DE102005055770A1 - Bauelement - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einer von einer alkalischen, aushärtenden Matrix, insbesondere Betonmatrix, zumindest teilweise durchdrungenen Bewehrung aus einem Abstandstextil. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten für den Ersatz von Stahlarmierungen auch bei komplizierteren, strukturierten Bauteilen und für starke Beanspruchungen bereitzustellen. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch spezielle Einbindungen von Abstandstextil in die Matrix erreicht. DOLLAR A Die Erfindung ist in zahlreichen Bereichen des Bauwesens anwendbar, u. a. im Betonfertigteilbau, Straßen- und Wegebau, Garten- und Landschaftsbau, Hoch- und Tiefbau.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Bauelement mit einer von einer alkalischen, aushärtenden Matrix, insbesondere Betonmatrix, zumindest teilweise durchdrungenen Bewehrung aus einem Abstandstextil.
• Als Bewehrungselement für Bauelemente wie Betonguss- oder -fertigteile kommt bisher in überwiegendem Maße Stahl zum Einsatz. Allerdings wird auch bereits seit Jahren nach Alternativen hierfür gesucht. Zu diesen Alternativen zählt auch der Einsatz von textilen Erzeugnissen. Angesichts der Preisentwicklungen der letzten Jahre auf dem Stahlmarkt werden derartige Überlegungen immer dringender. Darüber hinaus ist für textile Bewehrungen absehbar, daß sie neue Einsatzmöglichkeiten eröffnen. Dazu zählen auch solche, die aufgrund technischer Vorschriften wie der DIN 1045 Bewehrungen aus Stahl künftig nicht mehr zugänglich sein werden, weil z. B. für stählerne Bewehrungen Überdeckungen gefordert werden, welche die Herstellung bestimmter Betonteile mit geringen Dicken nicht mehr zulassen.
• Für den Einsatz als textiles Bewehrungsmaterial waren bisher im wesentlichen ein- und zweidimensionale Formen von vorverarbeiteten Fasern, d. h. Rovings, Wirrvliese, Gelege und Gewebe, aus alkaliresistenten Materialien wie Glas oder Hochpolymere zum Einsatz gekommen.
• Insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen, die einen konturierten Querschnitt aufweisen und bei denen demzufolge die dritte Dimension – wie dies im Gegensatz dazu bspw. bei Platten der Fall ist – keine untergeordnete Rolle mehr spielt, erweist sich die oberflächennahe Einbringung der Verstärkungen in die Betonbauteile als problematisch, und zwar sowohl hinsichtlich der genauen und zuverlässigen Positionierung im Bauteil als auch hinsichtlich der Durchdringung durch den in die Form einzubringenden Beton.
• Weiterhin ist bereits bekannt, als Bewehrung für Beton Abstandsgewirke einzusetzen (Kettenwirk-Praxis Nr. 3/2004, Seite 26–27). Bei dem dort gezeigten Betonteil handelt es sich um eine Sandwichplatte, die ein äquidistantes Abstandsgewirke enthält, bei dem die beiden beabstandeten Deckflächen in einer ca. 4 mm dicken Betonmatrix gefasst sind. Der mit den Abstandsfäden besetzte Zwischenraum ist frei von Beton und soll durch Ausschäumen mit PUR-Schaum gefüllt werden.
• Die damit vorgestellte Sandwichplatte stellt einen verhältnismäßig einfachen Anwendungsfall dar und ist außerdem lediglich für den Hausinnenbau bestimmt. Ihre Einsatzmöglichkeiten sind demzufolge sehr begrenzt und auf beanspruchungsarme Fälle eingeengt.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten für den Ersatz von Stahlarmierungen auch bei komplizierteren, strukturierten Bauteilen und für starke Beanspruchungen bereitzustellen.
• Diese Aufgabe wird durch die Erfindung einmal gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 7. Hierbei wird für die Zwecke von Betonteilen gezielt die Möglichkeit genutzt, Abstandsgewirke in Zonen zu unterteilen. Diese können entweder mit in die gegenüberliegenden Deckflächen eingebundenen Abstandsfäden versehen oder abstandsfadenfrei oder auch in einer Weise mit Abstandsfäden besetzt sein, die von der Konfiguration übriger Zonen abweicht. Die abstandsfadenfreien Zonen können in diesem Falle als "Gelenk" oder Knick- bzw. Abwinkelungsbereich in das Bauteil einbezogen werden. Damit ist die Herstellung sowohl temporär als auch dauerhaft abgewinkelter, räumlicher Bauteile möglich.
• In einer weiteren Lösung gemäß Anspruch 8 ist vorgesehen, dass Abstandsgewirke unmittelbar am Einsatzort mit Matrix beaufschlagt und/oder durchdrungen wird. Das Abstandsgewirke wird dabei in vorbereiteten Abschnitten entweder am Baugrundkörper, einer Bauhülle oder – im Falle des Verkehrswege- oder Garten- und Landschaftsbaues an eine im Boden oder ebenfalls einer Bauhülle vorbereitete Begrenzung angelegt und dort gehalten, bevor die Matrix bspw. durch Gießen oder Spritzen aufgebracht wird. Erforderlichenfalls kann für die Halterung und Befestigung des Abstandsgewirkes eine zusätzliche Schalung vorgesehen werden, die dann außerdem der Formgebung des späteren Bauelementes dient. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 9 und 10.
• Eine andere Lösung dieser Aufgabe beinhaltet, dass abstandsfadenfreie Zonen innerhalb des Abstandsgewirke vorgesehen sind, in denen sich Versorgungsleitungen bzw. Leerrohre für solche anordnen lassen. Derartige Versorgungsleitungen können z. B. elektrische Kabel, Rohre für Fußbodenheizungen etc. sein. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 12 bis 15.
• Als Matrix kommt vorzugsweise Beton zum Einsatz. Möglich sind jedoch auch andere alkalisch aushärtende Matrizes. Um eine weitere Festigkeitserhöhung zu erreichen, kann der Beton außerdem mit alkalibeständigen Kurzfasern (Faserbeton) vermischt sein.
• Beim Abstandsgewirke selbst kommen, insbesondere für die Deckflächen, alkalibeständige Materialien, wie z. B. AR-Glasfasern, zum Einsatz. Die die Deckflächen verbindenden Abstandsfäden können sowohl senkrecht als auch geneigt zwischen den Deckflächen verlaufen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
• 1 und 2 zwei Möglichkeiten der Herstellung untereinander verketteter Bauelemente, bspw. einsetzbar für Baustraßen,
• 3 Bauelemente nach Fig. in geschichteter Anordnung,
• 4 bis 7 abgewinkelte Bauelemente,
• 8 ein abgewinkeltes Bauelement, welches direkt am Einsatzort hergestellt wird,
• 9 ein direkt am Einsatzort hergestelltes plattenförmiges Element.
• 10 ein Bauelement mit integrierten Versorgungsleitungen.
• Das in 1 schematisch dargestellte Bauelement besteht im Grundaufbau aus aneinandergereihten plattenförmiger Bauelemente 1. Diese enthalten als Bewehrung ein ebenfalls schematisiertes Abstandsgewirke 2, welches zwei voneinander beabstandete Deckflächen 3 und diese verbindende Abstandsfäden 4 aufweist. In der Zeichnung sind die Abstandsfäden 4 als zwischen den Deckflächen 3 senkrecht verlaufend dargestellt. Sie können jedoch ebenso gut schräg verlaufen und einander kreuzen, und das sowohl in der Zeichnungsebene als auch senkrecht oder diagonal hierzu. Den Gestaltungsmöglichkeiten für das Abstandsgewirke 2 sollen durch die Darstellung in den Zeichnungen keine Grenzen gesetzt sein. Das Abstandsgewirke ist von einer alkalischen, aushärtenden Matrix 5 aus z. B. Beton oder Faserbeton umgeben.
• In die Deckflächen 3 sind – in den Zeichnungen nicht erkennbar – zuglastaufnehmende, gegen chemische (wie z. B. alkalische) Angriffe durch die umgebende Matrix 5 resistente strang- oder fadenförmige textile Gebilde eingebunden. Als besonders vorteilhaft erweisen sich hierbei z. B. AR-Glas-Rovings. Die Abstandsgewirke 2 als Bewehrung sind in die umgebende Matrix 5 so eingebunden, dass sich ihre Deckflächen – je nach Belastung – in den biegezugempfindlichen Zonen des Querschnittes befinden. Ihre Unempfindlichkeit gegenüber der chemischen Aggressivität lässt es zu, sie ggf. auch unmittelbar unter der Oberfläche der Matrix anzuordnen.
• Abstandsgewirke lassen sich so ausbilden, dass die Deckflächen 3 nicht überall durch Abstandsfäden 4 verbunden sind. Ggf. kann auch in bestimmten Zonen eine der Deckflächen 3 ganz entfallen. Diese Eigenschaft wird bei der Gestaltung des Bauelements nach den 1 bis 3 genutzt. Die einzelnen Platten sind durch Zonen 6 von nicht mit Abstandsfäden 4 versehenen Deckflächen untereinander verkettet. In 1 ist dabei stets die gleiche – in diesem Fall die obere – Deckfläche 3 zwischen den Platten 1 mit Auslassungen versehen, in 2 ist dies wechselweise der Fall. Die Bauelemente nach diesen Fig. lassen sich bspw. vorteilhaft zu zusammenhängenden Baustraßenelementen ausbilden, die im Falle der Ausbildung nach 2 auf engstem Raum übereinander gestapelt und auf diese Weise platzsparender transportiert werden können. Die abstandsfadenfreien Zonen der Deckflächen wirken dann wie ein Gelenk.
• Die 4 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele von abgewinkelten Bauelementen 1, in diesem Falle in L-Form. Möglich sind jedoch selbstverständlich auch andere Querschnitte wie z. B. trog- bzw. U-förmige Bauelemente 1. In die beiden Schenkel des Bauelementes 1 sind auch hier Teile von Abstandsgewirke 2 eingelegt, die untereinander verbunden sind. Im Fall der 4 erstrecken sich zwischen beiden Deckflächen 3 noch kurze abstandsfadenfreie Abschnitte 6, während in 5 der innere abstandsfadenfreie Abschnitte 6 entfällt bzw. eine Länge von 0 hat. Der äußere Eckbereich bleibt in den Varianten nach 4 und 5 abstandsgewirkefrei. 6 hingegen zeigt ein Beispiel in dem das im unteren Schenkel angeordnete Abstandsgewirkestück 5 auch den Überschneidungsbereich der beiden Schenkel ausfüllt. Schließlich ist in 7 eine weitere Möglichkeit dargestellt, den Eckbereich mit Abstandsgewirke auszustatten. Hierzu sind in der inneren Deckfläche 3 die Einbindepunkte der Abstandsfäden 4 weniger weit von einander entfernt als in der äußeren Deckfläche 3, so dass die Abstandsfäden 4 hier sternförmig verlaufen.
• In den Beispielen nach den 8 und 9 ist an die Möglichkeit gedacht, Bauelemente 1 direkt am Einsatzort herzustellen, indem dort zunächst die entsprechend notwendige Konfiguration von Abstandsgewirke 2 platziert und diese dann mit Matrix ausgefüllt oder auch nur bespritzt wird. Hierbei wird die am Einsatzort vorfindliche Umgebung bewusst in die Gestaltung und Formgebung einbezogen. 8 zeigt die Gestaltung eines L-förmigen Bauelementes, wie es z. B. im Garten- und Landschaftsbau zur Anwendung kommen kann. An die Bodenkontur 7 wird das Abstandsgewirke 2 angelegt, wobei u. U. nicht dargestellte Befestigungs- und/oder Distanzelemente zum Einsatz kommen können. Die Beaufschlagung erfolgt anschließend.
• 9 zeigt einen ähnlichen Sachverhalt. Ein ebenes Teil von Abstandsgewirke 2 ist in eine Bodenaussparung eingelegt, wobei ebenfalls wieder nicht dargestellte Befestigungs- und/oder Distanzelemente verwendet werden können. Als äußere Begrenzung (Form) kann hierbei die Bodenkontur 7 dienen, bei entsprechender Notwendigkeit kann jedoch auch eine einfache Schalung 8 eingesetzt werden. Einsatzmöglichkeiten für diese Variante bestehen z. B. im Wege- und Estrichbau; bei senkrechter Einbaulage des Abstandsgewirkes 2 z. B. auch im Innenausbau, indem Wände zunächst mit Abstandsgewirke 2 belegt und dann mit Matrix 5 beaufschlagt wird.
• Eine weitere Lösungsvariante zeigt schließlich 10. Sie sieht vor, die oben bereits beschriebenen abstandsfadenfreien Zonen 6 im Abstandsgewirke 2 mit Versorgungsleitungen verschiedenster Art zu versehen. Hierbei ist es sowohl möglich, diese Versorgungsleitungen direkt im Abstandsgewirke anzuordnen als auch lediglich nach dem Einbau zu nutzende Leerrohre vorzusehen. Bezugszeichen 9 symbolisiert demzufolge in 10 Verlegeräume sowohl für Versorgungsleitungen als auch Leerrohre. Die Bauelemente nach dieser Lösung sind variabel gestaltbar: Die Verlegeräume 9 können sowohl flächendeckend als auch nur zonenweise begrenzt ange ordnet sein, die Versorgungsleitungen können ggf. mäanderförmig (z. B. für eine Fußbodenheizung) verlegt werden etc.
• Insgesamt muss festgestellt werden, dass die Ausführungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Lösungen durch die dargestellten Beispiele in keiner Weise beschränkt sein sollen.

1

Bauelement

2

Abstandsgewirke

3

Deckfläche

4

Abstandsfäden

5

Matrix

6

abstandsfadenfreier Abschnitt

7

Bodenkontur

8

Schalung

9

Verlegeraum

Claims (15)

1. Bauelement mit einer von einer alkalischen, aushärtenden Matrix, insbesondere Betonmatrix, zumindest teilweise durchdrungenen Bewehrung aus einem Abstandstextil, insbesondere Abstandsgewirke, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandstextil (2) in mindestens einer der beiden Deckflächen (3) Zonen aufweist, in die keine Abstandsfäden (4) oder Abstandsfäden (4) in von der Konfiguration übriger Abstandsfadenbereiche abweichender Regel eingebunden sind und dass diese Zonen derart in die Matrix (5) eingebettet sind, dass permanent oder temporär von einer ebenen Struktur abweichende Konfigurationen des Bauelementes (1) entstehen.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen nur die mit Abstandsfäden (4) versehenen Zonen des Abstandsgewirkes (2) in die Matrix (5) eingebunden sind, während die abstandsfadenfreien Zonen (6) gelenkig bewegliche Bereiche zwischen mit Matrix (5) versehenen Zonen bilden.
3. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den abstandsfadenfreien Zonen (6) lediglich eine der Deckflächen (3) die mit Abstandsfäden (4) versehenen Zonen verbindet.
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinanderfolgenden abstandsfadenfreien Zonen (6) abwechselnd eine der beiden Deckflächen (3) die mit Abstandsfäden (4) versehenen Zonen verbindet.
5. Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Winkel zueinander stehende, mit in die Matrix (5) eingebundenen abstandsfadenbesetzten Zonen von Abstandsgewirke versehene ebene Abschnitte, wobei in den Scheitellinien die inneren abstandsfadenfreien Zonen (6) eine gegenüber den äußeren abstandsfadenfreien Zonen (6) wesentlich kleinere Länge aufweisen.
6. Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Winkel zueinander stehende, mit in die Matrix (5) eingebundenen abstandsfadenbesetzten Zonen von Abstandsgewirke versehene ebene Abschnitte, wobei im Scheitelbereich ein Abstandsgewirkeabschnitt den anderen teilweise überdeckt.
7. Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch im Winkel zueinander stehende, mit in die Matrix (5) eingebundenen abstandsfadenbesetzten Zonen von Abstandsgewirke versehene ebene Abschnitte, wobei im Scheitelbereich die Abstandsfäden (4) zwischen den Deckflächen (3) sternförmig verlaufen.
8. Bauelement mit einer von einer alkalischen, aushärtenden Matrix, insbesondere Betonmatrix, zumindest teilweise durchdrungenen Bewehrung aus einem Abstandstextil, insbesondere Abstandsgewirke, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandstextil (2) Zonen (6) aufweist, in die keine Abstandsfäden (4) eingebunden sind, und dass diese Zonen Verlegeräume (9) für Versorgungsleitungen etc. bilden.
9. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den abstandsfadenfreien Verlegeräumen (9) Leerrohre für Versorgungsleitungen angeordnet sind.
10. Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den abstandsfadenfreien Verlegeräumen (9) Versorgungsleitungen angeordnet sind.
11. Bauelement mit einer von einer alkalischen, aushärtenden Matrix, insbesondere Betonmatrix, zumindest teilweise durchdrungenen Bewehrung aus einem Abstandstextil, insbesondere Abstandsgewirke, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandsgewirke am Einsatzort des Bauelementes (1) in Einbaulage gehalten und mit der Matrix (5) beaufschlagbar und/oder durchdringbar angeordnet ist.
12. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein ebener Abstandsgewirkeabschnitt in einer vorbereiteten, formähnlichen Vertiefung des Einsatzortes gehalten und mit Matrix (5) beaufschlagt und/oder durchdrungen ist.
13. Bauelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsgewirkeabschnitt in der formähnlichen Vertiefung in einer zusätzlichen Schalung (8) gehalten ist.
14. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgewinkelter Abstandsgewirkeabschnitt am Einsatzort an eine bestehende Begrenzung (7) angelegt und mit Matrix (5) beaufschlagt und/oder durchdrungen ist.
15. Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstandsgewirkeabschnitt am Einsatzort am Baugrundkörper bzw. einer Bauhülle befestigt und mit Matrix (5) beaufschlagt und/oder durchdrungen ist.