DE69928741T2

DE69928741T2 - Armierungsgewebe für Bauwerke

Info

Publication number: DE69928741T2
Application number: DE69928741T
Authority: DE
Inventors: Lino Credali
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: ATE312252T1; EP0994223A1; IT1302656B1; DE69928741D1; ITMI982195A1; EP0994223B1

Description

Stand der Technik
Verfahren zur Armierung von Bauwerkskörpern wie beispielsweise Ziegelwänden, Steinwänden, Stahlbetonbauwerken, Gewölben, Wandpfeilern, Tragbalken, Emporen, Stützwänden usw. unter Anwendung von Fasern oder Armierungsgeweben, die so beschaffen sind, dass sie unter Anwendung einer Beschichtungs- und Imprägniertechnik mit Harzen vom Duroplasttyp klebfähig gemacht werden, sind auf dem Fachgebiet gut bekannt.
Ein erstes Verfahren ist im Schweizer Patent CH-365517 vom 11. August 1960 offenbart worden, welches den Schutz beansprucht für die Armierung von Bauteilen aus unbewehrtem Beton oder Steinmaterial durch das Aufbringen von Fasern und Geweben mit Kunstharz auf die Oberfläche.
In der Folgezeit sind mehrere Arten von Armierung entwickelt worden, welche unter Anwendung der normalen Verfahren der manuellen Beschichtung, die auf dem Gebiet der Verbundwerkstoffe (Kontaktverfahren bei der Verarbeitung von Duroplasten) gut bekannt sind, die Armierung von mehreren Arten von Baukörpern ermöglichen. Zum Beispiel wird im Patent EP 0441519 B1 vom 30.01.1991 und im Patent EP 598591 A vom 25.05.1994 (Tonen Corp. Patents) der Schutz für ein Armierungsbauteil für Baukörper aus bewehrtem Beton beansprucht, welches im Wesentlichen aus einer Bahn aus in der gleichen Richtung verlaufenden Verstärkungsfasern besteht, welche durch ein dünnes Netz aus plastischem Klebstoff verbunden sind und von einer Bahn aus Silikonpapier getragen werden.
Auch wenn dieses Verfahren über einen gewissen Zeitraum angewandt worden ist, weist es doch beträchtliche Nachteile auf: die vollkommen genau ausgerichteten Fasern zeigen keinerlei Porosität, und sie ermöglichen nicht das Entweichen der Luft während der Beschichtung; es erweist sich, dass die auf diese Weise angeordneten Fasern, welche durch das Netz nur auf einer Seite verbunden sind, während des Einbaus sehr schwierig zu handhaben sind, weswegen sie immer von einem Papier (mit Silikon behandeltes Papier) oder von einer inerten Folie getragen werden müssen.
Diese Tatsache erschwert die Entfaltung von Handfertigkeiten während des Einbaus, wodurch de facto die Größe der Bahn, die beschichtet werden kann, auf eine Länge von 2 Meter verringert wird.
Das Patent EP 9628117B vom 20.01.1993 (Hexcell Patent) beansprucht den Schutz für die Verstärkung von Säulen durch Beschichten mit durch Kunstharz imprägnierten Geweben, wobei derartige Gewebe sich dadurch auszeichnen, dass die Webkette rechtwinklig zur Säulenachse angeordnet ist und sich der Schuss parallel zur Säulenachse befindet. Ansonsten können die Verstärkungsfasern unter Winkeln angeordnet werden, welche zwischen 20° und 70° in Bezug auf die Säulenachse und zwischen –20° und –70° in Bezug auf die Richtung rechtwinklig zur Säulenachse liegen.
Ferner können die Fasern untereinander mit Hilfsnähten verbunden sein.
Dieses Patent führt zu einer begrenzten Armierungswirkung infolge der unvollkommenen linearen Ausrichtung der Fasern, die, da sie unter verschiedenen Winkeln angeordnet sind, nicht alle zur Armierungswirkung in der gewünschten Richtung beitragen.
Das britische Patent 2.295.637A (Sho Bond Corp.) vom 12.02.1994 offenbart ein Verfahren zur Armierung von Stahlbetonbauwerken durch das Beschichten mittels einer Verstärkungsfaser in der Form eines Gewebes, bei welchem die Faser in einer Richtung verlaufend angeordnet ist und welches mit Hilfsfäden im Schuss und in der Webkette ausgestattet ist, welche dadurch, dass sie untereinander verbunden sind, die in ein und derselben Richtung verlaufenden Verstärkungsfasern in der gewünschten Position halten. Als Hilfsfäden können thermoplastische Polymerfäden verwendet werden, welche sich unter Hitzebehandlung untereinander verbinden.
Dieses Verfahren stellt sich als ziemlich komplex heraus, da das Einbringen von Hilfsfäden in die Webkette beträchtliche Komplikationen bei der Herstellung des Gewebes mit sich bringt. Darüber hinaus verbinden sich nur die Hilfsfäden untereinander, und die Verstärkungsfasern werden nur durch die Hilfsfäden gehalten, und im Fall der Verwendung von thermoplastischen Polymerfäden gibt es nach der zum Schmelzen führenden Wärmebehandlung von diesen nur bereichsweise heißgeschweißte Punkte. Dies alles kann die Stabilität der Bahn und ihren Einbau stark beeinträchtigen.
Das Patent EP 3782232 A vom 18.07.1990 (Mitsubishi-Patent) offenbart die Anwendung von vorimprägnierten Verstärkungsfasern (Prepregs) auf Bauwerkskörper mit Hilfe eines Klebstoffs.
Der Klebstoff und das vorimprägnierte Kunstharz werden nacheinander gemeinsam ausgehärtet.
Dieses Verfahren weist all die Nachteile auf, die für Prepregs typisch sind (Lagerung bei niedriger Temperatur, begrenzte Lebensdauer und hohe Kosten), und erfordert auch noch die Verwendung eines Klebstoffe, was mit weiteren Komplikationen bei der Anwendung verbunden ist.
EP 859085 offenbart ein Verfahren zur Armierung von Baukörpern, bei welchem ein Material mit Hilfe von Imprägnierharzen aufgebracht wird und dieses Material Verstärkungsfasern, die längs einer Richtung angeordnet sind, sowie warmverschweißbare Fasern, die rechtwinklig zu den Verstärkungsfasern angeordnet sind, umfasst. Bei allen Beispielen werden die warmverschweißbaren Fasern durch Mischung von Fasern mit einem hohen Schmelzpunkt mit Fasern mit einem niedrigen Schmelzpunkt erhalten, welche miteinander verdrillt werden. Ein Klebharz ist ebenfalls in den warmverschweißbaren Fasern enthalten. Das Verfahren der Herstellung dieses Materials ist ziemlich komplex, und die Ausrichtung der Verstärkungsfasern ist nicht vollständig zufriedenstellend.
Darstellung der Erfindung
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein wärmebehandeltes Gewebe, welches für die Anwendung als Armierungsmaterial für Bauwerke geeignet ist und ermöglicht, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und dem Bauwerk hohe Eigenschaften hinsichtlich seiner mechanischen Festigkeit zu verleihen, und wir haben ein solches Gewebe gefunden.
Das genannte Gewebe zeichnet sich dadurch aus, dass die Webkette aus Fäden von Fasern besteht, welche einen hohen Modul aufweisen, nämlich einen Elastizitätsmodul unter Zugspannung größer als 10 GPa (Gigapascal) und eine Bruchlast unter Zugbeanspruchung größer als 600 MPa (Megapascal), und dass der Schuss aus Fäden besteht, die mit einem thermoadhäsiven polymeren Material überzogen sind, wobei das genannte Gewebe wahlweise mit Fäden aus Fasern verstärkt werden kann, welche die gleichen Eigenschaften und die gleiche Richtung wie die Kettfäden aufweisen.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Aufbringen des genannten Gewebes auf Bauwerke.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt eine Ausführungsform des Gewebes, bei welchen mit (11) die Kettfäden und mit (12) die Schussfäden bezeichnet sind.
1A, 1B, 1C und 1D veranschaulichen alternative Ausführungsformen des Gewebes mit unterschiedlicher Anordnung der Webkette und des Schusses.
2 zeigt ein Detail eines Schussfadens.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Gewebes, bei welcher mit (31) die Verstärkungsfäden bezeichnet sind.
4 zeigt das Gewebe von 3 im Schnitt.
5 stellt zwei auf eine Betonkonstruktion aufgebrachte Gewebeschichten dar.
6 zeigt die Vorrichtung, die für die Herstellung des in den 3 und 4 dargestellten Gewebes verwendet wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gewebe zur Armierung von Mauerwerk, Beton, Beton- und Stahlbetonbauwerken und insbesondere ein wärmebehandeltes Gewebe, bei welchem die Webkette aus Fäden von Fasern mit einem hohen Modul und der Schuss aus Glasfäden besteht, welche mit einem thermoadhäsiven polymeren Material überzogen sind.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Aufbringen des genannten Gewebes auf Bauwerke.
Das Gewebe weist vorzugsweise die in 1 wiedergegebene Konfiguration auf, bei welcher (46) ganz allgemein das Gewebe darstellt, (11) die Fäden der hochmodularen Fasern, welche in der Kette angeordnet sind, darstellt und (12) diejenigen Fäden darstellt, die mit einem thermoadhäsiven polymeren Material überzogen und im Schuss angeordnet sind.
In 2 ist der Faden (12) im Detail dargestellt, wobei (21) den Glasfaden darstellt und (22) den Überzug darstellt, welcher aus einem thermoadhäsiven polymeren Material besteht.
Es stellt sich heraus, dass das Gewebe, nachdem es der Hitzebehandlung mit Schmelzen des thermoadhäsiven polymeren Materials längs des gesamten Verlaufs des Schusses unterzogen worden ist, vollständig wärmefixiert ist und eine hohe Maßhaltigkeit zeigt mit einer vollständigen Arretierung der Kettfäden, welche auch während der nachfolgenden Verarbeitungsschritte ihre Position in der gewünschten Richtung beibehalten. In der Darstellung der 1 ist die Anordnung des Schusses in Bezug zur Kette von ebener Art, aber sie kann beliebiger Art sein je nach den Techniken, die den Fachleuten auf dem Gebiet der Weberei gut bekannt sind (Twillbindung, Bataviabindung, Panamabindung, Mattenbindung), mit unterschiedlicher Anordnung des Schusses in Bezug auf die Webkette.
Beispiele für die verschiedenen Arten der Anordnungen sind in den 1A, 1B, 1C und 1D dargestellt.
Die Kettfäden (11) der 1 können in Abhängigkeit von der Typologie des gesponnenen Fadens von 1 Faden/cm bis 12 Fäden/cm und vorzugsweise von 2 Fäden/cm bis 8 Fäden/cm variieren.
Die Kettfäden (11) können unterschiedliche Kennzeichnungen (Denier-Werte) aufweisen, welche, in Tex (Gewicht in Gramm per 1.000 m Faden) ausgedrückt, im Bereich von 20 Tex bis 10.000 Tex, und vorzugsweise von 40 bis 1.000 Tex liegen können.
Der im Detail in 2 dargestellte Schussfaden (12) besteht aus einem mit (21) bezeichneten Glasfaden mit einem niedrigen Kennwert, welcher vorzugsweise im Bereich von 20 bis 100 Tex liegt und welcher außen mit einem thermoadhäsiven Polymer (22) überzogen ist, wobei die Menge an thermoadhäsivem Polymer in einem Bereich von 10 bis 300% in Bezug auf das Gewicht des Glases liegt.
Zum Beispiel besteht ein in der vorliegenden Erfindung verwendeter Schussfaden aus einem 60-Tex-Glasfaden, welcher mit einem thermoadhäsiven Polymer von 40 Tex überzogen ist, wobei das Gesamtgewicht des Fadens gleich 100 Tex ist.
Für die Ziele der Erfindung ist die Verwendung eines überzogenen Glasfadens am besten geeignet, jedoch kann man auch überzogene Fäden verwenden, welche aus anderen Materialien (Kohlenstoff, Polyester, Polyarylamide, Aramide usw.) bestehen.
Die Beschichtung mit dem thermoadhäsiven Polymer kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden wie beispielsweise durch Mehrschichtenextrusion oder durch die Kopplung mit einem thermoadhäsiven Polymer auf beliebige Art.
Die Verteilung des thermoadhäsiven Polymers (22) auf dem Faden (21) kann von beliebiger Art sein, aber vorzugsweise ist die genannte Verteilung über die gesamte Länge des Fadens (21) kontinuierlich.
Die thermoadhäsiven Polymere, welche zum Beschichten des Glasfadens (21) verwendet werden, gehören zur Klasse der Polyolefin-, Polyvinyl-, Polyamid-, Polyester- und Polyurethan-Polymere und -Kopolymere, die auf dem Fachgebiet der thermoadhäsiven Polymere (Schmelzklebstoffe) gut bekannt sind, und sie zeichnen sich durch eine Schmelztemperatur aus, die in einem Bereich von 40 bis 250°C und vorzugsweise von 80 bis 200°C liegt. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Gewebe der 1 verbunden werden mit einer Reihe von Fäden aus hochmodulen Fasern, welche auf einer Seite des Gewebes der 1 parallel zur Webkette (11) angeordnet sind und auf dieser Seite durch einen heißschweißbaren Schussfaden (12) thermofixiert werden. Auf diese Weise erreicht man die in 3 (perspektivische Ansicht) und in 4 (Schnitt) dargestellte Struktur, welche im Wesentlichen aus dem Gewebe der 1 besteht, das an Verstärkungsfäden (31) gekoppelt ist, welche längs der Richtung der Webkette (11) ausgerichtet sind und in einer solchen Position durch die Thermoadhäsion des Schussfadens (12) des Gewebes der 1 gehalten werden.
Die in den 1, 1A, 1B, 1C und 1D dargestellten Gewebe können die zwei Oberflächen zeigen, die vollkommen symmetrisch und untereinander gleich sind, wie zum Beispiel das in den 1, 1B und 1C dargestellte Gewebe, während andere Gewebe zwei Gewebeseiten aufweisen können, die untereinander verschieden sind, und noch genauer ausgedrückt, eine Seite, welche reicher an Schussfäden ist, d. h. eine Seite, auf welcher der Schussfaden häufiger auftritt, und eine Seite, die ärmer an Schussfäden ist, auf welcher der Schussfaden weniger häufig auftritt wie beispielsweise bei den 1A und 1D.
Die mit (11) und mit (31) bezeichneten Fäden bestehen aus Fasern, welche einen hohen Modul aufweisen, wobei sie sich dadurch auszeichnen, dass sie einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung, welcher größer als 10 GPa (Gigapascal) ist, und eine Zugfestigkeit, welche größer als 600 MPa (Megapascal) ist, aufweisen.
Derartige Fasern fallen in die nachfolgenden Materialgruppen: Kunstseidefasern, hochmodule Polyesterfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyethylenfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Glasfasern, Fasern aus Flüssigkristallpolymeren.
Diese mit (11) und (31) bezeichneten Fäden können untereinander gleich oder von unterschiedlicher Natur und Kennzeichnung (Hybridgewebe) sein. Zum Beispiel kann man gleichzeitig Kohlenstofffasern, Glasfasern, Aramidfasern und Polyesterfasern in derselben Struktur verwenden.
Die Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung finden Anwendung zur Armierung von Bauwerken durch Imprägnierharze, zu denen alle Kunstharze gehören, welche allgemein für die Herstellung von Komponenten aus einem Verbundwerkstoff verwendet werden, insbesondere Polyesterharze, Vinylesterharze, Phenolharze, Epoxydharze, Polyurethanharze, Acrylharze, Bismaleimidharze.
Darüber hinaus können die genannten Gewebe auch bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen verwendet werden.
Das allgemein übliche Verfahren zum Aufbringen der Gewebe für das Beschichten von Bauwerken ist gut bekannt und wird normalerweise durch manuelle Beschichtung (Handaufbringung) des Gewebes und durch Imprägnierung mit den oben aufgeführten Kunstharzen ausgeführt.
Vor dem Aufbringen der Gewebe ist es im Allgemeinen ratsam, eine gründliche Säuberung der zu behandelnden Oberfläche vorzunehmen und danach die folgenden Arbeitsgänge durchzuführen wie das Verteilen einer ersten (bereits katalysierten) Kunstharzschicht zum Aushärten, Aufbringen des Gewebes, Verteilen einer zweiten Kunstharzschicht, um die vollständige Imprägnierung des Gewebes zu erhalten, und Aufbringen von möglichen weiteren Gewebeschichten unter Wiederholung der oben aufgeführten Arbeitsgänge.
Die Aushärtung des Kunstharzes wird mit Hilfe derjenigen Techniken ausgeführt, die den Fachleuten auf diesem Fachgebiet gut bekannt sind, im Allgemeinen bei Temperaturen, die in einem Bereich von 5 bis 40°C entsprechend dem verwendeten Kunstharzsystem liegen.
Die Anzahl und die Anordnung der aufzubringenden Gewebe variiert in Abhängigkeit von der Armierungswirkung, welche man erreichen möchte, und von der Gestalt und der Struktur des Bauteils, das armiert werden soll.
Das Verfahren zum Aufbringen des Gewebes auf die Oberfläche von Bauwerkskörpern gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Abfolge der nachfolgenden Arbeitsgänge: Aufbringung einer Schicht Imprägnierharz auf die genannte Oberfläche, Aufbringung des Gewebes in der verstärkten Form, Aufbringung einer zweiten Schicht Imprägnierharz, Aufbringung des Gewebes in der nicht verstärkten Form und Aufbringung einer dritten Schicht Imprägnierharz.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Gewebe, welches auf die zu armierende Fläche aufgebracht wird, von der in den 3 und 4 beschriebenen Art, wobei darauf zu achten ist, dass die Seite B des Gewebes selbst mit der zu behandelnden Oberfläche in Kontakt gebracht wird gemäß der Konfiguration der 5, in welcher auch ein nachfolgendes Gewebe der Art von 1 dargestellt ist.
Es soll nun 5 näher betrachtet werden: (41) ist ein zu armierendes Betonbauteil, (42) ist die erste Schicht Imprägnierharz, (45) ist das Gewebe der 3 und 4, welches auf die Betonfläche so aufgebracht wird, dass die Seite B (43) auf den unbewehrten Beton gerichtet ist und die Seite A (44) nach außen zeigt, (47) ist eine zweite Schicht Imprägnierharz, (46) ist eine zweite Schicht eines Gewebes entsprechend 1, und (48) ist eine weitere Schicht Imprägnierharz.
Diese Anwendungskonfiguration ist optimal, um das Maximum der Armierungswirkung zu erreichen, wobei die Seite B des Gewebes der 3 und 4 im Kontakt mit der zu armierenden Oberfläche bei der Begrenzung von oberflächlichen "Rissen" und deren Ausbreitung die beste Wirkung hervorbringt.
Die Seite A hat eine hohe Armierungswirkung.
Die Gewebe, welche die in 1 dargestellte Struktur aufweisen und nachfolgend aufgebracht werden, üben eine hohe Armierungswirkung aus.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform können die Gewebe von der in 1 dargestellten Art direkt auf die zu armierende Oberfläche aufgebracht werden. Im Fall von Geweben, bei den die zwei Seiten untereinander gleich sind wie beispielsweise die der 1, 1B und 1C, gibt es für die Aufbringung keine vorzuziehende Seite, jedoch ist es im Fall von solchen Geweben, die zwei unterschiedliche Seiten aufweisen, wie beispielsweise das Gewebe der 1A und 1D, von Vorteil, wenn man das Gewebe mit der Seite, die ärmer an Schussfäden ist, auf die zu armierende Oberfläche aufbringt.
Ein weiterer Vorteil der Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass auf sie eine Putzschicht aufgebracht werden können, was häufig unter ästhetischen Gesichtspunkten von großer Bedeutung ist.
Die nachfolgenden Beispiele sollen zur Veranschaulichung dargestellt werden.
Beispiel 1 (Beispiel für die Herstellung des Gewebes der 1)
1a – Gewebeherstellung:
In einen Dornier-Webstuhl Mod. HTV4/SD, welcher eine Lanze mit positiver Zange aufweist, ist ein Aufsteckgatter eingebaut, worauf 380 Garnrollen mit Kohlenstofffäden der Sorte 12K mit einem Kennwert von 800 Tex angebracht sind.
Dieses Aufsteckgatter wird verwendet, um die Kettfäden des Webstuhles zuzuführen. Dem Schuss des Webstuhles wird ein Glasfaden zugeführt mit dem Kennwert 60 Tex, welcher mit einem Kopolyamid-Heißschmelzkleber 40 Tex überzogen ist, der eine Schmelztemperatur von etwa 160°C aufweist.
Der Webstuhl arbeitet mit 3,8 Fäden/cm in der Kette und mit 2 Einführungen des Schussfadens pro cm.
Es wird ein Gewebe hergestellt, welches eine Höhe von 100 cm aufweist. Dieses wird in Form von Rollen aufgewickelt. Das Gewebe zeigt eine Struktur, welche in der Webkette aus 3,8 Fäden/cm von 12-K-Kohlenstofffäden und im Schuss aus 2 Fäden/cm Glasfaden, welcher mit einem Schmelzklebstoff überzogen ist, besteht. Das Gewicht dieses Gewebes ergibt sich zu 324 g/m².
1b – Wärmebehandlung
In einer Vorrichtung, welche aus einer Abwickelvorrichtung, einem Infrarot-Heizsystem und einer Aufwickelmaschine besteht, durchläuft das Gewebe eine Wärmebehandlung. Das mit Infrarotstrahlung arbeitende Heizsystem ist auf eine Temperatur derart eingestellt, dass bei einem Gewebe, welches mit einer Geschwindigkeit von 6 Meter/Minute hindurch läuft, das Schmelzen des thermoplastischen Polymers (Schmelzklebstoff), mit welchem der Schussfaden überzogen ist, erreicht wird.
Nach der Wärmebehandlung und der anschließenden Abkühlung wird das Gewebe aufgerollt, und es zeigt sich vollkommen verfestigt, wobei der Schussfaden mit den Kettfäden heiß verklebt ist.
Das auf diese Weise erhaltene Gewebe weist die folgenden Eigenschaften auf:
Gewicht = 324 g/m², Zugfestigkeit in der Richtung der Kette > 600 N/mm über die Gewebebreite, Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung in der Richtung der Webkette = 40 kN/mm über die Gewebebreite.
Beispiel 2 (Beispiel für die Herstellung des Gewebes der 3 und 4)
Ein Gewebe, welches wie unter Punkt 1a des Beispiels 1 mit einem Gewicht von 324 g/m² hergestellt worden ist, wird zwecks der thermischer Verstärkung wie unter Punkt 1b des Beispiels 1 behandelt. An das auf diese Weise behandelte Gewebe werden zum Zweck seiner Verstärkung Kohlenstofffäden 800 Tex 12K in einer Anzahl von 3,8 Fäden/cm parallel zu den Kettfäden angekoppelt, wobei mit einer Vorrichtung gearbeitet wird, wie sie schematisch in 6 dargestellt ist. In der genannten Abbildung bedeutet (51) die Abrollvorrichtung für das Gewebe (46), (52) ist das Infrarot-Heizsystem, (53) ist das die Rolle tragende Aufsteckgatter, welches die Fäden (31) zuführt, damit sie an das Gewebe (46) angekoppelt werden können, (54) sind die Ankoppelwalzen, (55) sind Druckwalzen, (45) ist das Gewebe (46), welches an die Fäden (31) gekoppelt ist, und (56) ist die Aufwickelmaschine.
Das auf diese Weise erhaltene verstärkte Gewebe zeigt die in 3 und 4 dargestellte Struktur und hat ein Gewicht von 628 g/m², eine Zugfestigkeit in der Richtung der Webkette > 1200 N/mm über die Gewebebreite und einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung in der Richtung der Webkette gleich 80 kN/mm über die Gewebebreite.
Beispiel 3 (Anwendung auf Bauwerkskörper)
3a – Unbewehrter Balken
Ein Spannbetonbalken wird einem Dreipunkt-Biegetest unterzogen, wobei die Entfernung zwischen den Auflagern 1.430 mm beträgt und die mittige Last auf der 190 mm breiten Seite angreift. Dieser Spannbetonbalken hat die folgenden Abmessungen: Länge 2300 mm, Breite 190 mm, Höhe 160 mm, innen armiert mit 4 hochqualitativen Stahlstäben mit einem Durchmesser von 8 mm, die auf der gedehnten Seite angeordnet sind, und mit 2 Stäben mit einem Durchmesser von 8 mm, die auf der zusammengedrückten Seite angeordnet sind.
Es wird festgestellt, dass sich die ersten Risse bei einer Last gleich 5.000 kg bilden und die Bruchlast des Balkens 8.200 kg beträgt.
3b – Mit Gewebe (46) bewehrter Balken
Ein Betonbalken wie unter Punkt 3a ist mit 3 Schichten eines Gewebes beschichtet, welches wie im Beispiel 1 hergestellt worden ist. Die Aufbringung des Gewebes erfolgt mit einem Epoxidharz vom Zweikomponententyp.
Die Armierung, welche die Abmessungen von 1.180 mm × 190 mm aufweist, wird auf diejenige Seite des Balkens aufgebracht, welche eine Breite von 190 mm aufweist, wobei darauf geachtet wird, dass die Kettfäden in der Richtung der Balkenlänge angeordnet werden.
Der armierte Balken wird einem Dreipunkt-Biegetest wie im Punkt 3a unterzogen, wobei darauf zu achten ist, dass die Armierung auf derjenigen Seite angebracht wird, welche der Seite gegenüber liegt, die der Biegebelastung ausgesetzt wird.
Es wird festgestellt, dass sich die ersten Risse bei einer Belastung von 7.800 kg bilden und die Bruchlast des Balkens 11.500 kg beträgt.
3c – Ein Betonbalken wie unter Punkt 3a wird mit einem Gewebe beschichtet, welches wie im Beispiel 2 hergestellt worden ist, wobei nach dem Beschichtungsschema vorgegangen wird, welches in 5 dargestellt ist, sowie nach den Mustern, über die im Punkt 3b berichtet worden ist.
Die Armierung hat die Abmessungen 1.180 mm × 190 mm und wird auf die Balkenseite aufgebracht, welche die Breite 190 mm aufweist.
Der auf diese Weise armierte Balken wird einem Dreipunkt-Biegetest gemäß den gleichen Mustern wie unter Punkt 3b unterzogen.
Es wird festgestellt, dass sich die ersten Risse bei einer Belastung gleich 8.500 kg bilden und die Bruchlast des Balkens 11.800 kg beträgt.
Beispiel 4 (Herstellung eines Gewebes gemäß der 1D mit einer Wärmebehandlung, welche direkt auf dem Herstellungswebstuhl ausgeführt wird)
Ein Gewebe, welches die in 1D dargestellte Struktur aufweist, wird gemäß den Mustern des Beispiels 1 hergestellt, wobei als Kette ein Kohlenstofffaden 12K mit einem Kennwert 800 Tex und als Schuss ein Glasfaden 40 Tex verwendet wird und der Glasfaden mit einem Kopolyamid-Schmelzklebstoff mit einer Schmelztemperatur von etwa 140°C überzogen ist. Die Menge des Schmelzklebstoffs ist so bemessen, dass die endgültigen Denier-Werte des Schussfadens 100 Tex ergeben.
Der Dornier-Webstuhl Mod. HTV4/SV ist dergestalt abgewandelt worden, dass man eine Infrarotlampe eingebaut hat, um das auf dem Webstuhl hergestellte Gewebe zu erwärmen, bevor das Aufwickeln auf der Aufwickelmaschine des Webstuhls in einem solchen Arbeitsgang erfolgt, der demjenigen voll und ganz ähnlich ist, der im Beispiel 1a beschrieben worden ist.
Auf diese Weise erhält man direkt auf dem Webstuhl ein heißes thermofixiertes Gewebe. Während des Webens wird der Webstuhl so programmiert, dass man eine Webart erreicht, wie sie in 1D dargestellt ist.
Bei dieser Webtechnik weist das Gewebe zwei Seiten auf, welche voneinander verschieden sind, wobei die eine Seite einen größeren Anteil an Schuss und die andere Seite einen niedrigeren Anteil an Schusses aufweisen.
Das auf diese Weise hergestellte Gewebe zeichnet sich durch 3,8 Fäden/cm Kohlenstoff-Kettfäden 12K und 800 Tex und 1,5 Schussfäden 100 Tex aus, wobei sich das Gesamtgewicht des Gewebes zu 320 g/m² ergibt.
Dieses Gewebe zeigt eine Zugfestigkeit in der Richtung der Webkette > 600 N/mm über die Gewebebreite und einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung in Richtung der Webkette von 40 kN/mm über die Gewebebreite.
Beispiel 5 (Aufbringung des Gewebes von Beispiel 4 auf Bauwerkskörper)
5a – Unbewehrter Balken
Ein Betonbalken wird einem Vierpunkt-Biegetest unterzogen, wobei die Entfernung der Auflager gleich 2.000 mm beträgt und die Belastung an zwei Punkten in einer Entfernung von den Auflagern von 750 mm ausgeübt wird. Dieser Betonbalken hat die folgenden Abmessungen: Länge 2.300 mm, Breite 200 mm, Höhe 200 mm, bewehrt mit einer Armierung, welche aus 2 Stahlstäben, die auf der gedehnten Seite angeordnet sind, und 2 Stahlstäben, die sich auf der zusammengedrückten Seite befinden, besteht.
Es wird festgestellt dass der erste Riss, welcher eine Abmessung von 0,1 mm aufweist, bei einer Gesamtlast von 1.100 kg auftritt und die Bruchlast des Balkens ungefähr 2.200 kg beträgt.
5b – Balken, welcher mit einer Schicht aus einem Gewebe gemäß 1D armiert ist
Ein Betonbalken wie unter Punkt 5a wird mit einer Schicht aus einem Gewebe beschichtet, wie es im Beispiel 4 hergestellt worden ist, wobei darauf geachtet wird, dass das Aufbringen so erfolgt, dass die Seite des Gewebes mit einem niedrigeren Anteil an Schuss direkt mit der Betonfläche in Kontakt gebracht wird.
Die Armierung weist eine Abmessung von 2.000 mm in der Länge und 160 mm in der Breite auf und wird auf den Balken dergestalt aufgebracht, dass sich die Kettfäden parallel zur Hauptrichtung des Balkens befinden.
Die Laminierung der Armierung erfolgt wird mit einem Epoxidharz vom Zweikomponententyp.
Der armierte Balken wird wie im Beispiel 5a einem 4-Punkt-Biegetest unterzogen, wobei darauf geachtet wird, dass die Armierung auf der Seite angeordnet wird, welche derjenigen Seite gegenüberliegt, die der Biegebelastung ausgesetzt wird.
Es wird festgestellt dass der erste Riss, welcher eine Abmessung von 0,1 mm aufweist, bei einer Gesamtlast von 2.400 kg auftritt und die Bruchlast des Balkens ungefähr 5.500 kg beträgt.
5c – Balken, welcher mit drei Schichten eines Gewebes gemäß 1D armiert ist
Ein zweiter Balken, welcher mit drei Schichten des Gewebes nach 1D gemäß den im Beispiel 5b beschriebenen Mustern bewehrt ist, wird einem Biegetest wie im Beispiel 5b unterzogen. Dabei zeigt sich, dass die Belastung für den ersten Riss, welcher eine Abmessung von 0,1 mm aufweist, einer Last von 4.500 kg entspricht und die Bruchlast 8.200 kg beträgt.

Claims

Wärmebehandeltes Gewebe, das für die Verwendung als Armierungsmaterial von Bauwerken geeignet ist, bei welchem die Kette aus Fäden (11) aus hochmodulen Fasern mit einem Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung größer als 10 GPa (Gigapascal) und mit einer Zugfestigkeit größer als 600 MPa (Megapascal) besteht und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schuss aus Glasfäden (12) besteht, die mit einem thermoadhäsiven polymeren Material (22) überzogen sind, welches eine Schmelztemperatur von 40 bis 250°C aufweist, wobei die Menge des genannten thermoadhäsiven polymeren Materials in einem Bereich von 10 bis 300 des Gewichts des Glases liegt.
Gewebe gemäß Anspruch 1, welches dadurch verstärkt wird, dass auf einer seiner Seiten Verstärkungsfäden (31) aus hochmodulen Fasern mittels Heißfixierung aufgebracht werden, welche einen Elastizitätsmodul unter Zugbeanspruchung größer als 10 GPa und eine Zugfestigkeit größer als 600 MPa aufweisen, wobei die genannten Verstärkungsfäden parallel zur Kette angeordnet sind.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kette aus einer längenbezogenen Anzahl von Fäden besteht, welche von 1 Faden/cm bis 12 Fäden/cm reicht.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kette aus einer längenbezogenen Anzahl von Fäden besteht, welche von 2 Fäden/cm bis 8 Fäden/cm reicht.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kettfäden eine in Tex (Gewicht in g per 1.000 m Fadenlänge) ausgedrückte Kennzeichnung aufweisen, welche von 20 Tex bis 10.000 Tex reicht.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kettfäden eine in Tex ausgedrückte Kennzeichnung aufweisen, welche von 40 Tex bis 1.000 Tex reicht.
Gewebe gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, bei welchem die Kettfäden aus unterschiedlichem Material bestehen können.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schussfäden aus Glasfäden bestehen, die eine Kennzeichnung haben, welche von 20 bis 100 Tex reicht.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schussfäden in unterschiedlichen Anordnungen mit den Kettfäden kombiniert sein können.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hochmodulen Fasern aus der Gruppe ausgewählt werden, welche aus Kunstseidefasern, hochzähen Polyesterfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyethylenfasern, Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Glasfasern und Fasern aus Flüssigkristallpolymeren besteht.
Gewebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte thermoadhäsive Polymer aus der Gruppe ausgewählt wird, welche aus Polyolefin-, Polyamid-, Polyester- und Polyurethan-Polymeren und -Kopolymeren besteht.
Verfahren zum Aufbringen des Gewebes gemäß den Ansprüchen 1 bis 11 auf die Oberfläche von Bauwerkstrukturen (41) durch Imprägnierharze, dadurch gekennzeichnet, dass auf die genannte Oberfläche nacheinander eine Schicht Imprägnierharz (42), das gemäß Anspruch 2 verstärkte Gewebe (45), eine zweite Schicht Imprägnierharz (47), Gewebe (46) gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 11 und eine dritte Schicht Imprägnierharz (48) aufgebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass derartiges Gewebe eine beliebige Anordnung des Schusses in Bezug auf die Kette aufweisen kann.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die genannte Oberfläche nacheinander eine Schicht Imprägnierharz, eine Gewebeschicht und eine zweite Kunstharzschicht aufgebracht werden.
Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte verstärkte Gewebe in der Weise aufgebracht wird, dass diejenige Seite, welche die Verstärkungsfasern enthält, zur Oberfläche der Bauwerksstruktur gerichtet ist.
Verwendung des Gewebes gemäß den Ansprüchen von 1 bis 11 bei der Herstellung von Verbundwerkstoffen.