind:

Platten;

Schalen;

Rohre und

Formteile mit nahezu beliebigen Querschnitten;

die als Dach- und Fassadenbekleidungen sowie zur Ummantelung oder Bekleidung zu schützender oder zu verdeckender Bauteile eingesetzt werden können.

[0040] Derartige Ummantelungen können gegebenenfalls mit mineralischen Dämmmaterialien (z.B. Schaumbeton) gefüllt werden und als hochwirksame Brandschutzbekleidung dienen. Durch entsprechende Formgebung lassen sich solche Platten-, Schalen- und Formteile erforderlichenfalls aussteifen. Um ein hohes Maß an Vorfertigung und einen hohen Rationalisierungsgrad auf der Baustelle zu erreichen, können im Fertigteilwerk hergestellte Halbschalen in ähnlicher Weise wie Kabelkanäle aus Kunststoff über die zu ummantelnden Rohre oder Stahl-, Holz- und Kunststoffbauteile gestülpt und anschließend zusammengefügt werden. Die Stoßfugen lassen sich mit handelsüblichen Materialien abdichten und die Hohlräume über Einfüllstutzen mit Isoliermaterial füllen.

[0041] Wegen der nahezu beliebigen Farb- und Formgebung sowie Oberflächenstrukturierung, insbesondere wegen der hohen Wasserdichtigkeit und der hervorragenden mechanischen Eigenschaften bietet sich der Werkstoff gemäß der Erfindung auch als Deckschicht z.B. für Sandwich-Bauteile an. Ein Beispiel für solche neuartigen Sandwich-Bauteile sind Feuerschutztüren. Aus den gleichen Gründen kommt das neue Baumaterial auch als Außenhaut für Stahlbetonbauteile in Betracht, wobei diese Außenhaut als verlorene Schalung verwendet wird. Aufgrund der werksmäßigen Herstellung des dünnwandigen Faserwerkstoffs ist auch z.B. bei Stützen- und Balkenschalungen ein hoher Grad der Vorfertigung erreichbar, wobei bereits Abstandhalter für die normale Bewehrung integriert sein können. Ein besonderer Vorteil ist, daß eine solche verlorene Schalung die Nachbehandlung des eingefüllten Stahlbetons entbehrlich macht, die Dichtigkeit erhöht, dadurch die Carbonatisierungsgeschwindigkeit herabsetzt und somit den Korrosionsschutz für den Bewehrungsstahl verbessert. Bei werksmäßig herstellten Schalelementen läßt sich die Qualität der Oberfläche weit gleichmäßiger und besser steuern als bei Ortbetonbauteilen. Das Einfärben mit teueren und in der Anwendung komplizierten Pigmenten beschränkt sich allein auf die wenige millimeterdicke Außenhaut. Eine gute mechanische Verbindung zwischen Außenhaut und eingefülltem Stahlbeton könnte durch Noppen oder geeignete Strukturierung auf der Innenseite erreicht werden.

[0042] Das erfindungsgemäße Baumaterial kommt auch als Instandssetzungsmaterial in Betracht. Es können an geschädigten Stahlbetonoberflächen komplette Deckbeschichtungen oder örtliche Ausbesserungen ausgeführt werden. Dazu werden die Fehlstellen und Hohlräume mit Stahlwollmatten ausgestopft, geschalt, abgedichtet und anschließend injiziert. Deckschichten können auch nach dem Prinzip verlorener Schalung aufgebracht und durch Injektion hinterfüllt werden. Aufgrund der niedrigen Viskosität der Suspension und der Feinheit des Bindemittels und aufgrund der Füllung der Schalung unter Druck lassen sich auch komplizierteste Oberflächenstrukturen abformen. Daher kann die Erfindung auch für die Herstellung von Reliefs und Skulpturen benutzt werden, was von besonderem Vorteil ist, wenn die herzustellenden Objekte besonderer mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind.

[0043] Das erfindungsgemäße Verfahren ist unabhängig von der Orientirung des Bauteils anwendbar; daher sind im Gegensatz zum SIMCON-Verfahren z.B. auch Anwendungen über Kopf z.B. an Bauteilunterseiten möglich.

[0044] Durch das Zusammendrücken der Stahlwollematten wird offensichtlich ein neues Produkt geschaffen, das für die Zwecke der Erfindung erst dadurch verwendbar wird. In Kombination mit den Suspensionen auf Feinstzementbasis kann die zusammengepreßte Struktur der Stahlwolle derart in Wirkverbindung mit dem erhärteten Suspensionsmaterial treten, daß ein neues Bauteil mit unerwarteten Eigenschaften entsteht.

Ansprüche

1. Faserbewehrtes, dünnwandiges Bauteil, enthaltend Metallfasern und eine Zementsteinmatrix,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zementsteinmatrix eine aus Feinstzement und hochwirksamen verflüssigern ausgebildete Feinstzementsteinmatrix (5) aufweist und in der Feinstzementsteinmatrix (5) mehrere zusammengepreßte Stahlwollmatten (1) übereinander angeordnet sind, wobei die Außenflächen des Bauteils nahezu stahlwollfaserfrei sind.

2. Bauteil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptflächen des Bauteils glatt sind und an den Oberflächen im wesentlichen Feinstzementsteinmaterial vorhanden ist.

3. Bauteil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollmatten (1) derart angeordnet sind, daß die Hauptrichtungen der Stahlwollfasern der Stahlwollmatten sich kreuzen.

4. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
einen Stahlwollmattenanteil von 2 bis 10 Volumen-%, insbesondere von 4 bis 8 Volumen-%.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch
eine Dicke von 3 bis 10 mm, insbesondere von 4 bis 8 mm.

6. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
eine Biegezugfestigkeit von 25 bis 80, insbesondere von 50 bis 75 N/mm².

7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
eine Druckfestigkeit von 30 bis 75, insbesondere von 45 bis 60 N/mm².

8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Bauteil mit Pigmenten gefärbt ist.

9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Bauteil gekrümmt ausgeformt ist.

10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Bauteil an seinen Hauptoberflächen eine Schalungsstruktur aufweist.

11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollfasern der Stahlwollmatten (1) einen mittleren Faserdurchmesser von 0,05 bis 0,20, insbesondere von 0,08 bis 0,12 mm aufweisen.

12. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollmatten (1) ein Flächengewicht von 600 bis 2000, insbesondere von 700 bis 1100 g/m² aufweisen.

13. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollfasern ein Längen/Durchmesser-Verhältnis von über 1000 aufweisen.

14. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) Mikrosilica in Mengen von 0 bis 30, insbesondere von 5 bis 15 Masse-% aufweist.

15. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) Pigmente in Mengen von 0 bis 5, insbesondere von 1 bis 3 Masse-% aufweist.

16. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) inerte Mineralstoffe in Mengen von 0 bis 70, insbesondere von 10 bis 30 Masse-% aufweist.

17. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) Quarzmehl in Mengen von 0 bis 70, insbesondere von 10 bis 30 Masse-% aufweist.

18. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) Feinstflugasche in Mengen von 0 bis 50, insbesondere von 0 bis 30 aufweist.

19. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix (5) eine Portlandzementsteinmatrix ist.

20. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Feinstzementsteinmatrix eine Hüttensandzementsteinmatrix ist.

21. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zusammengepreßten Stahlwollmatten von 3 bis 10, insbesondere von 4 bis 8 mm dick sind.

22. Verfahren zur Herstellung eines metallfaserverstärkten, dünnwandigen Bauteils, aufweisend eine Zementsteinmatrix und Stahlfasern, insbesondere eines Bauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Ausbildung einer dünnen Wandung mehrere Stahlwollmatten (1) übereinander angeordnet und in einer Schalung (2, 3) senkrecht zu ihrer jeweiligen Haupterstreckung zusammengepreßt werden und nach dem Zusammenpressen eine Suspension (5), welche Feinstzement und einen hochwirksamen Verflüssiger aufweist, in die Schalung (2, 3) und die Stahlwollmatten (1) injiziert wird, anschließend die Suspension (5) aushärten gelassen wird und danach das Bauteil aus der Schalungsform (2, 3) entschalt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
Edelstahlwollmatten (1) verwendet werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
Stahlwollmatten (1) verwendet werden, die Stahlwollfasern mit mittleren Faserdurchmessern von 0,05 bis 0,20, insbesondere von 0,08 bis 0,12 mm, aufweisen.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß
Stahlwollmatten (1) verwendet werden, die Faserlängen zwischen 20 mm und mehreren Metern, im Durchschnitt von mehreren Dezimetern aufweisen.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25,
dadurch gekennzeichnet, daß
Stahlwollmatten (1) verwendet werden, deren Fasern ein Längen/Durchmesser-Verhältnis von über 1000 aufweisen.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß
Stahlwollmatten (1) verwendet werden, die ein Flächengewicht von 600 bis 2000, insbesondere von 700 bis 1100 g/m² aufweisen.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollmatten (1) um 10 bis 20 % ihrer Dicke zusammengepreßt werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 28,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Stahlwollmatten (1) verwendet werden, wobei die Hauptrichtung der Fasern der einen Stahlwollmatte (1) gewinkelt zur Hauptrichtung der Fasern der anderen Stahlwollmatte (1) angeordnet wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Feinstzementsuspension (5) auf Basis von Hüttensand und Anreger verwendet wird.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Suspension (5) auf Feinstzementbasis auf Basis von Portlandzement verwendet wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Herstellung der Feinstzementsuspension (5) ein Feinstzement mit einer abgestuften Kornverteilung und einem Großtkorn von d₉₅ ≤ 24 µm, vorzugsweise von d₉₅ ≤ 16 µm verwendet wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Feinstzement mit einer mittleren Korngröße von d₅₀ ≤ 7 µm, insbesondere von ≤ 5 µm verwendet wird.

34. Verfahren nach Anspruch 33,
dadurch gekennzeichnet, daß
Mikrosilica, insbesondere in Form einer Dispersion, zugemischt wird.

35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Pigment zugemischt wird.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Mineralstoff mit gleicher oder größerer Feinheit der Feinstzemente zugemischt wird.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36,
dadurch gekennzeichnet, daß
als hochwirksamer Verflüssiger Naphtalinsulfonat verwendet wird.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Superverflüssiger ein Polycarboxylat verwendet wird.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Herstellung der Suspension (5) auf Feinstzementbasis die folgenden Zusammensetzungen verwendet werden:

Feinstzement	30 bis 100, insbesondere 50 bis 80 Masse-%;
Verflüssiger bzw. Fließmittel (flüssig)	0,1 bis 5, insbesondere 0,5 bis 4,0 Masse-%;
Verflüssiger bzw. Fließmittel (pulverförmig)	0,1 bis 2,5, insbesondere 0,5 bis 1,5 Masse-%;
Mikrosilica (Slurry)	0 bis 30, insbesondere 5 bis 15 Masse-%;
Pigmente (pulverförmig)	0 bis 5, insbesondere 1 bis 3 Masse-%;
inerte Mineralstoffe	0 bis 70, insbesondere 10 bis 30 Masse-%;
Feinstflugasche	0 bis 50, insbesondere 10 bis 30 Masse-%;

bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 39,
dadurch gekennzeichnet, daß
Suspensionen (5) verwendet werden, die einen Wasser-/Feststoff-Wert von 0,4 bis 0,6 aufweisen.

41. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 40,
dadurch gekennzeichnet, daß
Suspensionen (5) verwendet werden, die eine Konsistenz, gemessen als Auslaufzeit nach Marsh, von 35 bis 75 Sekunden aufweisen.

42. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 41,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Herstellung der Suspensionen (5) die benötigte Wassermenge in einem Mischgefäß vorgelegt und unter Mischen der Verflüssiger oder Fließmittel zugegeben wird, wonach anschließend die Zugabe der zuvor abgewogenen Trockenstoffe erfolgt und die Mischung weitergemischt und dabei homogenisiert wird.

43. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 42,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlwollmatten (1) zwischen einer abgedichteten Schalung (2, 3) zusammengepreßt werden und die Feinstzementsuspension (5) unter Druck in die Schalung (2, 3) injiziert wird, wobei ein Luftauslaß (6) vorgesehen ist, so daß die Luft aus dem Schalungsraum während der Injektion entweichen kann.

44. Verfahren nach Anspruch 43,
dadurch gekennzeichnet, daß
entgegen der Schwerkraft injiziert wird.

45. Verfahren nach einem der Anspüche 22 bis 44, insbesondere nach Anspruch 44 oder 45,
dadurch gekennzeichnet, daß
Bauteile einer Dicke ≤ 10 mm hergestellt werden.

46. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 22 bis 43 als Dach- und/oder Fassaden- und/oder Wandbekleidung.

47. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 als Ummantelung oder Bekleidung zu schützender oder zu verdekkender Bauteile.

48. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 in Form von Halbschalen zur Herstellung und Ummantelung von Kanälen, Rohren oder dergleichen.

49. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 als Sandwich-Elemente zur Herstellung von Feuerschutztüren.

50. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 als Außenhaut für Stahlbetonbauteile.

51. Verwendung nach Anspruch 50,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenhaut eine verlorene Schalung ist.

52. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 als verlorene Schalung.

53. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 als Instandsetzungsmaterial, wobei Fehlstellen und/oder Hohlräume in geschädigten Betonoberflächenbereichen mit mindestens einer Stahlwollmatte ausgestopft wird, wobei die Matte gepreßt wird und anschließend geschalt, abgedichtet und die Suspension injiziert wird.

54. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 21, hergestellt nach einem der Ansprüche 22 bis 43 zum Abformen komplizierter Oberflächenstrukturen.

Revendications

1. Composant à parois minces armés de fibres, contenant des fibres métalliques et une matrice en ciment durci, caractérisé en ce que la matrice de ciment durci présente une matrice (5) en ciment très fin durci réalisée à partir de ciment très fins et de fluidifiants très efficaces, et en ce que plusieurs mats (1) de laine d'acier comprimés sont disposés les uns au-dessus des autres dans la matrice (5) de ciment très fin durci, les surfaces extérieures du composant étant pratiquement exemptes de fibres de laine d'acier.

2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces principales du composant sont lisses et en ce que sur les surfaces n'existe essentiellement que du matériau de ciment très fin durci.

3. Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les mats (1) de laine d'acier sont disposés de telle sorte que les directions principales des fibres de laine d'acier des mats de laine d'acier se croisent.

4. Composant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par une teneur en mat de laine d'acier comprise entre 2 et 10 % en volume, en particulier entre 4 et 8 % en volume.

5. Composant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par une épaisseur de 3 à 10 mm, en particulier de 4 à 8 mm.

6. Composant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par une résistance à la traction sous flexion de 25 à 80, en particulier de 50 à 75 N/mm².

7. Composant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par une résistance à la compression de 30 à 75, en particulier de 45 à 60 N/mm².

8. Composant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le composant est coloré par des pigments.

9. Composant selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les composants présentent une forme courbe.

10. Composant selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le composant présente une structure de coffrage sur ses surfaces principales.

11. Composant selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les fibres de laine d'acier des mats de laine d'acier (1) présentent un diamètre moyen de fibres de 0,05 à 0,20, en particulier de 0,08 à 0,12 mm.

12. Composant selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les mats (1) de laine d'acier présentent un poids par unité de surface de 600 à 2 000, en particulier de 700 à 1 100 g/m².

13. Composant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les fibres de laine d'acier présentent un rapport entre leur longueur et leur diamètre supérieur à 1 000.

14. Composant selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci présente de la microsilice en quantité de 0 à 30, en particulier de 5 à 15 % en masse.

15. Composant selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci présente des pigments en quantité de 0 à 5, en particulier de 1 à 3 % en masse.

16. Composant selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci présente des matières minérales en quantité de 0 à 70, en particulier de 10 à 30 % en masse.

17. Composant selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci présente durci présente du quartz broyé en quantité de 0 à 70, en particulier de 10 à 30 % en masse.

18. Composant selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci présente des cendres volantes très fines en quantité de 0 à 50, en particulier de 0 à 30.

19. Composant selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la matrice (5) en ciment très fin durci est une matrice de ciment Portland durci.

20. Composant selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la matrice en ciment très fin durci est une matrice de ciment de sable de laitier durci.

21. Composant selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que les mats de laine d'acier comprimés présentent une épaisseur de 3 à 10, en particulier de 4 à 8 mm.

22. Procédé pour la fabrication d'un composant en paroi mince renforcé par fibres métalliques, qui présente une matrice en ciment durci et des fibres d'acier, en particulier d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que pour former une paroi mince, plusieurs mats (1) de laine d'acier sont disposés les uns au-dessus des autres et sont comprimés dans un coffrage (2, 3) perpendiculairement à leur extension principale, et en ce qu'après la compression, une suspension (5) qui présente du ciment très fin et un fluidifiant très efficace est injectée dans le coffrage (2, 3) et dans les mats (1) de laine d'acier, la suspension (5) étant ensuite durcie et le composant étant enfin décoffré du moule de coffrage (2, 3).

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'on utilise des mats (1) en laine d'acier inoxydable.

24. Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que l'on utilise des mats (1) en laine d'acier qui présente des fibres de laine d'acier d'un diamètre moyen de 0,05 à 0,20, en particulier de 0,08 à 0,12 mm.

25. Procédé selon l'une des revendications 24 à 26, caractérisé en ce que l'on utilise des mats (1) en laine d'acier qui présentent des fibres d'une longueur comprise 20 mm et plusieurs mètres, et en moyenne de plusieurs décimètres.

26. Procédé selon l'une des revendications 22 à 25, caractérisé en ce que l'on utilise des mats (1) en laine d'acier dont les fibres présentent un rapport entre la longueur et le diamètre supérieur à 1 000.

27. Procédé selon l'une des revendications 22 à 26, caractérisé en ce que l'on utilise des mats (1) de laine d'acier qui présentent un poids par unité de surface de 600 à 2 000, en particulier de 700 à 1 100 g/m².

28. Procédé selon l'une des revendications 22 à 27, caractérisé en ce que les mats (1) de laine d'acier sont comprimés jusqu'à 10 à 20 % de leur épaisseur.

29. Procédé selon l'une des revendications 22 à 28, caractérisé en ce que l'on utilise deux mats (1) de laine d'acier, la direction principale des fibres de l'un des mats (1) de laine d'acier formant un angle par rapport à la direction principale des fibres de l'autre mat (1) de laine d'acier.

30. Procédé selon l'une des revendications 22 à 29, caractérisé en ce que la suspension (5) de ciment très fin utilisée est à base de sable de laitier et d'activateurs.

31. Procédé selon l'une des revendications 22 à 30, caractérisé en ce que l'on utilise une suspension (5) à base de ciment très fin à base de ciment Portland.

32. Procédé selon l'une des revendications 22 à 31, caractérisé en ce que pour préparer la suspension (5) de ciment très fin, on utilise un ciment qui présente une granulométrie étagée et des plus grands grains avec d₉₅ ≤ 24 µm, de préférence de d₉₅ ≤ 16 µm.

33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que l'on utilise un ciment très fin qui présente une granulométrie moyenne d₅₀ ≤ 7 µm, en particulier ≤ 5 µm.

34. Procédé selon la revendication 33, caractérisé en ce que l'on ajoute de la microsilice, en particulier sous forme d'une dispersion.

35. Procédé selon la revendication 33 ou 34, caractérisé en ce qu'on ajoute un pigment.

36. Procédé selon l'une des revendications 33 à 35, caractérisé en ce que l'on ajoute une matière minérale qui présente une finesse identique ou plus grande que celle du ciment très fin.

37. Procédé selon l'une des revendications 33 à 36, caractérisé en ce que l'on utilise du sulphonate de naphtaline comme fluidifiant très efficace.

38. Procédé selon l'une des revendications 33 à 37, caractérisé en ce que l'on utilise un polycarboxylate comme super fluidifiant.

39. Procédé selon l'une des revendications 22 à 38, caractérisé en ce que pour préparer la suspension (5) à base de ciment très fin, on utilise des compositions suivantes :

Ciment très fin	30 à 100, en particulier 50 à 80 % en masse
Fluidifiant ou agent d'écoulement (liquide)	0,1 à 5, en particulier 0,5 à 4,0 % en masse
Fluidifiant ou agent d'écoulement (poudreux)	0,1 à 2,5, en particulier 0,5 à 1,5 % en masse
Microsilice (boue)	0 à 30, en particulier 5 à 15 % en masse
Pigment (poudreux)	0 à 5, en particulier 1 à 3 % en masse
Matières minérales inertes	0 à 70, en particulier 10 à 30 % en masse
Très fines cendres volantes	0 à 50, en particulier 10 à 30 % en masse

calculées par rapport à la teneur en solides de la suspension.

40. Procédé selon l'une des revendications 22 à 39, caractérisé en ce que l'on utilise des suspensions (5) qui présentent un rapport entre l'eau et les solides de 0,4 à 0,6.

41. Procédé selon l'une des revendications 22 à 40, caractérisé en ce que l'on utilise des suspensions (5) qui présentent une consistance, mesurée en tant que durée d'écoulement selon Marsh, de 35 à 75 secondes.

42. Procédé selon l'une des revendications 22 à 41, caractérisé en ce que pour préparer les suspensions (5), on place d'abord la quantité d'eau nécessaire dans un récipient de mélange, et on ajoute en mélangeant le fluidifiant ou l'agent d'écoulement, on effectue ensuite l'addition des matières sèches préalablement pesées, le mélange étant poursuivi et ainsi homogénéisé.

43. Procédé selon l'une des revendications 22 à 42, caractérisé en ce que les mats (1) de laine d'acier sont comprimées entre un coffrage (2, 3) rendue étanche, et la suspension (5) de ciment très fin est injecté sous pression dans le coffrage (2, 3), une sortie d'air (6) étant prévue de manière à permettre à l'air de s'échapper hors de l'espace du coffrage pendant l'injection.

44. Procédé selon la revendication 43, caractérisé en ce que l'on réalise l'injection en opposition à la force de la pesanteur.

45. Procédé selon l'une des revendications 22 à 44, en particulier selon la revendication 44 ou 45, caractérisé en ce que l'on prépare des composants d'une épaisseur ≤ 10 mm.

46. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une ou plusieurs des revendications 22 à 43, comme revêtement de toiture et/ou de façade et/ou de parois.

47. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, comme enveloppe ou revêtement de composants à protéger ou à recouvrir.

48. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, sous la forme de demi-coquilles pour la réalisation et le recouvrement de canaux, de tubes ou similaires.

49. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, comme élément sandwich pour la fabrication de portes anti-feu.

50. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, comme peau extérieure pour les composants en béton armé.

51. Utilisation selon la revendication 50, caractérisée en ce que la peau extérieure est un coffrage perdu.

52. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, comme coffrage perdu.

53. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, comme matériau de réparation, les endroits défectueux et/ou les espaces creux dans les zones endommagées de la surface du béton étant remplis d'au moins un mat de laine d'acier, le mat étant comprimé et ensuite coffré, le coffrage étant rendu étanche et la suspension y étant injectée.

54. Utilisation d'un composant selon l'une des revendications 1 à 21, préparé selon l'une des revendications 22 à 43, pour la formation de structures de surface complexes.

Claims

1. Fibre-reinforced, thin-walled component comprising metal fibres and a cement matrix, characterized in that the cement matrix comprises a superfine cement matrix (5) formed from superfine cement and highly effective fluidizers, and a plurality of superposed, compressed steel wool mats (1) are present in the superfine cement matrix (5), with the outer surfaces of the component being virtually free of steel wool fibres.

2. Component according to Claim 1, characterized in that the main surfaces of the component are smooth and essentially superfine cement material is present on the surfaces.

3. Component according to Claim 2, characterized in that the steel wool mats (1) are arranged so that the main directions of the steel wool fibres of the steel wool mats cross.

4. Component according to any of Claims 1 to 3, characterized by a content of steel wool mats of from 2 to 10% by volume, in particular from 4 to 8% by volume.

5. Component according to any of Claims 1 to 4, characterized by a thickness of from 3 to 10 mm, in particular from 4 to 8 mm.

6. Component according to any of Claims 1 to 5, characterized by a bending tensile strength of from 25 to 80 N/mm², in particular from 50 to 75 N/mm².

7. Component according to any of Claims 1 to 6, characterized by a compressive strength of from 30 to 75 N/mm², in particular from 45 to 60 N/mm².

8. Component according to any of Claims 1 to 7, characterized in that the component is coloured by means of pigments.

9. Component according to any of Claims 1 to 8, characterized in that the component has a curved shape.

10. Component according to any of Claims 1 to 9, characterized in that the component has a shuttering structure on its main surfaces.

11. Component according to any of Claims 1 to 10, characterized in that the steel wool fibres of the steel wool mats (1) have a mean fibre diameter of from 0.05 to 0.20 mm, in particular from 0.08 to 0.12 mm.

12. Component according to any of Claims 1 to 11, characterized in that the steel wool mats (1) have a weight per unit area of from 600 to 2000 g/m², in particular from 700 to 1100 g/m².

13. Component according to any of Claims 1 to 12, characterized in that the steel wool fibres have a length/diameter ratio of over 1000.

14. Component according to any of Claims 1 to 13, characterized in that the superfine cement matrix (5) comprises microsilica in amounts of from 0 to 30% by mass, in particular from 5 to 15% by mass.

15. Component according to any of Claims 1 to 14, characterized in that the superfine cement matrix (5) comprises pigments in amounts of from 0 to 5% by mass, in particular from 1 to 3% by mass.

16. Component according to any of Claims 1 to 15, characterized in that the superfine cement matrix (5) comprises inert mineral materials in amounts of from 0 to 70% by mass, in particular from 10 to 30% by mass.

17. Component according to any of Claims 1 to 16, characterized in that the superfine cement matrix (5) comprises quartz flour in amounts of from 0 to 70% by mass, in particular from 10 to 30% by mass.

18. Component according to any of Claims 1 to 17, characterized in that the superfine cement matrix (5) comprises superfine fly ash in amounts of from 0 to 50, in particular from 0 to 30% by mass.

19. Component according to any of Claims 1 to 18, characterized in that the superfine cement matrix (5) is a portland cement matrix.

20. Component according to any of Claims 1 to 19, characterized in that the superfine cement matrix is a slag cement matrix.

21. Component according to any of Claims 1 to 20, characterized in that the compressed steel wool mats are from 3 to 10 mm thick, in particular from 4 to 8 mm thick.

22. Process for producing a thin-walled component reinforced with metal fibres, comprising a cement matrix and steel fibres, in particular a component according to one or more of Claims 1 to 21, characterized in that to form a thin wall a plurality of steel wool mats (1) are superposed and compressed perpendicular to their respective main elongation in shuttering (2, 3) and, after compression, a suspension (5) comprising superfine cement and a highly effective fluidizer is injected into the shuttering (2, 3) and the steel wool mats (1), the suspension (5) is subsequently allowed to cure and the component is then removed from the shuttering mould (2, 3).

23. Process according to Claim 22, characterized in that stainless steel wool mats (1) are used.

24. Process according to Claim 22 or 23, characterized in that steel wool mats (1) in which the steel wool fibres have mean fibre diameters of from 0.05 to 0.20 mm, in particular from 0.08 to 0.12 mm, are used.

25. Process according to any of Claims 22 to 24, characterized in that steel wool mats (1) in which the fibre lengths are from 20 mm to a plurality of metres, on average a plurality of decimetres, are used.

26. Process according to any of Claims 22 to 25, characterized in that steel wool mats (1) whose fibres have a length/diameter ratio of over 1000 are used.

27. Process according to any of Claims 22 to 26, characterized in that steel wool mats (1) having a weight per unit area of from 600 to 2000 g/m², in particular from 700 to 1100 g/m², are used.

28. Process according to any of Claims 22 to 27, characterized in that the steel wool mats (1) are compressed by from 10 to 20% of their thickness.

29. Process according to any of Claims 22 to 28, characterized in that two steel wool mats (1) are used and the main direction of the fibres of one steel wool mat (1) is at an angle to the main direction of the fibres of the other steel wool mat (1).

30. Process according to any of Claims 22 to 29, characterized in that a superfine cement suspension (5) based on slag sand and activators is used.

31. Process according to any of Claims 22 to 30, characterized in that a suspension (5) based on superfine cement on the basis of portland cement is used.

32. Process according to any of Claims 22 to 31, characterized in that a superfine cement having a gradated particle size distribution and a d₉₅ of ≤ 24 µm, preferably ≤ 16 µm, is used for producing the superfine cement suspension (5).

33. Process according to Claim 32, characterized in that a superfine cement having a mean particle size d₅₀ of ≤ 7 µm, in particular ≤ 5 µm, is used.

34. Process according to Claim 33, characterized in that microsilica, particularly in the form of a dispersion, is mixed in.

35. Process according to Claim 33 or 34, characterized in that a pigment is mixed in.

36. Process according to any of Claims 33 to 35, characterized in that a mineral material having the same fineness as or a greater fineness than the superfine cements is mixed in.

37. Process according to any of Claims 33 to 36, characterized in that naphthalenesulphonate is used as highly effective fluidizer.

38. Process according to any of Claims 33 to 37, characterized in that a polycarboxylate is used as superfluidizer.

39. Process according to any of Claims 22 to 38, characterized in that the following compositions are used for producing the suspension (5) based on superfine cement:

Superfine cement	From 30 to 100% by mass, in particular from 50 to 80% by mass;
Fluidizer or flow improver (liquid)	from 0.1 to 5% by mass, in particular from 0.5 to 4.0% by mass;
Fluidizer or flow improver (pulverulent)	from 0.1 to 2.5% by mass, improver in particular from 0.5 to 1.5% by mass;
Microsilica (slurry)	from 0 to 30% by mass, in particular from 5 to 15% by mass;
Pigments (pulverulent)	from 0 to 5% by mass, in particular from 1 to 3% by mass;
Inert mineral materials	from 0 to 70% by mass, in particular from 10 to 30% by mass;
Superfine fly ash	from 0 to 50% by mass, in particular from 10 to 30% by mass;

based on the solids content of the suspension.

40. Process according to any of Claims 22 to 39, characterized in that suspensions (5) having a water/solids ratio of from 0.4 to 0.6 are used.

41. Process according to any of Claims 22 to 40, characterized in that suspensions (5) having a consistency, measured as the Marsh outflow time, of from 35 to 75 seconds are used.

42. Process according to any of Claims 22 to 41, characterized in that the suspensions (5) are produced by placing the amount of water required in a mixing vessel and adding the fluidizer or flow improver while mixing, then adding the previously weighed out dry materials and continuing to mix and thus homogenize the mixture.

43. Process according to any of Claims 22 to 42, characterized in that the steel wool mats (1) are compressed between sealed shuttering (2, 3) and the superfine cement suspension (5) is injected under pressure into the shuttering (2, 3), with an air outlet (6) being provided so that the air can escape from the space within the shuttering during injection.

44. Process according to Claim 43, characterized in that injection is carried out in a direction opposite to that of gravity.

45. Process according to any of Claims 22 to 44, in particular according to Claim 44 or 45, characterized in that components having a thickness of ≤ 10 mm are produced.

46. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to one or more of Claims 22 to 43 as roof and/or exterior wall and/or wall cladding.

47. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 as sheathing or cladding for components to be protected or to be covered.

48. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 in the form of half shells for producing and sheathing channels, pipes or the like.

49. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 as a sandwich element for producing fire doors.

50. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 as external skin for steel-reinforced concrete components.

51. Use according to Claim 50, characterized in that the external skin is lost shuttering.

52. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 as lost shuttering.

53. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 as repair material, wherein faulty areas and/or hollows in damaged concrete surfaces are stuffed with at least one steel wool mat, the mat is compressed and subsequently shuttered, sealed and the suspension is injected.

54. Use of a component according to any of Claims 1 to 21 and produced according to any of Claims 22 to 43 for moulding complicated surface structures.

Zeichnung