DE19917126A1 - Rebar - Google Patents
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Abstract
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.The invention relates to a reinforcement bar, in particular for heat Insulated power transmission between two preferably made of concrete components used, the reinforcing bar made of fiber reinforced There is plastic. Reinforcing bars are, for example, together with an insulating body through which the reinforcing bars pass Component joints used to not only a power transmission but also a to achieve sufficient thermal insulation.
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.Regarding such plastic reinforcement bars have been in the Vergan Opportunity intensified investigations in order for certain users an alternative to the conventional ones made of reinforcing steel or Stainless steel to create existing metal bars. A major incentive for tests with plastic reinforcement bars lies in the lower heat conductivity of certain plastics (such as polyester, vinyl ester, etc.); different types of fibers such as glass, aramid and and other fibers the tensile strength and thus the stability of the flap adaptation rods very precisely to the respective application.
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.A major problem with the known plastic rods is, however in that this ent in the joint area between two concrete components speaking of the corrosi stainless steel rods usually installed there are resistant to ons, however, the fibers used in the Areas exposed to concrete due to the predominant alkaline Milieu attacked, so that it thereby their power transfer function can no longer execute completely. This is caused by that the plastics used as the hard matrix of the tension rods usually has a certain potential for microcracks, which can be found in additional Develop tensile stress to form macro cracks. Through this macroris The hard matrix loses its protection against the reinforcing fibers function, so that, for example, alkaline water present in the concrete Have access to the fiber surface and there it is destructive or corrosive can work. This is the main reason why reinforcement bars be with reinforcing fibers made of E-glass and aramid so far in construction have not yet found any significant application.
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.Proceeding from this, the present invention is based on the object to provide a reinforcement bar made of plastic material, which is characterized by increased resistance to in concrete and mortar prevailing alkaline media.
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.This object is achieved in that the Beweh tion rod has on its outside a metallic sheathing closed running around the outside and the fiber reinforced art shields fabric from the environment in a diffusion-tight manner. So it works the metallic covering as a protective layer, so that the fiber-reinforced Plastic in terms of its static and thermal insulation properties can be selected without sacrificing chemical resistance to put in the foreground.
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.This metallic envelope can for example consist of a metal foil and consist in particular of a stainless steel foil, even the smallest Film thicknesses can be sufficient to prevent the penetration of alkaline media prevent, which is also due to the low film thickness the thermal conductivity is not significant or at a Stainless steel foil has pretty good values anyway.
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.The main advantage of a metallic coating then comes to Wear if the metallic cladding forms a lost shape that is used in the manufacture of the reinforcing bar, that is for example, before pouring the reinforcing bar into the mold, then filled with the fiber-reinforced plastic material and here at the same time connected to it. The metallic order can also act as a shaping during a pultrusion process Serve wrapping or form or formwork. The advantage of such procedures is that quasi "wet on wet" is an intimate bond between the Ma trix material (synthetic resin) and the outer metallic covering can be put.
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.To the particular from a strip-shaped plate or foil mat rial manufactured metallic sheathing in the required cross bar to bring adapted pipe or hose shape, the plate or film material are connected to one another at its longitudinal edges, especially by folding, embossing, gluing, welding and the like Connection types.
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.In addition, it is of course also possible that the metallic envelope tion consists of a coating that is either the mold for the fiber-reinforced plastic and after casting on the Outside of the reinforcing bar is set, or the art reinforcement bar applied after its manufacture.
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.Regardless of the type of application of the covering, it is we noticeably that the wrapping made of a metallic material with less Thermal conductivity, especially made of stainless steel. Hereby it is ensured that the low thermal conductivity Advantage of plastic reinforcement bars is not significantly affected, otherwise you can also use rods made entirely of metal could use. The wrapper should also be made from a corrosion resistant material to make the plastic rebar last able to protect against the alkaline environment of the concrete.
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.As for the shape of the wrapper, it is recommended that this one to give structured outer and / or inner surface, for example is produced by embossing or similar processes to thereby Form fit with the concrete on the one hand and with the plastic material on the other hand to improve what is also the composite properties of the rebar in concrete or mortar improved. Overall emp it is according to the embodiment with ribbed metal bars ben that the inventive plastic reinforcement bar on his The outside is ribbed, with fibers also expediently or other suitable fillers are shifted in the ribs to the Intercept shear stresses there safely and permanently to be able to. As far as the shape of the ribs is concerned, this can be found at erfin Rods produced in accordance with the invention can be easily optimized and the respective adapt to the application conditions.
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.When using stainless steel foil as a metallic wrapping material can be both a diffusion tightness against alkaline media as well as corrosion resistance for those not surrounded by concrete Achieve member areas. However, if other Me talle used, which is due to the very low cost, for example We recommend conventional tin can, so they have metals the required diffusion tightness, but they are usually missing the desired corrosion resistance. Such corrosion resistance digkeit can be achieved without great effort, however, that one coated the reinforcing bar with a metallic covering, which is why offer, for example, epoxy resins.
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. An advantageous coating method is the reinforcement charge electrostatically and came through a powder swirl mer lead, the epoxy due to the electrostatic charge can deposit resin powder particles on the rod surface. Subsequently the rods so charged are passed through a furnace section, and the Epoxy resin particles are caused by the application of heat from outside to inside melted. In this context, it is particularly advantageous that only the metallic coating enables electrostatic charging where however, the fiber plastic is not conductive and therefore not di can be charged electrostatically.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; hierbei zeigenFurther advantages and features of the present invention result from the following description of exemplary embodiments based on the drawing; show here
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Bewehrungsstab im Querschnitt; und Figure 1 shows a reinforcement bar according to the invention in cross section. and
Fig. 2 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Be wehrungsstabes ebenfalls im Querschnitt. Fig. 2 shows an alternative embodiment of a reinforcement bar according to the invention also in cross section.
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.The BE in Fig. 1 represented cylindrical plastic reinforcement bar 1 is made of a plastic or synthetic resin as a matrix material 2 and to the rod axis extending approximately parallel reinforcement fibers 3, the example aramid fibers and the like can be made as of glass fibers. What is essential on the reinforcement bar is now a metallic covering 4 applied to the outside of the plastic bar, which extends over the entire circumference and is designed as a diffusion-tight seal with respect to the bar environment.
Die metallische Umhüllung 4 ist im Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 rohr- bzw. schlauchförmig ausgebildet ohne Längsnaht.In the exemplary embodiment from FIG. 1, the metallic sheathing 4 is tubular or tubular without a longitudinal seam.
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.Such a longitudinal seam connection 15 of a sheath 14 is shown in Fig. 2, where it can also be seen that the longitudinal seam connection selected there consists of an adhesive or welded connection, which is selected so that it is the production of a complete tightness and also mechanical Resilience guaranteed. Otherwise , the reinforcing bar 11 shown in FIG. 2 corresponds to the reinforcing bar 1 from 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.It should also be noted that instead of a pipe or pipe tubular wrapping and instead of one fold two of Fo lienmaterial manufactured cladding halves of course other Her position types are possible to achieve a closed envelope, For example, longitudinal seam welding, but also a screw thread shaped winding of a film material with interlocking or welding adjacent winding edges.
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.In summary, the present invention has the advantage that at constant mechanical properties of known plastics reinforcement bars ensure a secure seal against alkaline media can be produced, which causes the reinforcement accordingly encased bars can also be permanently installed in concrete components.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |