DE2952783C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkstoff mit geringer Stoß­ empfindlichkeit mit Zement oder kunststoffgebundenem Be­ ton, sowie Fasern und Einlagen als Bewehrung.

Es ist bekannt, die Eigenschaften der verschiedensten Betonsorten durch Beimischung je einer bestimmten Faser­ art zu verbessern. Zu nennen sind besonders Stahlfaser­ beton, Stahlstiftbeton, Glasfaserbeton, Asbestzementwaren, Textilfaserbeton.

Obwohl Laboruntersuchungen und Felderprobungen ergaben, daß ein Faserzusatz punktuelle Verbesserungen bestimmter Betoneigenschaften bewirken kann, die für eine Anwendung durchaus nützlich sein können, haben sich Faserbetone als neuer Wirkstoff in der Baupraxis bisher nicht in nennens­ wertem Umfang durchgesetzt - abgesehen von Asbestzement­ waren.

Diese Situation ist aus wirtschaftlichen Gründen ver­ ständlich. Ein Faserzusatz zu dem an sich sehr preis­ werten Beton stattet diesen nur dann mit den Eigenschaften eines neuen Werkstoffes aus, wenn der Faseranteil mehr als einige Gewichtsprozente beträgt und der mittlere Faserabstand geringer als etwa der Durchmesser des Größtkorns ist. Die Kosten für geeignetes Fasermaterial sind jedoch im Vergleich zu den Kosten für Betonbewehrungsstahl mit fast gleicher Wirkung ungewöhnlich hoch. Deshalb haben Faserbetone bis­ her bei allen Anwendungsgebieten keine wirtschaftliche Chance, die mit bewehrtem Beton technisch lösbar sind.

Eine Faserbeimischung zu den Betonzuschlagstoffen kann nur mit den sonst nicht immer erforderlichen Zwangmi­ schern erfolgen und benötigt im allgemeinen eine beson­ dere Vorrichtung für die Faserzugabe, wenn Entmischungs­ erscheinungen (Igelbildung) vermieden werden sollen. Ein Stahlstiftzuschlag vermindert diese Nachteile.

Die Oberflächen von Werkstücken aus Stahlfaserbeton bei­ spielsweise bedürfen oft zusätzlicher Veredelungsmaßnah­ men, da die herausstehenden Enden der Stahlfasern die Gebrauchsfähigkeit des Betons beeinträchtigen können. Auch das wirkt sich nachteilig auf die Kosten aus.

Auch weisen die Oberflächen von Stahlfaserbeton-Werk­ stücken oftmals nicht die erwünschte Festigkeit gegen Schlag- oder Stoßbeanspruchung auf.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er die Vorteile der bekannten Faserbetone sowie jedoch an den beanspruchten Flächen vergleichsweise große Stoß­ festigkeit aufweist und dort auch keine zusätzlichen Veredelungsmaßnahmen zum Schutze gegen herausstehende Enden von Stahlfasern erfordert.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Bewehrung mindestens eine in mindestens einer Richtung zugfeste Membran vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Anbringung einer Membran, die nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhafterweise aus Stahlblech bestehen kann, schützt zum einen das Werkstück aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff gegen Ab­ rieb, wie er insbesondere aufgrund von Stoßbeanspruchun­ gen in herkömmlichen Betonfasermischungen auftritt. Gleichzeitig bietet die erfindungsgemäß vorgesehene Mem­ bran jedoch auch einen einwandfreien Schutz gegen bisher aus dem Beton herausstehende Enden von Fasern, insbeson­ dere Stahlfasern, da die Membran den Beton zumindest an exponierten Stellen vollständig abdeckt. Schließlich kann die erfindungsgemäß vorgesehene Membran auch noch als tragendes Bauteil in die Berechnung des Betonwerk­ stückes eingehen, da sie definitionsgemäß auch als zug­ festes Element Einsatz findet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Membrane Haftbrücken besitzt. Auf diese Weise wird ein guter Verbund zu dem erfindungsgemäßen Werk­ stoff selbst hergestellt. Dieser Verbund kann schließ­ lich gemäß der Erfindung weiter verbessert werden, wenn an der Membrane Anker vorgesehen sind.

Der erfindungsgemäße Werkstoff kann für jeden Anwen­ dungsfall durch Variation der Zuschlagstoffe besonders angepaßt werden. Alle Eigenschaften des erfindungsgemä­ ßen Werkstoffes sind somit optimal nutzbar und übertref­ fen als Weiterentwicklung die bekannter Faserbetone be­ trächtlich, weil durch zusätzlichen technischen Aufwand ein höherer Grad von Spezialisierung möglich wird - ein­ schließlich der Vermeidung unerwünschter Eigenschaften.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der schematischen Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Platte mit Faseranteil definierten Stapeldia­ gramms und unterschiedlicher Fasermaterialien sowie mit in sich profilierter Membrane;

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1, jedoch mit Ankern, die an einer ebenen Stahlblechmembrane ange­ schweißt sind;

Fig. 3 die Draufsicht auf die erfindungsgemäße Platte gemäß Fig. 1, mit zwei Bewehrungslagen in Be­ anspruchungsrichtungen und mit einer Haftbrüc­ ke auf ebener Membrane;

Fig. 4 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 3;

Fig. 5 Schnitt V-V der Fig. 3 und

Fig. 6 ein mögliches Faserdiagramm zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs.

Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Platte besteht aus einem Vierphasen-Material. Eine erste Phase 1 besteht aus einem zeichnerisch nicht besonders kenntlich gemachtem Beton aus Zementstein mit Zuschlagstoffen, eine zweite Phase 2 aus Stahlfaserbeimischung mit unterschiedlichen Längen und Querschnitten, eng aneinander angeordnet mit zufälliger Verteilung und Orientierung, eine dritte Phase 3 aus ebenso angeordneten Synthetik-Textilfasern und eine vierte Phase 4 aus einer in sich profilierten zugfesten Membrane aus Stahlblech.

In Fig. 2 wird eine Platte analog zu Fig. 1 dargestellt, die eine ebene Membrane 5 enthält, an der Anker zur Her­ stellung eines Verbundes angeschweißt sind.

Die Draufsicht auf eine Platte gemäß Fig. 3 zeigt zwei Bewehrungslagen 7 und 8 in Beanspruchungsrichtungen.

Die beiden Querschnitte in Fig. 4 und in Fig. 5 der Fig. 3 gemäß VI-VI und V-V zeigen die Höhenlagen der beiden Be­ wehrungslagen 7 und 8 sowie die Haftbrücke 9 zur Herstel­ lung des Verbundes mit der ebenen, zugfesten Membrane 10.

Die Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Werkstoffes sind praktisch unbegrenzt. Er eignet sich ganz besonders für dynamisch beanspruchte Bauteile unterschied­ licher Formgebung, jedoch auch für solche Elemente, die vielfältigen Beanspruchungsarten ausgesetzt sind, deren Quantifizierbarkeit im voraus nur schwer möglich ist. Genannt seien Beanspruchungen bodenmechanischer Art, ins­ besondere Erdbeben, ferner Maschinenschwingungen sowie Ge­ schoß- und Stoßeinwirkungen aller Art.

Besonders hervorzuheben seien die Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Materials für Schiffsschalen und Behälter aller Art. Bei komplexen Beanspruchungsarten bietet der erfindungsgemäße Werkstoff ein in seinem Ver­ halten für den speziellen Anwendungsfall sehr genau pro­ grammierbares Material, da die Variationen der einzelnen Phasen eine sehr große Anzahl von zulässigen Kombinationen bei der Werkstoffkomposition gestatten und sich so über­ raschende Eigenschaftsspektren wirtschaftlich verwirklichen lassen.

Die aus Fasern bestehende Phase kann mit Hilfe eines er­ weiterten Faserdiagramms (auch Stapeldiagramm genannt) genau beschrieben werden. Weil für den Werkstoff unerheblich, werden die Parameter Querschnittsform und Raum­ kurvenform der Fasern nicht berücksichtigt.

Zur Erstellung eines Faserdiagramms wird ein Gewichtsteil der Fasermischung den Längen nach sortiert und gemäß Fig. 6 ausgelegt. Dabei kann eine Längenklassen-Einteilung ge­ schehen und innerhalb der Klassen nach Faserquerschnittsab­ messungen feinsortiert werden. Die jeweiligen Querschnitts­ abmessungen in mm² können bei Bedarf ebenfalls in einem Koordinatensystem dargestellt werden.

Eine Angabe der zugehörigen Materialsorten vervollständigt das Faserdiagramm.

Bei der praktischen Herstellung von erfindungsgemäßen Werkstoffen dient das Faserdiagramm dazu, die optimale Fasermischung aus den verschiedenen Mischungskomponenten, die je durch ihren Anlieferungszustand charakterisiert sind, zu erhalten. Nach empirischen Regeln können so auch bei wechselnden Anlieferungszuständen durch planmäßige Kor­ rekturen mittels Variation der Beimischungen "gleich­ wertige" Faserdiagramme erzeugt werden, die eine gleich­ bleibende Werkstoffqualität sicherstellen.

Claims (4)

1. Werkstoff mit geringer Stoßempfindlichkeit mit Zement oder kunststoffgebundenem Beton, sowie Fasern und Einlagen als Bewehrung, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewehrung mindestens eine in mindestens einer Richtung zugfeste Membrane (10) vorhanden ist.

2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Membrane (10) aus Stahlblech besteht.

3. Werkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane Haftbrücken (9) besitzt.

4. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Membrane (10) Anker (6) vorge­ sehen sind.