EP1153179A1 - Gewebematte als räumliche microbewehrung zur staffelung, lagefixierung und variation der zuschlagskörnung von zementgebundenen bauteilen - Google Patents

Gewebematte als räumliche microbewehrung zur staffelung, lagefixierung und variation der zuschlagskörnung von zementgebundenen bauteilen

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EP1153179A1
EP1153179A1 EP00966341A EP00966341A EP1153179A1 EP 1153179 A1 EP1153179 A1 EP 1153179A1 EP 00966341 A EP00966341 A EP 00966341A EP 00966341 A EP00966341 A EP 00966341A EP 1153179 A1 EP1153179 A1 EP 1153179A1
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EP
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mat
fabric
aggregate
micro
concrete
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Hauser Manfred
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    • E04C5/064—Three-dimensional reinforcing mats composed of reinforcing elements laying in two or more parallel planes and connected by separate reinforcing parts the reinforcing elements in each plane being formed by, or forming a, mat of longitunal and transverse bars
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/0006—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects the reinforcement consisting of aligned, non-metal reinforcing elements
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    • E04B5/02—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units
    • E04B5/04—Load-carrying floor structures formed substantially of prefabricated units with beams or slabs of concrete or other stone-like material, e.g. asbestos cement
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
    • E04C5/04—Mats

Definitions

  • the invention relates to a mat, preferably made of micro-fabrics, for forming load-bearing and sealing concrete components by infiltration of cement mortar and / or concrete.
  • the overall system is a composite material, consisting of the mat system presented with a hydraulic binder.
  • the aggregate grains are already integrated in the prefabricated, 3-dimensionally woven fabric mat, and then a flowable cement mortar with a high proportion of fine grains is infiltrated.
  • a prefabricated, 3-dimensionally woven fabric mat without aggregate is used and the aggregate is only introduced after subsequent mortar infiltration.
  • the mat acts as a sieve in the case of concrete infiltration and ensures position fixing and size grading of the aggregate grains over the component thickness.
  • the grid layers also ensure the load-bearing capacity of the component.
  • the material of the fabric can be selected as desired.
  • the mat is preferably made of woven metal or plastic.
  • a reinforced concrete cover is required for reinforced concrete, which means that the entire cross-sectional height cannot be used statically.
  • the basis of the patent application is the variation of the largest grains over the component thickness, whereby the rigidity is increased by large grains in the pressure zone and reduced by small grain sizes in the tensile zone.
  • the high rigidity in the pressure zone causes a load redistribution and thus better material utilization until the elongation at break of the pressure-stressed material concrete.
  • the lower rigidity in the tensile zone increases the concrete elongation until the concrete tensile strength is exceeded, ie the concrete remains unscrewed longer and the durability is improved.
  • the fine coma in the tension zone results in a denser concrete structure and an improvement in the bond properties with reinforcing steel.
  • the positional securing of the aggregate should be controlled both in the layer level and over the entire cross-section.
  • the large spread of the material behavior of concrete is minimized by securing the position in the individual levels and the even graduation across the cross-sectional height.
  • the spatial micro-fabric also guarantees the positive properties of a high-performance concrete.
  • the properties of the high-performance concrete and the advantages of the incorporation of multi-layer micro-fabrics are described in a publication by the inventor [2]. 1.3 Detailed description of the invention (main claim)
  • Fabric material and strength values can be selected as desired (preferably steel, normal strength or high strength)
  • stiffness can be set with all surcharge types, different surcharge types can be combined
  • Type of surcharge standard surcharge (gravel, sand, grit etc.),
  • Shape any (ball, disc, cubic etc.)
  • Variant 2 spatial mat with filter effect during infiltration (also applies to variant 1)
  • Example variant 2 spatial fabric mat for filtering the aggregate
  • large aggregate grains increase the rigidity of the upper part of the component and increase the abrasion resistance in the event of wear.
  • Low rigidity of the underside of the component guarantees the crack-bridging effect of this layer and reduces the crack widths
  • Deviation from existing systems is the targeted use of several layers of micro-reinforcement for prestressing extremely thin, hydraulically bound components.
  • the preload favors larger spans and a largely crack-free construction.
  • Variant 1 spatial grading of grain sizes, isometry
  • Fig. 1.2 as 1.1 with spatial interweaving, view
  • Fig. 2 structure of the 3-dimensional fabric mat with variation of the mesh sizes
  • Variant 2 (sieve effect in fresh concrete infiltration through sieves 1 to n) sieve 1 Enclosing fabric layers for staggering and securing the aggregate and securing the load-bearing capacity u.
  • Crack width restriction sieve 2 close-meshed fabric layers stencil, securing the position of the displacement body
  • Fig. 7 mat structure with integrated cable channels
  • Fig. 10 beam with micro fabric (variant 1) + reinforcing steel
  • Preferred applications of the composite material are concrete layers as wear and sealing layers, walls, facade elements, integrated formwork or any profiles and beams.
  • the exploitation of the good thermal conductivity of this material, due to the spatial steel mesh, in relation to unreinforced concrete enables use as direct heating and thus ensures that traffic areas are free of snow and ice.
  • Appropriate training of the mat joint ensures a seamless construction when newly created.
  • a modular system (Fig. 5) is created that guarantees a qualitatively safe execution with constant quality without specialized personnel.
  • Another component will be prefabricated concrete elements that allow any geometrical shape of the mats, such as pipes, containers, U + T + box profiles, etc.
  • the prestressing of thin panels under high loads opens up slim, crack-free structures.
  • the targeted spatial arrangement of aggregates / displacement bodies (hollow bodies) enables a construction with high energy consumption, e.g. in the case of shock loads from armored cabinets or bunkers.
  • Integrated formwork thin panels (facades, mega tiles), road surfaces, industrial floors, start u. Landing strips, tank cups, barrel storage, filling areas, dipping basins, loading zones, garbage bunkers, large pipes

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Description

1 Beschreibung
1.1 Titel
„Gewebematte als räumliche Mikrobewehrung zur Staffelung, Lagefixierung und Variation der Zuschlagskörnung von zementgebundenen Bauteilen"
Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise aus Mikrogeweben bestehende Matte zur Bildung tragender und abdichtender Betonbauteile durch Infiltration von Zementmörtel und/oder Beton. Das Gesamtsystem ist ein Verbundwerkstoff, bestehend aus dem vorgestellten Mattensystem mit einem hydraulischen Bindemittel. Durch Variation der Maschenweiten der einzelnen übereinandergeschichteten Gewebelagen über die Bauteildicke kann sowohl die Lage der Zuschlagskömer in den einzelnen horizontalen Mattenebenen fixiert werden als auch durch die Siebwirkung der Maschenweiten in der vertikalen Ebene eine Staffelung der Zuschlagskorngrößen erzielt werden. Dadurch kann sowohl Tragfähigkeit als auch die Steifig keit und das Rißverhalten des Bauteils zielgenau eingestellt werden. Dabei ergeben sich zwei Varianten:
Bei der Variante 1 sind die Zuschlagskömer bereits in der vorgefertigten, 3-dimensional verwebten Gewebematte integriert, und es wird anschließend ein fließfähiger Zementmörtel mit hohem Feinkornanteil infiltriert.
Bei der Variante 2 wird eine vorgefertigte, 3-dimensional verwebte Gewebematte ohne Zuschlagkömer verwendet und die Zuschlagskömer werden erst bei anschließender Mörtelinfiltration eingebracht. Durch Variation der Maschenweiten der einzelnen Gewebelagen fungiert die Matte bei Betoninfiltration als Sieb und gewährleistet eine Lagefixierung und Größenstaffelung der Zuschlagskömer über die Bauteildicke. Bei beiden Varianten sichern die Gitterlagen zusätzlich die Tragfähigkeit des Bauteils.
Der Werkstoff des Gewebes ist beliebig wählbar. Vorzugsweise besteht die Matte aus Metalloder Kunststoff geweben.
Ziel: Optimierung von zementgebundenen Bauteilen durch zielgenaue Fixierung und Staffelung verschiedener Zuschlagskömungen über die Bauteildicke und -länge mittels Gewebematten. Die Kombination aus Staffelung der Zuschlagskömer und der Tragfähigkeit der mehrschichtigen Gewebematten gewährleistet Bauteile mit hoher Rotationsfähigkeit, hoher Verschleißfestigkeit, hoher Schlagfestigkeit, hoher Dauerhaftigkeit, hoher Tragfähigkeit, hoher Duktilität, minimalen Rißbreiten sowie die Nichtbrennbarkeit des Verbundmaterials. 1.2 Stand der Technik
1.2.1 Kenntnisstand
Herkömmliche Betonkonstruktionen werden über die Bauteildicke (von Platten, Wänden und Trägem) mit einer Betonmischung und somit mit einem konstanten Kömungsband über die Bauteildicke hergestellt. Der Versuch, ein Bauteil mit Mischungen unterschiedlicher Korngrößen herzustellen, scheitert bereits beim obligatorischen Verdichten des Betons. Durch die Rüttelenergie vermischen sich mehrlagig eingebrachte Betonmischungen zu einem Beton mit konstantem Kömungsband über die Bauteildicke. Eine Lagesicherung der Körnung in den einzelnen Ebenen ist nicht möglich. Dies führt zu einer zufälligen Verteilung der Korngröße und somit zu einer starken Streuung im Materialverhalten des Betons.
Ein Spannungs-Dehnungsveriauf eines biegebeanspruchten Bauteiles zeigt entgegen den theoretischen Annahmen vieler Bemessungsprogramme kein Ebenbleiben der Querschnitte. Die Dehnungsverläufe der Druckzone und der gerissenen Zugzone weichen deutlich voneinander ab (s. Fig. 6). Die Dehnung am gezogenen Bauteilrand ist größer
Bei Standardzusammensetzung mit konstantem Kömungsband ist die Steifigkeit des Betons über die Bauteildicke ebenfalls konstant, so dass bei einem Beton mit einer Standardkömung (=großer Elastizitätsmodul) bereits bei einer geringen Dehnung die Zugfestigkeit überschritten wird und der Beton reißt. Die Rißbreiten bei Stahlbeton können minimal auf w = 0,20mm beschränkt werden, wodurch je nach Flüssigkeit die Anforderungen an eine Dichtschicht nicht erfüllt werden [1]. Des weiteren ist für Stahlbeton die Ausführung einer Betondeckung erforderlich, wodurch nicht die gesamte Querschnittshöhe statisch ausgenutzt werden kann.
1.2.2 Anzustrebende Neuentwicklung
Grundlage der Patentanmeldung ist die Variation der Größtkömer über die Bauteildicke, wodurch die Steifigkeit durch große Kömer in der Druckzone erhöht und in der Zugzone durch kleine Korngrößen reduziert wird. Bei einem Beton gleicher Festigkeit, z.B. ein hochfester Beton B 100, erstreckt sich die Betonsteifigkeit von E = 20.000 N/mm2 (Größtkom = 2 mm) bis E = 50.000 N/mm2 (Größtkom = 32 mm). Die hohe Steifigkeit in der Druckzone bewirkt eine Lastumlagerung und somit eine bessere Materialausnutzung bis zum Erreichen der Bruchdehnung des druckbeanspruchten Werkstoffes Beton. Die geringere Steifigkeit in der Zugzone bewirkt eine Vergrößerung der Betondehnung bis die Betonzugfestigkeit überschritten wird, d.h. der Beton bleibt länger ungerissen und die Dauerhaftigkeit wird verbessert. Zusätzlich bewirkt der Feinkomanteil in der Zugzone ein dichteres Betongefüge und eine Verbesserung der Verbundeigenschaften mit Betonstahl.
In Verbindung mit einem 3-dimensionalen Mikrogewebe soll die Lagesicherung des Zuschlages sowohl in der Schichtebene als auch über den gesamten Querschnitt gesteuert werden. Durch die Lagesicherung in den einzelnen Ebenen und die gleichmäßige Staffelung über die Querschnittshöhe wird die große Streuung des Materiaiverhaltens von Beton minimiert. Das räumliche Mikrogewebe gewährleistet neben der Tragfähigkeit auch die positiven Eigenschaften eines Hochleistungsbeton. Die Eigenschaften des Hochleistungsbetons sowie die Vorteile des Einbaus von mehrlagigen Mikrogeweben werden in einer Veröffentlichung des Erfinders [2] beschrieben. 1.3 Detaillierte Darstellung der Erfindung (Hauptanspruch)
1.3.1 Mattenaufbau gemäß Fig. 1 und 2:
• dünne Gewebelagen umschließen die Zuschlagskömer
• engmaschige Gewebe als Schablone zur Fixierung der Lage der Zuschlagskömer
• Gewebelagen gewährleisten Zug-, Druck- und Biegetragfähigkeit des Bauteils
• 3-dimensionale Verschnürung als Lagesicherung und Sicherung der Schubtragfähigkeit (s. Fig. 1)
• Mattenstärken beliebig einstellbar, je nach Bauteil z.B. bei Verschleißflächen vorzugsweise hMatte = 10 bis 100 mm
• Matte mit integrierten Zuschlagskömem ermöglicht zusätzlichen Einbau von Leerrohren für: Heizschläuche, Kabelkanäle etc. (s. Fig. 7)
1.3.2 Gewebematerial
Gewebematerial und Festigkeitswerte beliebig wählbar (vorzugsweise Stahl, normalfest o. hochfest)
- Mehrlagiger Aufbau mit Verbindungsmitteln
Gewebe aus Streckmetall
Gewebelagen aus geschweißten oder geflochtenen Metallgittern
- Ganzheitlicher, räumlicher Aufbau
Erstellung eines räumlichen Stahlgerüstes durch entsprechende Webtechnik ohne zusätzliche Verbindungsmittel
1.3.3 Zuschlag
Hinweis: mit allen Zuschlagsarten kann die Steifigkeit eingestellt werden unterschiedliche Zuschlagsarten können kombiniert werden
Zuschlagsart: Standardzuschlag (Kies, Sand, Splitt etc.),
Leicht- u. Schwerzuschlag
Hohlkörper (= Verdrängungskörpeή Dichte: von extrem leicht (hohl) bis ultra-schwer
Form: beliebig (Kugel, Scheibe, kubisch etc.)
Größe: beliebig (reguliert Gesamtgewicht u. Mattenabstände)
Anordnung: beliebige Rasterformationen in der Ebene (bei Vorfertigung der Matte mit integriertem Zuschlag, (Fig. 4)
Schichtenregulierung durch Siebwirkung (bei Infiltration des Mörtels, Fig. 2) Dichte:
• Hohlkörper, Leichtzuschlag => zur Gewichtsreduzierung des Verbundmaterials
(=Verdrängungskörper)
• Normalzuschlag => zur Reduzierung des Feinkomanteils und des schwindfähigen Materials
• Schwerzuschlag = Bsp. Stahl- o. Bleikugeln zur Erhöhung des Eigengewichtes und des
Strahlenschutzes
Form:
• beliebige Formen möglich
• runde Verdrängungskörper passen sich dem Mattenraster an (Fig. 4)
• Scheiben und kubische Köφer bei Dichtheitsanforderungen an das Bauteil sind Umlauflippen vorzusehen, um den Fließweg des flüssigen Mediums zu verlängern (Fig. 8).
Größe der Zuschlags- bzw. Verdrängungskörper:
• beliebig einstellbar (vorzugsweise zwischen 4 und 50 mm)
• als Abstandhalter der Bewehrungslagen
• reguliert die Steifigkeit des Betonbauteiles
• reguliert das Eigengewicht des Verbundwerkstoffes
Anordnung der Zuschlags- bzw. Verdrängungskörper: a) Vorgefertigte 3-dimensionale Matte mit integriertem Zuschlag (Variante 1)
• Die gezielte Anordnung der Köφer in der Ebene steuert den Lastabtrag der Platte (Trägerrost) und das Gewicht:
Anordnungsvarianten pro Lage: a) mehraxialer Trägerrost => höhere Tragfähigkeit (Fig. 4) b) diagonaler Trägerrost => maximale Verdrängungsraumausnutzung des Rastersystems s Platte mit geringstem Gewicht bei Hohlköφem bzw. größtem Gewicht bei Schwerzuschlag (Fig. 4)
• Die gezielte räumliche Anordnung der Köφer reguliert die Steifigkeit des Bauteils und damit die Tragfähigkeit, das Verformungsverhalten und das Gewicht:
b) Vorgefertigte 3-dimensionale Matte ohne Zuschlag = Sieb (Variante 2)
= Zuschlag als Frischbeton wird in vorgefertigte Gewebematte infiltriert und gefiltert
• Anordnung über den Bauteilquerschnitt wird durch Maschenweite reguliert 1.3.4 Ausführungsbeispiele
Variante 2: Räumliche Matte mit Filterwirkung bei Infiltration (gilt auch für Variante 1)
a) Unterzug a1) Unterzug bestehend aus Mikrogeweben
Beispiel s. Fig. 9
a2) Unterzug mit Mikrogeweben und zusätzlichem Betonstahl
Beispiel s. Fig. 10
b) Wände mit gestaffelter Zuschlaggröße
Vorteil: hohe Steifigkeit in der Druckzone, Abriebfestigkeit mit großen Zuschlagkömem geringe Rißbreiten auf der Seite der Zugzone (Innenseite), Rißabstand = Maschenweite des Mikrogewebes am Bauteilrand
Beispiel s. Fig. 11
c) Verschleißflächen mit gestaffelter Zuschlaggröße
Bsp. Variante 2: räumliche Gewebematte zur Filterung des Zuschlages
Vorteil: große Zuschlagkömer erhöhen die Steifigkeit der oberen Bauteilhälfte und erhöhen die Abriebfestigkeit bei Verschleißbeanspruchung geringe Steifigkeit der Bauteilunterseite gewährieistet die rißüberbrückende Wirkung dieser Schicht und reduziert die Rißbreiten
Beispiel s. Fig. 12
1.3.5 Vorteile des Systems
Auflistung der Vorteile des Gesamtsystems (Variante 1 u. 2)
Vorteile der Mikrobewehrung mit Staffelung des integrierten bzw. gefilterten Zuschlages
Technische Gesichtspunkte:
• Räumliche Steuerung der Tragfähigkeit und Verformungsverhalten durch zielgenauen Einbau des Mikrogewebes und des Zuschlages
. genaue Lagesicherung der Zuschläge / Verdrängungsköφer in der Ebene der einzelnen
Lagen (Trägerrost, Fig. 4) . genaue räumliche Lagesicherung der Zuschläge / Verdrängungsköφer über die
Querschnittshöhe (Fig. 1)
• fugenloses System aufgrund kraftschlüssiger Mattenstoßausbildung
. Einbau ohne Betondeckung möglich => keine zusätzlichen Abstandhalter erforderlich, statische Ausnutzung des gesamten Querschnittes => schlankere Querschnitte = Materialersparnis
. gezielte Bewehrungsführung
• 3-dimensionale Verflechtung des Gewebes erhöht Schubtragfähigkeit des Verbundwerkstoffes
• Stahlgehaltsspektrum von 0,5 bis 15 Vol.-% wird zielsicher abgedeckt
. Einbau des Systems mit integriertem Zuschlag nur gewünschten Querschnittsbereichen, z.B. oberflächennahe Bewehrung
• Mattenaufbauten variabel ausführbar
Sonderlösungen möglich: Heizung, Vorspannung, Umschnürung von Bauteilen
• Eigenschaften: hochduktil, hohe Festigkeiten, praktisch rissefrei, geringe Streuung im Materialverhalten durch Zuschlagsstaffelung und Tragwirkung des
Mikrogewebes
Wirtschaftlichkeit:
• Kostenoptimierung durch Variation der Zuschlagsarten
. geringer Herstellaufwand durch einfaches Verlegen der vorgefertigten Matten . mehrlagiger Einbau von Hohlköφem als Verdrängungsköφer
= geringeres Eigengewicht = größere Mattenabmessungen möglich => weitere
Beschleunigung der Herstellung, geringere Transportkosten kurze Verlegezeiten = kurze reparaturbedingte Ausfallzeiten
• Elementbauweise
=> Baukastensystem mit qualitativ sicherer Ausführung ohne Spezialausbildung des Personals
• Keine Betondeckung _ > Geringe Bauteildicken = geringes Gewicht = kleine Transportmittel
Tabelle 1.1 Vorteile des Gesamtsystems gegenüber herkömmlichen Verfahren) 1.4 Matten als Spannmedium (Nebenanspruch)
Ziel: Nutzung des vorhandenen Aufbaus (s. Abs. 1.2) zur Vorspannung von Betonbauteilen. Abweichung zu bestehenden Systemen ist die gezielte Nutzung mehrerer Lagen der Mikrobewehrung zur Vorspannung von extrem dünnen, hydraulisch gebundenen Bauteilen. Die Vorspannung begünstigt größere Spannweiten und eine weitgehend rissefreie Konstruktion.
Systemaufbau
= Vorspannung im Spannbettverfahren a) Exzentrische Vorspannung durch gezieltes Anspannen einzelner Gitterlagen aus hochfestem Stahl oder anderen Spannmedien (Fig. 3). b) Zentrische Vorspannung durch Anspannen aller Gitterlagen oder gezieltes Anspannen unter Beibehaltung der Symmetrie zur Querschnittsachse (Fig. 3).
1.5 Aufzählung der Zeichnungen Mattenaufbau gemäß Patentanspruch
Fig. 1.1 Räumliche Gewebematte mit integriertem Zuschlag / Verdrängungsköφem
Variante 1 (räumliche Staffelung der Korngrößen, Isometrie)
Fig. 1.2 wie 1.1 mit räumlicher Verwebung, Ansicht
Fig. 2 Aufbau der 3-dimensionalen Gewebematte mit Variation der Maschenweiten
Variante 2 (Siebeffekt bei Frischbetoninfiltration durch Siebe 1 bis n) Sieb 1 Umschließende Gewebelagen zur Staffelung und Lagesicherung der Zuschlagskömer und zur Gewährleistung der Tragfähigkeit u. Rißbreitenbeschränkung Sieb 2 engmaschige Gewebelagen=Schablone, Lagesicherung der Verdrängungsköφer
Sieb n engmaschige Gewebelagenfür Feinkornanteil Fig. 3 Systemaufbau im Spannbett mit exzentrischer und zentrischer Vorspannung mittels vorgespannter Gewebelagen (Ansicht) Fig. 4 Anordnung der integrierten Zuschlagskömer / Verdrängungsköφer (Draufsicht)
Sonstige
Fig. 5 Mattenelemente als Grundlage für ein Baukastensystem (Isometrie)
Fig. 6 Dehnungsverhältnisse eines biegebeanspruchten Bauteils
Fig. 7 Mattenaufbau mit integrierten Kabelkanälen
Fig. 8 Integrierte Scheiben mit Umlauflippen
Fig. 9 Unterzug mit Mikrogewebe (Variante 1 )
Fig. 10 Unterzug mit Mikrogewebe (Variante 1) + Betonstahl
Fig. 11 Zuschlagsregulierung bei wandartigen Bauteilen (Schnitt)
Fig. 12 Zuschlagsregulierung bei flächenartigen Bauteilen (Schnitt) 1.6 Ausführung der Erfindung
Instandsetzung, Verstärkung und Abdichtung von alternder Bausubstanz sowie Neuanfertigung von Bauteilen mit hoher Lebensdauer sind wesentliche Bauaufgaben der Zukunft. Ideale Anwendungsgebiete lassen sich neben der hohen Wirtschaftlichkeit aus den positiven Materialeigenschaften dieses Verbundmaterials, wie hohe Festigkeiten, Duktilität, Dauerhaftigkeit, Dichtheit, Energieabsoφtion, Schlagfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Rißüberbrückung und Reduzierung der Rißneigung ableiten.
Bevorzugte Anwendungen des Verbundmaterials (Gewebematten + Beton mit räumlich gestaffeltem Zuschlag) sind Aufbetonschichten als Verschleiß- und Dichtschicht, Wände, Fassadenelemente, integrierte Schalungen oder beliebige Profile und Träger. Die Ausnutzung der guten thermischen Leitfähigkeit dieses Werkstoffes, aufgrund der räumlichen Stahlgewebe, gegenüber unbewehrtem Beton ermöglicht eine Nutzung als Direktheizung und sichert damit die Schnee- und Eisfreiheit von Verkehrsflächen. Durch entsprechende Ausbildung des Mattenstoßes wird bei Neuerstellung eine fugenlose Konstruktion gewährleistet. Des weiteren wird durch Anfertigung von Standard-, Winkel- und Eckelementen der Matten ein Baukastensystem (Fig. 5) geschaffen, dass eine qualitativ sichere Ausführung mit gleichbleibender Qualität ohne spezialisiertes Personal gewährieistet.
Weiterer Bestandteil werden vorgefertigte Betonelemente sein, die beliebige geometrische Formen der Matten zulassen, wie Rohre, Behälter, U + T + Kastenprofile etc.. Die Vorspannung von dünnen Platten unter hoher Beanspruchung eröffnet schlanke, rissefreie Konstruktionen. Zusätzlich ermöglicht die gezielte räumliche Anordnung von Zuschlagskömem / Verdrängungsköφem (Hohlköφer) eine Konstruktion mit hohem Energieverzehr, z.B. bei Stoßbeanspruchung von Panzerschränken oder Bunkern.
Bereiche / Anwendungen
Fertigteilbau
Platten, Rohre, Kästen, dünne Profile u. Schalen, Behälter, vorgespannte Fertigteile, Wände
Verschleiß- u. Dichtschicht
Integrierte Schalung, dünne Platten (Fassaden, Megafliesen), Straßenbeläge, Industriefußböden, Start- u. Landebahnen, Tanktassen, Faßlager, Abfüllflächen, Tosbecken, Ladezonen, Müllbunker, Großrohre
Restaurierung, Instandsetzung
Aufbetonschichten, Inlays, Ummantelungen als nachträgliche Verstärkungen (Stützen, Unterzüge)
Kraftwerksbau
Silos, Schornsteine, Druckbehälter, Flüssiggasbehälter, Strahlenschutzbeton, mobile Schutzplatten
Beheizbarkeit
Fahrbahnrampen, Start- u. Landebahnen, Brücken, Waschstraßen, Rohrleitungen, Wohnungsbau
Sonstige oberflächennahe Bewehrung, Panzerschränke, Bunker, Brandschutzplatten, Verbundbau
Tabelle 1.2 Anwendungsspektrum der 3-dimensionalen Gewebematte mit gestaffelten und lagefixierten Zuschlagskörnern / Verdrängungsköφem Literaturhinweise:
[1] Deutscher Ausschuß für Stahlbeton: DAfStb-Richtlinie für Umgang mit wassergefährdenden
Stoffen, 1996 [2] Hauser, S.: DUCON ein innovativer Hochleistungsbeton, Beton- u. Stahlbetonbau, Febr. +
März 1999

Claims

2 Patentansprüche
(Unabhängiger Anspruch)
1) Variante 1
Aus räumlich verknüpften Mikrogeweben bestehende Matte mit integriertem Zuschlag (Fig. 1) zur Bildung tragender und abdichtender Betonbauteile durch Infiltration von Zementmörtel, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte aus mehr als einer Lage von Mikrogeweben mit dazwischen angeordneten Zuschlagskömem / Verdrängungsköφem besteht. Die integrierten Zuschlagskömer / Verdrängungsköφer übernehmen neben der Funktion der Steifigkeits- und Gewichtsregulierung des Bauteils zusätzlich die Funktion eines Abstandhalters und ermöglichen einen definierten Aufbau. Die Lage der Zuschlagskömem / Verdrängungsköφer kann durch Wahl der Maschenweite der Gewebe sowohl in Mattenenbene als auch über die Bauteildicke zielgenau eingestellt werden.
Variante 2
Aus räumlich verknüpften Mikrogeweben bestehende Matte ohne integrierten Zuschlag (Fig. 2) zur Bildung tragender und abdichtender Betonbauteile durch Infiltration von Zementmörtel, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte aus mehr als zwei einen Abstand voneinander aufweisenden Mikrogeweben besteht. Durch die Variation der Maschenweiten über die Mattendicke wird ein Siebeffekt bei der Betoninfiltration erzielt, wodurch die Zuschlagskömer in ihrer Größe über die Bauteildicke gestaffelt und in ihrer Lage durch die Maschen fixiert werden.
(Abhängiger Anspruch)
2) Matten nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrogewebe vorzugsweise aus Stahl mit gestanzten, geschweißten oder geflochtenen Knotenpunkten bestehen, die durch Wahl der Zuschlagsköφer (1) und der Anzahl der Gewebelagen (2) sowie mit Verbindungselementen (3) oder räumlicher Verwebung (4) eine Matte mit wählbarer Dicke bilden.
3) Matte nach Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Anzahl der Gewebelagen, dem Durchmesser der Gewebestränge und der Maschen- bzw. Lochweite der Stahlgehalt mit einem Volumengehalt zwischen 0,5 und 12,0 Volumen-Prozent zielgenau eingestellt werden kann.
4) Matte nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Gewebestränge (2) vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 2,0 mm beträgt.
5) Matte nach Anspmch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite der Gewebe (2) bzw. die Lochweite des Streckmetalls zwischen 3 mm und 50 mm beträgt.
6) Matte nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Geweben aus gestanzten und gestreckten Blechen oder aus anderen Materialien abweichende Strangformen auftreten können. 7) Matte nach Anspmch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohdichte der integrierten Zuschlagskömer / Verdrängungsköφer (1) durch Verwendung von Hohlköφem bis hin zu Vollquerschnitten aus Blei und durch Kombination verschiedener Zuschläge zielgenau eingestellt werden kann.
(Kombinierter Ansprach)
8) Matte nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung eines hochfesten Stahles durch Anspannen einzelner Gitterlagen im Spannbettverfahren eine gezielte Vorspannung des Verbundköφers erzielt wird. Der Aufbau ermöglicht eine exzentrische Vorspannung (5) und eine zentrische Vorspannung (6).
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