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Die Erfindung betrifft ein Textilbetonteil mit einem als textiler Bewehrung dienenden textilen Flächengebilde in Form eines Geleges sowie einer die textile Bewehrung umgebenden Betonmatrix. Auch betrifft die Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
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Die Nachfrage und Einsatzmöglichkeiten von textilbewehrtem Beton steigen seit einiger Zeit stetig. Anstelle einer sonst üblichen Stahlarmierung wird hierbei eine textilbasierte Bewehrungsstruktur mit Beton umgossen, wobei diese textile Bewehrung in der Regel als Gelege oder Gewebe ausgebildet ist.
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In der
WO 2011/022849 A1 wird eine Bewehrungsmatte für eine armierte Mörtel- oder Spritzmörtelschicht beschrieben.
2 zeigt ein Gelege, bei welchem quer auf in einer ausgezeichneten Richtung verlaufenden Kohlenstofffasern Glas- oder Polyesterfasern gelegt werden. In den Kreuzungspunkten sind die Kohlenstofffasern mit den Glas- oder Polyesterfasern verklebt. Die Glas- oder Polyesterfasern dienen zum Halten der Kohlenstofffasern an Ort und Stelle innerhalb des Geleges für die spätere Zug-Armierung.
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In der
EP 2 530 216 A1 ist ein Baukörper aus Textilbeton in Fertigbauweise beschrieben, wobei die textile Bewehrung als gestreckte Filamente oder als textiles Flächengebilde, vorzugsweise als ein Gewebe, in die Betonmatrix eingebettet werden kann. Die Kett- und Schussfäden sind gruppenweise zusammengefasst, wodurch zwischen diesen Gruppen Durchgänge vorliegen, durch die der flüssige Beton leicht hindurchtreten kann.
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In der
DE 696 22 736 T2 ist ein Bauverstärkungselement insbesondere für die Herstellung von verstärkten Fahrbahnen offenbart, das ein Gitternetzwerk aus Sätzen jeweils geflochtener Drähte und Sätzen schussfadenartige Drähte umfasst, wobei die Drähte jeweils wenigstens ein ununterbrochenes Filament aufweisen. Die besagten Sätze sind untereinander nicht miteinander verflochten. Zur Ausbildung des Gitternetzwerks ist ein Satz von geflochtenen Drähten auf je einer Seite des Satzes schussfadenartiger Drähte vorgesehen. Das Gitternetzwerk ist durchgehend mit einem thermisch verformbaren Harz imprägniert, so dass die Drähte an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind.
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Die
US 3 755 054 A offenbart die Formung eines Zaunes aus Harz imprägnierten Glasfilamenten in einem Formwerkzeug unter Anwendung von Druck und Hitze.
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Der Artikel „Mehraxiale Gitterstrukturen” von E. Hufnagel, R. Böhm et al. in „Kunststoffe”, Bd. 4, 2011, S. 85–88 beschreibt textile Flächengebilde mit einer durchgehenden einheitlichen Dicke, wobei die Filamentschare des textilen Flächengebildes durch Nähfäden miteinander verbunden sind. Die textilen Flächengebilde sind für die Herstellung von Kunststoffbauteilen, insbesondere für den Kfz-Bau, vorgesehen.
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Werden Faserstränge zu Geweben verarbeitet, so liegen diese aufgrund des Schussfadeneintrages und des Webfachwechsels nicht mehr gestreckt vor. Da Hochleistungswerkstoffe wie Kohlenstofffasern anisotrope Eigenschaften besitzen, ist ihre Zugkraftfestigkeit umso höher, je gestreckter sie verlaufen. Somit ist bei einem Gewebe aus anisotropen Hochleistungswerkstoffen ein unerwünschter Abfall der Höchstzugkraftfestigkeit festzustellen. Daher ist für große Belastungen in der Hauptrichtung ein Gelege generell einem Gewebe vorzuziehen. Dabei werden die unterschiedlichen Lagen eines Geleges in aller Regel durch einen zusätzlichen Nähfaden miteinander verbunden. Ein Nähfaden weist jedoch auch negative Eigenschaften auf. Beispielsweise durchsticht die Nadel, die den Nähfaden führt, sogenannte Rovings (Vielzahl an parallel zueinander verlaufende, durch eine Beschichtung miteinander verbundene Filamente), aus denen die Filamentsysteme der verschiedenen Lagen vorzugsweise aufgebaut sind, wodurch die Festigkeit dieser Lage herabgesetzt wird.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Textilbetonteil mit einem textilen Flächengebilde in Form eines Geleges vorzuschlagen, bei welchem die Anforderungen bei der Kraftübertragung in den das textile Flächengebilde umgebenden Beton optimiert sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
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Jedes der mindestens drei Filamentsysteme des textilen Flächengebildes des erfindungsgemäßen Textilbetonteils besteht aus mehreren parallel und beabstandet zueinander verlaufenden Filamentscharen, wobei jede Filamentschar besonders bevorzugt aus vielen Glas- und/oder Kohlenstofffasern und/oder anderen dem Fachmann bekannten Hochleistungsfasern (in Form eines oder mehrerer Rovings) besteht.
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Entsprechend dem textilen Flächengebilde des erfindungsgemäßen Textilbetonteils laufen die zweiten Filamentschare zwischen zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über ihre gesamte Länge, übereinander und parallel zueinander verlaufenden ersten und dritten Filamentscharen hindurch und zwar schräg oder quer zu diesen, wobei diese ersten, zweiten und dritten Filamentschare in den Kreuzungsbereichen miteinander verpresst und verklebt sind. Zudem sind die ersten und dritten Filamentschare – zumindest abschnittsweise – miteinander verpresst und verklebt. Hierdurch wird eine zuverlässige, eine hohe Festigkeit aufweisende Fixierung der Schnittpunkte dieser Filamentschare gewährleistet. Durch die Realisierung von Verdickungen in den Kreuzungsbereichen können die Anforderungen bei der Kraftübertragung in einem Textilbetonteil optimiert werden.
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In den Kreuzungsbereichen entstehen die besagten Verdickungen dadurch, dass – bei einem Ausführungsbeispiel mit drei Filamentsystemen – vorzugsweise in jedem Kreuzungsbereich drei Filamentschare übereinander liegen, während in den Bereichen außerhalb der Kreuzungsbereiche nur zwei Filamentschare, vorzugsweise in Kettrichtung, bzw. nur eine Filamentschar, dann vorzugsweise in Schussrichtung, vorhanden sind. Die Verdickungen, die – wie weiter unten ausgeführt wird – für einen Formschluss zwischen dem textilen Flächengebilde und einem umgebenden Beton sorgen, sind gegenüber den außerhalb der Verdickungen liegenden Bereichen um ungefähr den Durchmesser der verwendeten zweiten Filamentschar dicker. Bei zweiten Filamentscharen von 800 tex beträgt der Dickenunterschied demnach ca. 0,3 mm bis 0,4 mm.
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Mit anderen Worten sind die besagten Verdickungen in den Kreuzungsbereichen gegenüber den anderen Bereichen bevorzugt um ca. den Durchmesser derjenigen Filamentschare dicker (also mindestens der zweiten Filamentschare), welche in einem Winkel (größer 0°) zu den übereinander und parallel zueinander laufenden Filamentschare (also mindestens den ersten und dritten Filamentscharen) liegen.
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Generell ist es von Vorteil, wenn die in den Kreuzungsbereichen gebildeten Verdickungen – im Querschnitt gesehen – vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 5 mm über die anderen Rovingabschnitte der ersten und dritten Filamentschare hinausragen, besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 3 mm, beispielsweise zwischen 1 mm und 2 mm.
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Als Rovings können beispielsweise 1 K (1000 Filamente), 3 K (3000 Filamente), 6 K (6000 Filamente), 12 K (12000 Filamente) oder 24 K (24000 Filamente) oder mehr verwendet werden. Welche Rovings eingesetzt werden, richtet sich – bei Verwendung im Baubereich – im Wesentlichen nach den kräftemäßigen und geometrischen Anforderungen des entsprechenden Bauteils.
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Teil der Erfindung ist auch ein Bauwerk, das erfindungsgemäße Textilbetonteile aufweist. Auch ist ein Herstellungsverfahren für ein derartiges Textilbetonteil mit einem in Beton eingebetteten textilen Flächengebilde sowie die Verwendung eines solchen Textilbetonteils bei der Errichtung eines Bauwerks Teil der Erfindung.
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Die Fixierung der mindestens drei Filamentsysteme miteinander erfolgt somit sowohl an den Kreuzungspunkten als auch außerhalb dieser Bereiche. Insbesondere bei der Verwendung von Rovings mit ihren üblicherweise mehreren tausend Filamenten und entsprechend großer Fläche ist dies sehr gut realisierbar.
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Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass das Gelege hervorragend geeignet ist, auch bei hohen Zugkräften in Richtung des ersten und dritten Filamentsystems stabil zu bleiben. Der Grund hierfür liegt darin, dass durch die Verdickungen in den Kreuzungsbereichen die außen um die zweiten Filamentschare geführten ersten und dritten Filamentschare bei Zugbeanspruchung durch Selbsthemmung im umgebenden Beton verankert sind, in welches das Gelege eingegossen wird. Es resultiert hier – vorzugsweise zusätzlich zum bekannten Reibungsverbund (Kraftschluss) zwischen Beton und Filamenten – ein Formschluss zwischen dem Gelege und dem Beton, der eine Selbsthemmung der in Zugrichtung beanspruchten ersten und dritten Filamentschare bewirkt. Zusätzlich wird vorzugsweise auch der bekannte Stoffschluss (Haftverbund) durch ein Bindemittel (üblicherweise Zement) zwischen Beton und Gelege realisiert.
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Ein solcher Formschluss war bisher nur aus dem Stahlbetonbereich bekannt. Erstmalig wird es mit der Erfindung möglich, auch bei Textilbeton – zusätzlich zum Reibungs- und Haftverbund – einen Formschluss (Scherverbund) zwischen Bewehrung und Beton zu erzielen. Es resultiert eine Verankerung aufgrund von Selbsthemmung der – gemäß einer bevorzugten Ausführungsform – in Hauptbelastungsrichtung verlaufenden ersten und dritten Filamentschare. Die ersten und dritten Filamentschare werden also bei Zugbeanspruchung insbesondere aufgrund des Formschlusses im Beton nicht in Zugrichtung mitgenommen.
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Mit der Erfindung wird demnach eine gegenüber den bekannten textilen Bewehrungen wesentlich verbesserte Kraftübertragung zwischen Bewehrung und Matrix realisiert. Es kann – muss aber nicht – somit auf einen Nähfäden zum Verbinden der Filamentsysteme verzichtet werden, so dass sich dessen negative Eigenschaften vermeiden lassen, außerdem die Produktionssicherheit erhöht ist und die Kosten gesenkt werden können. Zudem wird die Temperaturbeständigkeit des Verbundes verbessert. Auch lassen sich in einfacher Weise symmetrische Strukturen herstellen.
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Bezeichnet man die zweiten Filamentschare als Schussfäden und die ersten und dritten Filamentschare als Kettfäden, werden entsprechend dieser Terminologie die Schussfäden an ihrer Ober- und Unterseite in den Kreuzungsbereichen mit jeweils einem Kettfaden verbunden. Mittels der Anordnung von mindestens zwei Kettfäden in der Richtung der Hauptbeanspruchung kann eine hohe Kraftübertragung erreicht.
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Besonders bevorzugt verlaufen die Filamentschare des zweiten Filamentsystems in einem Winkel von 90° zu den Filamentscharen des ersten und dritten Filamentsystems. Durch diese senkrechte Anordnung der zweiten Filamentschare in Bezug auf die ersten und dritten Filamentschare ergibt sich eine optimale Konstellation für die Einleitung der Zugkräfte in Richtung der ersten und dritten Filamentschare. Es resultiert eine optimierte Selbsthemmung der ersten und dritten Filamentschare.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform verlaufen die Filamentschare des zweiten Filamentsystems schräg (d. h. ungleich 90°) zu den Filamentscharen des ersten und dritten Filamentsystems. Auch ist es möglich, dass ein viertes Filamentsystem mit dementsprechend mehreren in parallelem Abstand verlaufenden vierten Filamentscharen vorgesehen ist, wobei die vierten Filamentschare ebenfalls in einem Winkel von ungleich 90° zu den ersten und dritten Filamentscharen verlaufen. Eine diesbezüglich vorteilhafte Variante besteht darin, dass die zweiten und vierten Filamentschare in einem Winkel von 90° zueinander verlaufen und jeweils in einem Winkel von +45° bzw. –45° zu den ersten und dritten Filamentscharen angeordnet sind. Die Überkreuzungsabschnitte der zweiten mit den vierten Filamentscharen können mit den Kreuzungsbereichen der ersten, zweiten und dritten Filamentschare zusammen- oder auseinanderfallen.
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Generell ist es ebenfalls möglich, dass ein fünftes Filamentsystem oder ein fünftes und sechstes Filamentsystem oder noch weitere Filamentsysteme eingesetzt werden, wobei der Grundgedanke der Erfindung, nämlich – unter Einsatz von Verpressen und Verkleben – das Erzeugen von Verdickungen in Kreuzungsbereichen gegenüber Abschnitten außerhalb dieser Kreuzungsbereiche verwirklicht ist.
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Besonders bevorzugt basiert die Verklebung zwischen den verschiedenen Filamentscharen auf einer zunächst nassen und dann später getrockneten Beschichtung, welche zumindest auf eines der drei Filamentsysteme aufgetragen ist bzw. wird.
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Das Material für diese Beschichtung zum Verbinden der verschiedenen Filamentschare durch Verpressung kann duroplastischer und/oder thermoplastischer und/oder elastomerer Natur ist. Beispiele hierfür sind Beschichtungen auf Grundlage von Dispersionen, die auf Butadien-Styrol oder Epoxid basieren.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Textilbetonteils mit einem in Beton eingebetteten textilen Flächengebilde nach Anspruch 9, wobei eine nasse Beschichtung, vorzugsweise duroplastischer und/oder thermoplastischer und/oder elastomerer Natur, auf zumindest eines der mindestens drei Filamentsysteme aufgebracht wird. Die mindestens drei oben genannten Filamentsysteme werden derart miteinander verpresst, dass in den besagten Kreuzungsbereichen Verdickungen im Vergleich zu den außerhalb der Kreuzungsbereiche liegenden Bereichen entstehen, woraufhin dann die Beschichtung in dem verpressten Gelege getrocknet wird. Hierdurch verkleben die Filamentsysteme unter Bildung eines Stoffschlusses in den verpressten Bereichen, d. h. in den Kreuzungsbereichen verkleben die drei Filamentsysteme und außerhalb der Kreuzungsbereiche das erste und dritte Filamentsystem.
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Hinsichtlich der Anordnung der mindestens drei Filamentsysteme in Bezug auf die Transportrichtung gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten. Zum einen können die Filamentschare des ersten und des dritten Filamentsystems in Transportrichtung und die Filamentschare des zweiten Filamentsystems in einem Winkel, vorzugsweise in einem Winkel von 90°, zu dieser Transportrichtung zugeführt werden. Die ersten und dritten Filamentschare entsprechen den Kettfäden im herkömmlichen Sinne, während die zweiten Filamentschare den Schussfäden entsprechen. Hierbei verlaufen die ersten und dritten Filamentschare im späteren Textilbetonteil vorzugsweise in Hauptbelastungsrichtung.
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Bei der anderen Ausführungsform werden die Filamentschare des zweiten Filamentsystems in Transportrichtung (Kettfäden) und die Filamentschare des ersten und des dritten Filamentsystems in einem Winkel (Schussfäden), vorzugsweise in einem Winkel von 90°, zur Transportrichtung zugeführt. Dieses Gelege wird dann später im erfindungsgemäßen Textilbetonteil ebenfalls derart in den Beton eingebettet, dass die ersten und dritten Filamentschare in Hauptbelastungsrichtung verlaufen. Die Verlegelänge des Geleges im Beton in diese Hauptbelastungsrichtung ist jedoch durch die Breite der Legemaschine begrenzt.
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Bei einer Alternative verlaufen die Filamentschare des zweiten und mindestens eines weiteren, vierten Filamentsystems in Hauptbelastungsrichtung des Textilbetonteils. Hierbei laufen die Filamentschare des zweiten und vierten Filamentsystems übereinander und parallel zueinander, wobei sie außerhalb der Kreuzungsbereiche verpresst und verklebt sind. Durch diese Ausgestaltung wird eine hohe Zugkraftfestigkeit in Verlaufsrichtung der zweiten und vierten Filamentschare unter Ausbildung eines Formschlusses mit dem Beton im Bereich der Verdickungen in den Kreuzungsbereichen ermöglicht, in denen sich alle vier Filamentschare treffen und dort verpresst und verklebt sind.
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Die Beschichtung des ersten, zweiten und/oder dritten Filamentsystems wird vorzugsweise erst unmittelbar vor dem Zusammenführen der mindestens drei Filamentsysteme aufgetragen. Die Beschichtung ist hierbei noch nicht angetrocknet bzw. zähflüssig und kann sich somit optimal zwischen den Filamenten der verschiedenen Filamentsysteme verteilen, vorzugsweise durch die genannte und unten noch näher beschriebene Verpressung. Für die Beschichtung werden bevorzugt Tauchbäder verwendet, durch welche die entsprechenden Filamentsysteme hindurchgeführt werden. Ein Besprühen, auch abschnittsweise, ist ebenfalls möglich.
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Die nasse Beschichtung wird besonders bevorzugt derart aufgetragen, dass sie sich auf alle drei Filamentsysteme verteilt, vorzugsweise möglichst vollständig deckend. Hierbei kann es ausreichen, dass die Beschichtung nur auf eines der mindestens drei Filamentsysteme aufgebracht wird. Da es besonders bevorzugt ist, dass die Filamentsysteme in der Hauptbelastungsrichtung – also in der Regel das erste und das dritte Filamentsystem – über möglichst ihre gesamte Länge miteinander klebend verbunden sind, wird dementsprechend vorzugsweise die Beschichtung auf das erste und/oder das dritte Filamentsystem aufgebracht. Die Beschichtungsflüssigkeit kann durch die Verpressung dann auch in das zweite und das ggf. nicht beschichtete dritte bzw. erste Filamentsystem eindringen und dort die Filamente verkleben.
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Alternativ kann die Beschichtung aber auch derart durchgeführt werden, dass zumindest ein – in Bezug auf das fertige textile Flächengebilde – innenliegendes Filamentsystem vor dem Zusammenführen der verschiedenen Filamentsysteme beschichtet wird, bei einem dreilagigen Gelege also das zweite Filamentsystem. Durch geeignetes Verpressen gelangt die Beschichtungsflüssigkeit dann auch in das erste und dritte Filamentsystem und kann dort die Filamente miteinander verkleben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein bekanntes Textilbetonteil mit einem bekannten Gelege mit Kett- und Schussfaden, eingebettet in Beton;
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2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Geleges für ein erfindungsgemäßes Textilbetonteil;
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3 einen Querschnitt durch das Gelege entlang A-A der 2;
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4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Geleges;
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5 einen Querschnitt durch das Gelege entlang B-B der 4;
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6 einen Querschnitt durch ein Gelege, eingebettet in Beton;
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7 den vergrößerten Ausschnitt A aus der 6;
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8 eine schematische Seitenansicht auf eine Anlage zur Herstellung eines Geleges;
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Die bekannten und erfindungsgemäßen Ausführungsformen gemäß den 1–5 und 7–8 weisen jeweils mehrere Filamentsysteme auf. Diese sind bevorzugt als bekannte Rovings aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern und/oder anderen Hochleistungsfasern ausgebildet. Die weiter unten beschriebenen Gelege sind dabei aus Filamentsystemen aufgebaut, die jeweils mehrere beabstandete Filamentschare aufweisen, die wiederum jeweils aus einem oder mehreren (dann direkt nebeneinander geführten) Rovings bestehen.
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In der 1 ist ein bekanntes textiles Flächengebilde in Form eines Geleges 20 im Querschnitt dargestellt, das in einer Betonmatrix 61 als Teil eines Textilbetonteils 60 ist. Das bekannte Gelege 60 umfasst zwei Filamentsysteme, wobei das eine Filamentsystem aus mehreren in Transportrichtung T (Maschinenrichtung) parallel und beabstandet verlaufenden Filamentscharen 21 besteht, auf welche das andere Filamentsystem gelegt ist, welches aus mehreren, ebenfalls parallel und beabstandet zueinander, aber insbesondere quer zur Transportrichtung verlaufenden Filamentscharen 22 besteht. Die Filamentschare 21 können als Kettfäden bezeichnet werden, die Filamentschare 22 als Schussfaden. An den Kreuzungsbereichen 23 sind die Filamentschare 21, 22 mittels Nähfäden 24 in bekannter Weise miteinander verbunden. Die Nähfaden 24 verhindern ein Durchziehen der Filamentschare 21 durch die Betonmatrix 61 bei Belastung in Hauptbelastungsrichtung Z.
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In den 2 und 3 ist in Draufsicht und im Querschnitt (entlang A-A der 2) eine erste Ausführungsform eines Flächengebildes entsprechend der Erfindung in Form eines Geleges 10 dargestellt. Dieses besteht aus einem (in der Draufsicht verdeckten) ersten Filamentsystem 1 mit mehreren parallel und beabstandet verlaufenden ersten Filamentscharen 11 (s. 3), einem zweiten Filamentsystem 2 mit mehreren beabstandet verlaufenden zweiten Filamentscharen 12 und einem dritten Filamentsystem 3 mit mehreren parallel und beabstandet verlaufenden dritten Filamentscharen 13. Wie beim Gelege 20 gemäß 1 sind beim Gelege 10 die zweiten Filamentschare 12 quer, d. h. in einem Winkel von 90°, auf die ersten Filamentschare 11 gelegt.
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Im Unterschied zum Gelege 20 ist allerdings einerseits auf das zweite Filamentsystem 2 das dritte Filamentsystem 3 gelegt, dessen dritte Filamentschare 13 über und parallel zu den ersten Filamentscharen 11 des ersten Filamentsystems 1 laufen. Die zweiten Filamentschare 12 sind somit von den ersten und dritten Filamentscharen 11, 13 eingeschlossen und bilden mit diesen Kreuzungsbereiche 5. Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Gelegen 20 und 10 besteht darin, dass die Filamentschare 11, 12, 13 miteinander verklebt und verpresst sind und zwar derart, dass die ersten und dritten übereinander liegenden Filamentschare 11, 13 über ihre gesamte Länge miteinander verklebt und verpresst sind – mit Ausnahme der Kreuzungsbereiche 5, in denen die Unterseite der zweiten Filamentschare 12 mit der Oberseite der ersten Filamentschare 11 und die Oberseite der zweiten Filamentschare 12 mit der Unterseite der dritten Filamentschare 13 verklebt und verpresst sind.
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Das besagte Verkleben wird mittels einer nassen Beschichtung 7 realisiert, die auf mindestens eines der drei Filamentsysteme 1, 2, 3 besonders bevorzugt unmittelbar vor dem Zusammenführen der drei Filamentsysteme 1, 2, 3 in der Legemaschine realisiert wird. Durch das Verpressen der drei Filamentsysteme 1, 2, 3 im Anschluss an das Aufeinanderlegen verteilt sich die Beschichtung innerhalb jeder der einzelnen Filamentscharen 11, 12, 13 – aber insbesondere auch zwischen den im Presswerkzeug miteinander in Verbindung kommenden Filamentscharen 11, 12, 13, so dass besonders bevorzugt die ersten und die dritten Filamentschare 11, 13 miteinander verklebt werden als auch die ersten, zweiten und dritten Filamentschare 11, 12, 13 in den Kreuzungsbereichen 5.
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In den Kreuzungsbereichen 5 weichen die ersten und dritten Filamentschare 11, 13 aufgrund der dazwischen befindlichen zweiten Filamentschare 12 nach unten bzw. oben aus und erzeugen somit zweiseitige Verdickungen 6 bzw. Rippen, die – nach Einbetten des erfindungsgemäßen Geleges 10 in einen Beton – für eine Selbsthemmung des Geleges 10 im Beton (s. hierzu auch weiter unten).
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Bei der Ausführungsform gemäß der 4 und 5 ist ein viertes Filamentsystem 4 aus vierten Filamentscharen 14 vorgesehen. Die zweiten und die vierten Filamentschare 12, 14 verlaufen hier in einem Winkel von 90° zueinander, während sie mit den ersten und dritten Filamentscharen 11, 13 einen Winkel von +45° bzw. –45° einschließen. Die zweiten und die vierten Filamentschare 12, 14 kreuzen sich daher in Überkreuzungsabschnitten 8, die in der Draufsicht zwischen zwei beabstandeten ersten Filamentscharen 11 (und damit auch dritten Filamentscharen 13) liegen. Es ist allerdings auch möglich, dass die Überkreuzungsabschnitte 8 in Draufsicht gesehen zwischen jeweils zwei übereinander liegenden ersten und dritten Filamentscharen 11, 13 liegen, so dass hier im Querschnitt gesehen alle vier Filamentschare 11, 12, 13, 14 in Kreuzungsbereichen übereinander liegen und die Verdickungen 6 bzw. Rippen dementsprechend eine große Ausdehnung in z-Richtung haben (nicht dargestellt). Mit anderen Worten fallen hierbei die Überkreuzungsbereiche 8 und die Kreuzungsbereiche 5 zusammen.
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In der 6 ist schematisch eine Anlage zur Herstellung eines wie oben beschriebenen Geleges 10 dargestellt, anhand derer das Verfahren zur Herstellung eines solchen Geleges im Folgenden erläutert wird. Die Anlage umfasst eine an sich bekannte Transporteinrichtung 30 mit Transportwalzen 31 und Transportketten 32, welche zu beiden Seiten die Maschinenbreite definieren. Ein Schussfadenleger 35 zum Ablegen von Schussfäden als zweites Filamentsystem 2 mit zweiten Filamentscharen 12 ist in Transportrichtung T gefolgt von zwei Kettfadenlegern 38 und 39. Der Kettfadenleger 38 führt von unten Kettfäden als erstes Filamentsystem 1 mit ersten Filamentscharen 11 gegen das zweite Filamentsystem 2, während der Kettfadenleger 39 von oben Kettfäden als drittes Filamentsystem 3 mit dritten Filamentscharen 13 auf das zweite Filamentsystem 2 ablegt. Die dritten Filamentscharen 13 werden in Transportrichtung T gesehen vor den ersten Filamentscharen 11 auf die zweiten Filamentschare 12 abgelegt. Die Konstruktion von Schuss- und Kettfadenleger 35, 38, 39 sind bekannt und werden daher vorliegend nur schematisch angedeutet und nicht näher beschrieben.
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Vor dem Ablegen bzw. Zusammenführen der drei Filamentsysteme 1, 2, 3 durchlaufen die ersten und dritten Filamentschare 11, 13 jeweils ein Tauchbad 40 bzw. 43 mit jeweils einer teilweise im jeweiligen Tauchbad 40 bzw. 43 umlaufenden Tauchwalze 41 bzw. 44. In den Tauchbädern 40, 43 befinden sich jeweils nasse, adhäsive Beschichtungsflüssigkeiten 7a, vorzugsweise gleicher Konsistenz. Die ersten und dritten Filamentschare 11, 13 nehmen beim Hindurchführen durch das jeweilige Tauchbad 40 bzw. 42 diese Beschichtungsflüssigkeit 7a auf und tragen sie an die zweiten Filamentschare 12 heran. Entsprechende Umlenkwalzen 42, 45 zum geeigneten Führen der ersten und dritten Filamentschare 11, 13 sind bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
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Das erste Filamentsystem 1 wird dem zweiten und dritten Filamentsystem 2, 3 vorliegend mittels eines Abquetschwalzenpaars 46 zugeführt, deren beide Walzen angetrieben werden. Das Abquetschwalzenpaar 46 dient einerseits zum Zusammenführen der drei Filamentsysteme 1, 2, 3, andererseits zum Verteilen der vom ersten und dritten Filamentsystem 1, 3 getragenen Beschichtungsflüssigkeit 7a über die drei Filamentsysteme 1, 2, 3 und insbesondere in ihren Kreuzungsbereichen 5. Zudem soll überschüssige Beschichtungsflüssigkeit 7a aus dem Gelege 10 ausgetragen werden, wofür ein entsprechender Auffangbehälter 48 unter dem Abquetschwalzenpaar 46 angeordnet ist.
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Das somit möglichst umfassend beschichtete Gelege 10 wird anschließend durch eine Andruckeinheit 50 aus mehreren hintereinander angeordneten Walzenpaaren 5 geführt, in denen die drei Filamentsysteme 1, 2, 3 miteinander verpresst werden. Die Trocknung der adhäsiven Beschichtungsflüssigkeit 7 und damit das Verkleben der drei Filamentsysteme 1, 2, 3 wird dadurch beschleunigt, dass in der Andruckeinheit 50 auch Trocknungseinrichtungen 54 in Form von Wärmestrahlern angeordnet sind.
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Das Gelege 10 verlässt die Anlage anschließend in der Form, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist.
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Eine nicht dargestellte Anlage unterscheidet sich von derjenigen der 6 darin, dass zwei Schussfäden und lediglich ein Kettfaden eingebracht werden, um ein Gelege 10 herzustellen. Hierbei bilden zwei Schussfäden das erste und dritte Filamentsystem 1, 3 mit ersten bzw. dritten Filamentscharen 11, 13, während die Kettfäden das zweite Filamentsystem 2 mit zweiten Filamentscharen 12 darstellen. Die ersten und dritten Filamentschare 11, 13, die hier quer zur Transportrichtung verlaufen, sind wesentlich kürzer als diejenigen der mit der Anlage gemäß der 6 hergestellten ersten und dritten Filamentschare 11, 13, die in Transportrichtung laufen. Mit anderen Worten ist bei der nicht dargestellten Ausführungsform die Breite der Legemaschine die begrenzende Größe. Das erste und dritte Filamentsystem 1, 3, das im Textilbetonteil bevorzugt in Hauptverzugsrichtung ausgerichtet ist, ist also bei der nicht dargestellten Ausführungsform wesentlich kürzer und daher nicht die am meisten bevorzugte Variante.
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In der 7 ist schließlich ein Gelege 10 eingebettet in eine Betonmatrix 61 dargestellt, die zusammen ein erfindungsgemäßes Textilbetonteil 60 bilden (nur Ausschnitt gezeigt). Die 8 stellt den vergrößerten Ausschnitt A der 7 dar. Durch den Verlauf der Filamentschare 11, 12, 13 sowie die Beschichtung 7, die sich zwischen die einzelnen Filamentschare 11, 12, 13 verteilt, aber insbesondere auch diese miteinander verbindet, wird erstmalig ein Formschluss FS eines Geleges mit einer Betonmatrix 61 ermöglicht (s. 8). Wenn in die Hauptbelastungsrichtung Z Zug ausgeübt wird, können die ersten und dritten Filamentschare 11, 13 durch die formschlüssige Verankerung des Geleges 10 nicht durch die Betonmatrix 61 gezogen werden. Es findet also eine Selbsthemmung des Geleges 10 an den Verdickungen 6 statt, wie dies schematisch mit dem Bezugszeichen SH in 8 angedeutet ist.
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Neben dem beschriebenen Formschluss ist es bevorzugt, auch einen Stoffschluss (Haftverbund) zwischen dem Beton und dem Gelege herzustellen. Hierzu kann in bekannter Weise vorzugsweise Zement als Bindemittel dem Beton zugesetzt sein. Auch wird in aller Regel ein Kraftschluss (Reibungsverbund) vorhanden sein, welcher durch die Reibung zwischen Beton und Gelege hervorgerufen wird.
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Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Abwandlungen innerhalb der Ansprüche sind ohne Weiteres möglich. So kann beispielsweise anstelle des Befeuchtens der Filamentsysteme mittels eines Tauchbads auch eine – abschnittsweise mögliche – Besprühung mit der Beschichtungsflüssigkeit 7a vorgenommen werden. Die Trocknungseinrichtungen können ebenfalls mit anderen bekannten Mitteln als Scheinwerfern ausgestattet sein. Auch sind nicht notwendigerweise die Verdickungen 6 bzw. Rippen in beide Richtungen ausgestaltet. Statt solchen zweiseitig ausgewölbten Verdickungen (s. 3) können auch nur einseitige Verdickungen bzw. Rippen vorhanden sein, beispielsweise durch Auswölbungen lediglich der dritten Filamentschare 13, während die ersten Filamentschare 11 im Wesentlichen über ihre gesamte Länge geradlinig verlaufen. Diese Geometrie lässt beispielsweise durch eine flächige unterseitige Abstützung des ersten Filamentsystems 1 beim Verpressen und/oder durch die Geometrie und den Anpressdruck der Druckzylinder einstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Filamentsystem
- 2
- zweites Filamentsystem
- 3
- drittes Filamentsystem
- 4
- viertes Filamentsystem
- 5
- Kreuzungsbereiche
- 6
- Verdickungen
- 7
- Beschichtung
- 7a
- Beschichtungsflüssigkeit
- 8
- Überkreuzungsabschnitten
- 10
- Gelege
- 11
- erste Filamentschare
- 12
- zweite Filamentschare
- 13
- dritte Filamentschare
- 14
- vierte Filamentschare
- 20
- bekanntes Gelege
- 21
- Filamentschare
- 22
- Filamentschare
- 23
- Kreuzungsbereiche
- 24
- Nähfaden
- 30
- Transporteinrichtung
- 31
- Transportwalze
- 32
- Transportkette
- 35
- Schussfadenleger
- 36
- Schussfadenleger
- 38
- Kettfadenleger
- 39
- Kettfadenleger
- 40
- Tauchbad
- 41
- Tauchwalze
- 42
- Umlenkwalze
- 43
- Tauchbad
- 44
- Tauchwalze
- 45
- Umlenkwalze
- 46
- Abquetschwalzenpaar
- 48
- Auffangbehälter
- 50
- Andruckeinheit
- 51
- Walzen oder Walzenpaare
- 54
- Trocknungseinrichtungen
- 60
- Textilbetonteil
- 61
- Betonmatrix
- T
- Transportrichtung
- SH
- Selbsthemmung
- FS
- Formschluss
- Z
- Hauptbelastungsrichtung
