DE19917126A1 - Bewehrungsstab - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bewehrungsstab, der insbesondere zur wärmegedämmten Kraftübertragung zwischen zwei vorzugsweise aus Beton hergestellten Bauteilen dient, wobei der Bewehrungsstab aus faserverstärktem Kunststoff besteht und auf einer Außenseite eine metallische Umhüllung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewehrungsstab, der insbesondere zur wärme­ gedämmten Kraftübertragung zwischen zwei vorzugsweise aus Beton her­ gestellten Bauteilen dient, wobei der Bewehrungsstab aus faserverstärk­ tem Kunststoff besteht. Bewehrungsstäbe werden beispielsweise zusam­ men mit einem von den Bewehrungsstäben durchquerten Isolierkörper in Bauteilfugen eingesetzt, um neben einer Kraftübertragung auch eine aus­ reichende Wärmedämmung zu erzielen.

Bezüglich derartiger Kunststoffbewehrungsstäbe wurden in der Vergan­ genheit verstärkt Untersuchungen angestellt, um für bestimmte Anwen­ dungsfälle eine Alternative neben den herkömmlichen aus Betonstahl oder Edelstahl bestehenden Metallstäben zu schaffen. Ein wesentlicher Anreiz für Versuche mit Kunststoffbewehrungsstäben liegt in der geringeren Wär­ meleitfähigkeit bestimmter Kunststoffe (etwa Polyester, Vinylester etc.); auch lassen sich durch verschiedene Fasertypen wie etwa Glas-, Aramid- und andere Fasern die Zugfestigkeit und somit die Stabilität des Beweh­ rungsstabs sehr genau dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen.

Ein wesentliches Problem der bekannten Kunststoffstäbe liegt jedoch dar­ in, daß diese zwar im Fugenbereich zwischen zwei Betonbauteilen ent­ sprechend den üblicherweise dort eingebauten Edelstahlstäben korrosi­ onsbeständig sind, allerdings werden die verwendeten Fasern in den vom Beton beaufschlagten Bereichen durch das dort vorherrschende alkalische Milieu angegriffen, so daß sie hierdurch ihre kraftübertragende Funktion nicht mehr vollständig ausführen können. Verursacht wird dies dadurch, daß die als Hartmatrix der Zugstäbe verwendeten Kunststoffe in der Regel ein gewisses Potential an Mikrorissen aufweist, welche sich bei zusätzli­ cher Zugbeanspruchung zu Makrorissen entwickeln. Durch diese Makroris­ se verliert die Hartmatrix gegenüber den Verstärkungsfasern ihre Schutz­ funktion, so daß beispielsweise im Beton vorhandene alkalische Wässer Zugang zur Faseroberfläche haben und dort zerstörend bzw. korrodierend wirken können. Dies ist der wesentliche Grund dafür, daß Bewehrungsstä­ be mit Verstärkungsfasern aus E-Glas und Aramid bis jetzt im Bauwesen noch keine nennenswerte Anwendung gefunden haben.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bewehrungsstab aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, der sich durch verstärkte Resistenz gegenüber in Beton und Mörtel vor­ herrschende alkalischen Medien auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Beweh­ rungsstab auf seiner Außenseite eine metallische Umhüllung aufweist, die geschlossen über die Außenseite umläuft und den faserverstärkten Kunst­ stoff gegenüber der Umgebung diffusionsdicht abschirmt. Somit fungiert die metallische Umhüllung als Schutzschicht, so daß der faserverstärkte Kunststoff hinsichtlich seiner statischen und Wärmedämmeigenschaften ausgewählt werden kann, ohne hierbei die chemische Widerstandsfähigkeit in den Vordergrund zu stellen.

Diese metallische Umhüllung kann beispielsweise aus einer Metallfolie und insbesondere aus einer Edelstahlfolie bestehen, wobei schon geringste Foliendicken ausreichen können, um das Eindringen alkalischer Medien zu verhindern, wodurch gleichzeitig auch aufgrund der geringen Folienstärke die Wärmeleitfähigkeit nicht wesentlich ins Gewicht fällt bzw. bei einer Edelstahlfolie ohnehin recht gute Werte aufweist.

Der wesentliche Vorteil einer metallischen Umhüllung kommt dann zum Tragen, wenn die metallische Umhüllung eine verlorene Form bildet, die bei der Herstellung des Bewehrungsstabes verwendet wird, die also bei­ spielsweise vor dem Gießen des Bewehrungsstabes in die Form gegeben, anschließend mit dem faserverstärkten Kunststoffmaterial gefüllt und hier­ bei gleich durchgängig mit diesem verbunden wird. Die metallische Um­ hüllung kann auch während eines Pultrusionsprozesses als formgebende Umhüllung bzw. Form oder Schalung dienen. Der Vorteil solcher Verfahren liegt darin, daß quasi "naß in naß" ein inniger Verbund zwischen dem Ma­ trixmaterial (Kunstharz) und der äußeren metallischen Umhüllung herge­ stellt werden kann.

Um die insbesondere aus einem streifenförmigen Platten- oder Folienmate­ rial hergestellte metallische Umhüllung in die geforderte dem Stabquer­ schnitt angepaßte Rohr- bzw. Schlauchform zu bringen, kann das Platten- bzw. Folienmaterial an seinen Längsrändern miteinander verbunden sein, insbesondere durch Umfalzen, Prägen, Kleben, Schweißen und ähnliche Verbindungsarten.

Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, daß die metallische Umhül­ lung aus einer Beschichtung besteht, die entweder die Gießform für den faserverstärkten Kunststoff beaufschlagt und nach dem Vergießen an der Außenseite des Bewehrungsstabes festgelegt wird, oder die den Kunst­ stoffbewehrungsstab nach dessen Herstellung beaufschlagt.

Unabhängig von der Art der Aufbringung der Umhüllung ist es aber we­ sentlich, daß die Umhüllung aus einem metallischen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Edelstahl hergestellt ist. Hierdurch ist sichergestellt, daß der in der geringen Wärmeleitfähigkeit liegende Vorteil der Kunststoffbewehrungsstäbe nicht wesentlich beeinträchtigt wird, da man ansonsten gleich auch vollständig aus Metall hergestellte Stäbe verwenden könnte. Außerdem sollte die Umhüllung aus einem korrosions­ beständigen Material bestehen, um den Kunststoffbewehrungsstab dauer­ haft gegenüber dem alkalischen Milieu des Betons schützen zu können.

Was die Form der Umhüllung betrifft, so empfiehlt es sich, dieser eine strukturierte Außen- und/oder Innenfläche zu geben, welche beispielsweise durch Prägen oder ähnliche Verfahren hergestellt wird, um hierdurch den Formschluß mit dem Beton einerseits und mit dem Kunststoffmaterial an­ dererseits zu verbessern, was gleichzeitig auch die Verbundeigenschaften des Bewehrungsstabes im Beton oder Mörtel verbessert. Insgesamt emp­ fiehlt es sich entsprechend der Ausführungsform bei gerippten Metallstä­ ben, daß auch der erfindungsgemäße Kunststoffbewehrungsstab auf seiner Außenseite gerippt ausgeführt ist, wobei zweckmäßigerweise auch Fasern oder andere geeignete Füllstoffe mit in die Rippen verlagert sind, um die dort auftretenden Scherbeanspruchungen sicher und dauerhaft abfangen zu können. Was die Form der Rippen betrifft, so läßt sich diese bei erfin­ dungsgemäß hergestellten Stäben problemlos optimieren und den jeweili­ gen Einsatz-Gegebenheiten anpassen.

Bei Verwendung von Edelstahlfolie als metallisches Umhüllungsmaterial läßt sich sowohl eine Diffusionsdichtigkeit gegenüber alkalischen Medien als auch eine Korrosionsbeständigkeit für nicht vom Beton umgebene Stabbereiche erzielen. Werden jedoch anstelle von Edelstahl andere Me­ talle eingesetzt, wozu sich aufgrund der sehr geringen Kosten beispiels­ weise herkömmliches Dosenblech empfiehlt, so besitzen diese Metalle zwar die erforderliche Diffusionsdichtigkeit, jedoch fehlt ihnen in der Regel die gewünschte Korrosionsbeständigkeit. Eine solche Korrosionsbestän­ digkeit läßt sich jedoch ohne großen Aufwand dadurch erreichen, daß man den Bewehrungsstab mit metallischer Umhüllung beschichtet, wozu sich beispielsweise Epoxidharze anbieten.

Ein vorteilhaftes Beschichtungsverfahren besteht darin, den Bewehrungs­ stab elektrostatisch aufzuladen und durch eine Pulververwirbelungskam­ mer zu führen, wobei sich durch die elektrostatische Aufladung die Epoxid­ harzpulverpartikel an der Staboberfläche ablagern können. Anschließend werden die so aufgeladenen Stäbe durch eine Ofenstrecke geführt, und die Epoxidharzpartikel werden durch Wärmezufuhr von außen nach innen auf­ geschmolzen. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, daß erst die metallische Umhüllung die elektrostatische Aufladung ermöglicht, wo­ hingegen der Faserkunststoff nicht leitend ist und demnach auch nicht di­ rekt elektrostatisch aufgeladen werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; hierbei zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bewehrungsstab im Querschnitt; und

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Be­ wehrungsstabes ebenfalls im Querschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte zylindrische Kunststoffbewehrungsstab 1 be­ steht aus einem Kunststoff bzw. Kunstharz als Matrix-Material 2 und etwa parallel zur Stabachse verlaufenden Bewehrungsfasern 3, die beispiels­ weise aus Glasfasern, Aramidfasern und dergleichen bestehen können. Wesentlich an dem Bewehrungsstab ist nun eine auf der Außenseite des Kunststoffstabes aufgebrachte metallische Umhüllung 4, die sich über den gesamten Umfang erstreckt und als diffusionsdichte Abdichtung gegenüber der Stabumgebung ausgebildet ist.

Die metallische Umhüllung 4 ist im Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 rohr- bzw. schlauchförmig ausgebildet ohne Längsnaht.

Eine solche Längsnahtverbindung 15 einer Umhüllung 14 ist in Fig. 2 dargestellt, wo auch zu erkennen ist, daß die dort gewählte Längsnahtver­ bindung aus einer Klebe- oder Schweißverbindung besteht, die so ausge­ wählt ist, daß sie die Herstellung einer vollständigen Dichtigkeit und auch mechanischen Beanspruchbarkeit gewährleistet. Im übrigen entspricht der in Fig. 2 dargestellte Bewehrungsstab 11 aber dem Bewehrungsstab 1 aus Fig. 1.

Es sei noch angemerkt, daß anstelle einer längsnahtfreien rohr- bzw. schlauchförmigen Umhüllung und anstelle einer Umfalzung zweier aus Fo­ lienmaterial hergestellter Umhüllungshälften natürlich auch andere Her­ stellungsarten möglich sind, um eine geschlossene Umhüllung zu erzielen, beispielsweise eine Längsnahtschweißung, aber auch ein schraubengang­ förmiges Wickeln eines Folienmaterials unter Verfalzung bzw. Verschwei­ ßung benachbarter Wicklungsränder.

Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, daß bei gleichbleibenden mechanischen Eigenschaften bekannter Kunststoffbe­ wehrungsstäbe eine sichere Dichtigkeit gegenüber alkalischen Medien hergestellt werden kann, wodurch die demgemäß umhüllten Bewehrungs­ stäbe auch dauerhaft in Betonbauteile eingebaut werden können.

Claims (18)

1. Bewehrungsstab aus faserverstärktem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewehrungsstab (1, 11) auf seiner Außenseite eine dünne metalli­ sche Umhüllung (4, 14) aufweist.

2. Bewehrungsstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4, 14) geschlossen umläuft und den faserverstärkten Kunststoff (2, 12) gegenüber der alkalischen und feuchten Umgebung ab­ schirmt.

3. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung (4, 14) aus einer Metallfolie, insbesondere einer Edelstahlfolie besteht.

4. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung (4, 14) eine verlorene Form ist, die bei der Herstellung des Bewehrungsstabes (1, 11) verwendet wird.

5. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung (4, 14) aus einem streifenförmigen Platten- oder Folienmaterial hergestellt ist, das zur Herstellung der rohr- oder schlauchförmigen geschlossenen Umhüllung an seinen Längsrändern (15) miteinander verbunden ist.

6. Bewehrungsstab nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Längsränder (15) durch Umfalzen, Prägen, Kleben, Schweißen oder dergleichen erfolgt.

7. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Umhüllung aus einer Beschichtung besteht.

8. Bewehrungsstab nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung eine Beschichtung der Herstellungsform für den faser­ verstärkten Kunststoff ist.

9. Bewehrungsstab nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung eine Beschichtung des fertigen Kunststoff-Bewehrungs­ stabes ist.

10. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung eine strukturierte Außen- und/oder Innenfläche auf­ weist.

11. Bewehrungsstab nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Außen- und/oder Innenfläche durch Prägen hergestellt ist.

12. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewehrungsstab auf seiner Außenseite gerippt ausgeführt ist.

13. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4, 14) aus einem metallischen Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Edelstahl hergestellt ist.

14. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4, 14) aus einem korrosionsbeständigem Material her­ gestellt ist.

15. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4, 14) diffusionsdicht gegenüber insbesondere alkali­ schen Medien ist.

16. Bewehrungsstab nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (4, 14) auf ihrer Außenseite beschichtet ist.

17. Bewehrungsstab nach zumindest Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer Pulverbeschichtung und insbesondere aus Epoxidharz besteht.

18. Bewehrungsstab nach zumindest Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Epoxidharzbeschichtung durch elektrostatisches Aufladen der metallischen Umhüllung, durch anschließendes Aufbringen des Epoxidharz in einer Pulververwirbelungskammer mit nachfolgender Wärmebehandlung hergestellt ist.