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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Glasfaserverbundstab als Bewehrung für Bauteile aus Zementbeton, wobei Glasfasern zur Ausbildung eines stabförmigen Kerns in eine Matrix aus Polyester eingegossen sind.
Glasfaserverbundstäbe als Bewehrung und insbesondere Kunststoff-gebundene Glasfaserverbundstäbe als Bewehrungsmaterialien sind seit längerer Zeit bekannt, wobei bei Einsatz von derartigen Verbundstäben meist das Problem besteht, dass eine Haftung zwischen dem Bewehrungsstab und dem Beton relativ gering ist und aufgrund der geringen Bindekraft zwischen Beton und Kunststoffverbundstab die exzellenten Eigenschaften einer Kunststoffbewehrung nicht bzw. nur geringfügig zum Tragen kommen können, da die Stäbe aufgrund ihrer zu geringen Haftung ihre Leistungsfähigkeit nicht entwickeln können.
Darüber hinaus waren viele Kunststoffbewehrungen, die in der Vergangenheit eingesetzt wurden, aus Polyestern gefertigt, was zu einer Verseifung des Betons führt, wodurch die Lebensdauer der Bewehrung und des Gesamtbauwerks stark herabgesetzt ist.
Aus der EP-A 0 438 809 ist ein Armierungselement aus Kunststoff für die Armierung von Baustoffen oder dgl. bekannt geworden, das aus einer profilierten Faser endlicher Länge aus extrudierbaren Kunststoffen für die Armierung von Baustoffen oder KunstharzVerbundmaterialien oder dgl. besteht, wobei das Armierungselement aus einem extrudierten, hochverstrickten Monofil auf Basis von Propylen hergestellt ist und rillenartige Profilierungen aufweist.
Aus der EP-A 0 628 674 ist ein faserverstärkter Kunststoffstab bekannt geworden, welcher aus einem Kern und einem Oberflächenmaterial besteht, wobei der Kern aus einer hochfesten, kontinuierlichen Faser gebildet ist und das Oberflächenmaterial aus einer Polypropylenfaser hergestellt ist.
Aus der DE-A 38 01 105 ist eine Bewehrungsmatte bekannt geworden, bei der einander kreuzende Glasfaserbündel mit einer Alkaliresistenz-Ummantelung aus Kunststoff versehen sind.
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Schliesslich beschreibt die EP-A 0 199 348 einen strukturierten Stab für die Verstärkung von Beton- bzw. Zementmaterialien, bestehend aus einem nicht metallischen, nicht elektrisch leitfähigen, zylindrischen Kern, bestehend aus einer Mehrzahl von kontinuierlichen Fasern und einem thermohärtenden Harz und strukturgebenden Mitteln, die aus kontinuierlichen Fasern gebildet sind, die helixartig um diesen Kern gewickelt sind und mit einem thermohärtenden Harz imprägniert sind, wodurch eine bessere Verankerung im Beton bzw. Zement erzielt werden soll.
Weiters ist der EP-A 0 560 362 eine faserverstärkte Kunststoffverstärkung für Beton bekannt geworden, bestehend aus einem Matrixharz und Verstärkungsfasern, wobei die Oberfläche dieses Verstärkungsstabs profiliert ausgebildet ist, um eine bessere Verankerung im Beton bzw. Zement zu erreichen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Glasfaserverbundstab zur Verfügung zu stellen, bei welchem neben einer Strukturierung der Oberfläche ein vollständiger Überzug des stabförmigen Kerns erzielt wird, um sowohl eine exzellente Verankerung des Bewehrungsstabs im Beton zu erzielen als auch neben einer guten Verbundwirkung eine hohe Zugfestigkeit zu erreichen.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der stabförmige Kern mit einer vollflächigen Ummantelung aus alkaliresistentem Kunststoff versehen ist. Dadurch, dass der stabförmige Kern mit einer vollflächigen Ummantelung aus alkaliresistentem Kunststoff versehen ist, kann der stabförmige Kern gemeinsam mit seiner Armierung aus einem beliebigen Material gefertigt werden, das sich durch extrem gute Zugfestigkeit bzw. hohe E-Module auszeichnet, so dass eine exzellente Bewehrung erreicht werden kann. Durch Ummantelung mit alkaliresistentem Kunststoff wird eine Verseifung des Betons vermieden und durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene, vollflächige Ummantelung, wird eine dauerhafte Bewehrung für Zementbeton zur Verfügung gestellt.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Ummantelung aus einem Epoxidharz, insbesondere amingehärtetem
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Epoxidharz, oder polymerisationsgehärteten Kunststoffen, wie Methacrylharz, gebildet. Durch Verwendung von Epoxidharzen für die Ummantelung wird eine dauerhafte Ummantelung zur Verfügung gestellt, die aus einem leicht und gut verarbeitbaren Material gebildet ist.
Gemäss einer weiters bevorzugten Weiterbildung wird die Ummantelung spiralförmig um den stabförmigen Kern gewickelt, wodurch ein Bewehrungsstab gebildet wird, der eine strukturierte Oberfläche aufweist, so dass durch die Ausbildung dieser strukturierten Oberfläche ein noch besserer Verbund mit dem Zementbeton erzielt werden kann, so dass ein Gleiten des Bewehrungsstabs im Beton mit Sicherheit hintangehalten wird. Erfindungsgemäss kann die Ummantelung spiralförmige Einschnürungen oder Erhöhungen aufweisen, welche ebenfalls durch ein spezielles Wickelverfahren der Ummantelung ausgebildet werden können, wodurch eine noch bessere Verbundwirkung zwischen dem Zementbeton und der Bewehrung sichergestellt wird und eine noch dauerhaftere und sicherere Verankerung des Bewehrungsstabs im Beton gewährleistet wird.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist der Glasfaserverbundstab derart ausgebildet, dass zusätzlich in Längsrichtung des Stabes rippenartige Erhöhungen vorgesehen sind. Durch das zusätzliche Vorsehen von in Längsrichtung des Stabes angeordneten, rippenartigen Erhöhungen kann auch eine Verdrehung der Bewehrung in dem Zementbeton mit Sicherheit vermieden werden, so dass eine bedeutende Verbesserung der Langlebigkeit von Bauten bzw. Bauteilen erzielt werden kann, die auch gegenüber Erschütterungen, wie beispielsweise Vibrationen durch den Strassenverkehr, Erdbeben und dgl., eine hohe Resistenz aufweisen, da bekanntermassen Kunststoffbewehrungsstäbe einen geringeren E-Modul als Stahl aufweisen und sie somit deutlich elastischer sind. Durch diese Elastizität wird eine höhere Erschütterungsfestigkeit eines Bauwerks zur Verfügung gestellt.
Um eine weitere Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen dem Zementbeton und dem Bewehrungsstab sicherzustellen, ist die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass in bzw. auf die Ummantelung
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inerte, körnige Materialien, insbesondere Quarzsand oder Glasteilchen, eingebettet bzw. aufgebracht sind. Durch das Aufbringen bzw. Einbringen von Quarzsand bzw. Glasteilchen in die Ummantelung wird eine aufgerauhte, unebene Oberfläche geschaffen, durch die eine weitere Verbesserung der Haftfähigkeit erzielt werden kann.
Dadurch, dass Quarzsand oder Glas als Materialien für die Einbettung in die Ummantelung verwendet werden, werden Materialien in den Bewehrungsstab eingebracht, die üblicherweise im Zementbeton ebenfalls enthalten sind, so dass insbesondere die Aussenhaut des Bewehrungsstabes und der Zementbeton ähnlichere physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen, wodurch eine noch bessere Verträglichkeit zwischen Beton und Bewehrungsstab sichergestellt werden kann.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung weisen die körnigen Materialien eine Korngrösse von 0, 01 mm bis 2 mm, insbesondere 0, 02 mm bis 1 mm, auf, so dass die Erhöhungen bzw. Unebenheiten an der Oberfläche des Bewehrungsstabes deutlich sichtbar und spürbar sind, um eine exzellente Verankerung des Bewehrungsstabes im Beton sicherzustellen. Durch Ausbildung der Schichtdicke der Ummantelung mit 0, 01 mm bis 2 mm, insbesondere 0, 02 mm bis 0, 05 mm, wie dies einer weiters bevorzugten Ausbildung der Erfindung entspricht, wird sichergestellt, dass die Ummantelung vollflächig bleibt und nicht zerstört wird, so dass eine Verseifung des Betons nicht stattfinden kann, und dass darüber hinaus die in diese Ummantelung eingebetteten Quarz-bzw. Glasteilchen deutlich erhaben über die Ummantelung vorstehen.
Die Glasfaserverbundstäbe gemäss der Erfindung haben sich als besonders geeignet für Betonteile erwiesen, bei welchen keine Korrosion stattfinden darf, beispielsweise Beton, der der Witterung und insbesondere winterlichen Bedingungen ausgesetzt ist, wie Beton in Strassen- und Brückenoberflächen, auf welche beispielswiese im Winter enteisende Salze aufgebracht werden. Analoges gilt für Dämme, Gebäude und Bauten nahe am Meer bzw. Wasser, chemische Anlagen, Kläranlagen, Pipelines und dgl.
Darüber hinaus ist durch die Tatsache, dass die Bewehrungsstäbe vollständig metallfrei sind,
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ein elektrischer Isolator zur Verfügung gestellt, so dass auch ein Einsatz in Spitälern, Flughafen-Towern, Transformatoren usw. günstigerweise ins Auge gefasst werden kann, da keine elektrische Leitfähigkeit durch die Bewehrungsstäbe gegeben kann und darüber hinaus Bewehrungen aus Kunststoff transparent für Magnetfelder sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, in welchen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Bewehrungsstabs gemäss der Erfindung ist ; Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Bewehrungsstab gemäss Fig. l darstellt ; und Fig. 3 eine Seitenansicht eines weiteren Bewehrungsstabes gemäss der Erfindung darstellt, welcher zusätzliche, rippenartige Erhöhungen aufweist.
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein ein Bewehrungsstab bezeichnet, bei welchen um einen Kern 2 spiralförmig eine Aussenummantelung 3 gewickelt ist, wobei in die spiralförmig gewickelte Aussenummantelung 3 Sand- bzw. Glasteilchen 4 eingebettet sind, die teilweise erhaben über die Oberfläche der Ummantelung 3 vorragen, um einen besseren Haftverbund mit einem in eingebautem Zustand umgebenden Beton sicherzustellen. Im Inneren des Bewehrungsstabes 1 ist in dem Kunststoffkern 2 ein Faserbündel 5, insbesondere ein Glasfaserbündel, eingebettet, wobei die Glasfasern nicht dicht gepackt sind, sondern mit Hilfe ihrer Kunststoff-Ummantelung verbunden sind, um ein Gleiten der Fasern im Inneren des Bewehrungsstabes 1 mit Sicherheit hintanzuhalten.
In Fig. 2 sind die Bezugszeichen von Fig. 1 beibehalten, wobei die spiralförmige Wicklung der Ummantelung 3 deutlich erkennbar ist. In den Bereichen, wo sich die Bahnen der spiraligen Ummantelung 3 überlappen, sind Erhöhungen 6 bzw. danebenliegende Einschnürungen 7, die durch das Anpressen der Ummantelung 3 um den Kern 2 des Bewehrungsstabs 1 gebildet werden, deutlich sichtbar.
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In Fig. 3 sind wiederum die Bezugszeichen von Fig. 1 beibehalten, wobei zusätzlich zu den Erhöhungen und Einschnürungen 6 bzw. 7 rippenartige Erhöhungen 8 an der Oberfläche des Bewehrungsstabes 1 vorgesehen sind, wobei die rippenartigen Erhöhungen 8 durch Pressen des Kerns 2 des Bewehrungsstabes 1 vor der Ummantelung mit dem Material 3 ausgebildet werden. Durch eine derartige Ausbildung der rippenartigen Erhöhungen 8 an dem Kern 2 einerseits eine weitere Verbesserung der Anhaftung der Ummantelung 3 an dem Kern 2 des Bewehrungsstabes 1 und andererseits eine weitere Verbesserung der Haftfähigkeit und des Verbunds zwischen dem Beton und dem Bewehrungsstab 1 sichergestellt werden.
Bewehrungsstäbe gemäss der vorliegenden Erfindung weisen beispielsweise folgende physikalisch-chemische Eigenschaften auf :
EMI6.1
<tb>
<tb> Durchmesser <SEP> Querschnitt <SEP> Zugfestigkeit <SEP> E-Modul
<tb> 7, <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> 44, <SEP> 15 <SEP> mm2 <SEP> 900 <SEP> N/mm2 <SEP> 60 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb> 10 <SEP> mm <SEP> 78, <SEP> 50 <SEP> mm2 <SEP> 900 <SEP> N/mm2 <SEP> 50 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb> 12 <SEP> mm <SEP> 113 <SEP> mm2 <SEP> 800 <SEP> N/mm2 <SEP> 50 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb> 15 <SEP> mm <SEP> 176, <SEP> 65 <SEP> mm2 <SEP> 700 <SEP> N/mm2 <SEP> 60 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb> 20 <SEP> mm <SEP> 314 <SEP> mm2 <SEP> 660 <SEP> N/mm2 <SEP> 60 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb> 25 <SEP> mm <SEP> 490, <SEP> 63 <SEP> mm2 <SEP> 660 <SEP> N/mm2 <SEP> 50 <SEP> 000 <SEP> N/mm2
<tb>
Neben der Tatsache,
dass diese Eigenschaften im Bereich von üblichen Stahlbewehrungen liegen, weist der Kunststoff-Bewehrungs- stab gemäss der Erfindung nur 25 % des Gewichts eines vergleichbaren Bewehrungsstabs aus Stahl auf und ist somit deutlich leichter, ist resistent gegenüber ionischen Substanzen, wie insbesondere Chloriden, und weiteren chemischen Angriffen und aufgrund der Tatsache, dass es sich um einen elektrischen Nichtleiter handelt, transparent für Radiofrequenzen und Magnetfelder.