EP0732464B1 - Verfahren zur Herstellung von armierten Beschichtungen, insbesondere auf Betonoberflächen, und zugehöriges Armierungsnetz - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von armierten Beschichtungen, insbesondere auf Betonoberflächen, und zugehöriges Armierungsnetz Download PDF

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EP0732464B1 EP95118963A EP95118963A EP0732464B1 EP 0732464 B1 EP0732464 B1 EP 0732464B1 EP 95118963 A EP95118963 A EP 95118963A EP 95118963 A EP95118963 A EP 95118963A EP 0732464 B1 EP0732464 B1 EP 0732464B1
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    • E21D11/107—Reinforcing elements therefor; Holders for the reinforcing elements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing armored Coatings, in particular on concrete surfaces, with the characteristics the preamble of claim 1.
  • the subject matter of the invention a corresponding reinforcement network also belongs. coatings With this type of reinforcement, they are widely used, e.g. in the Maintenance of buildings of all kinds, especially of cracked concrete surfaces in building and civil engineering, especially in tunnel construction.
  • a concrete coating produced according to the invention with glass fiber reinforcement On the underground 1 is first a relatively thin base layer 7 of e.g. 5 to 10 mm thick made of shotcrete or shot mortar. This base layer has a binding function to the Above all, a compensation function regarding Cracks, bumps and the like, it is not yet set state deducted and if necessary for Binding improvement roughened.
  • the base layer created in this way is a role Reinforcement net 8 of the type indicated in FIG. 3 applied, that in the form of a braid or fabric made of cross running glass fiber strands S with here symmetrical Mesh size M exists.
  • This reinforcement meets the requirements Invented features listed and realized hence the benefits outlined.
  • the mesh size was 35 x 35 mm.
  • the strands S consist of unbound glass fibers and form therefore an open one for the penetration of coating material Fiber bundles. Due to the damping properties of open There is practically no risk of vibration with fiber bundles Splash shadow formation.
  • As a result of the relatively large The often occurring rebound and Leakage of spray mortar or shotcrete contained in larger particles, i.e. the associated increase in Cement content and risk of embrittlement of the mortar or Concrete with corresponding crack formation is significantly reduced.
  • the reinforcement network can shortly after spraying the still soft base layer applied and by rolling or Printing tools are incorporated into their surface. If necessary, a separate attachment of the No need for reinforcement network. Otherwise and anyway Use of another process variant with already more advanced setting of the base layer the reinforcement network in the manner shown in Fig.2 with holding nails 10 or suitable clips themselves known type attached, conveniently using the usual Pneumatic tools, which are not explained here require.
  • To protect the reinforcement network 8 can Holding nails 10 washers made of soft material, e.g. Neoprene rubber.
  • For the holding nails comes in a length of at most about 20 mm into consideration, so that a potentially occurring, cathodic-anodic Potential difference over the nail length remains very small and there is no cause for corrosion. If necessary, however through galvanization, chromating or the like or made of corrosion-resistant material Nails can be used. Have practical explanations in this regard proven to be stable for many years.
  • Reinforcement networks of the type according to the invention have high Tensile strength, however, are simple and labor saving cut, lay and fasten. You regarding adaptable to the surface shape and can Edges and corners of the latter even bent without damage become.
  • Fig. 5 shows the Presence of a considerable aluminum component in the examined glass fiber, which is characterized by high alkali resistance distinguished.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von armierten Beschichtungen, insbesondere auf Betonoberflächen, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Zum Erfindungsgegenstand gehört ferner ein entsprechendes Armierungsnetz. Beschichtungen mit Armierung dieser Art finden breite Anwendung, u.a. bei der Instandstellung von Bauwerken verschiedenster Art, insbesondere von rissbefallenen Betonoberflächen im Hoch- und Tiefbau, vor allem auch im Tunnelbau.
Aus der EP-A-0 106 986 sind Mörtel für Beschichtungen mit gitterförmiger textiler Armierung bekannt, bei denen diese Armierung beabsichtigtermassen vergleichsweise weichlastisch ausgebildet sind, also einen niedrigen E-modul haben. Dadurch soll eine Neigung zur Rissbildung in der Aussenschicht infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung bezüglich der Armierung vermieden werden. Diese Mörtel sind insbesondere für Oberbeschichtungen von Hartschaumplatten in Aussendämmsystemen bestimmt, jedoch für tragfähige oder stärkeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzte Beschichtungen, z.B. solchen zur Rissüberbrückung an tragenden Betonbauten, kaum geeignet.
Aus der AT-A-365 708 ist eine Bewehrung für Mauerputz bekannt, die aus einem Gitter mit PVC-ummantelten Glasfasern besteht. Eine solche Bewehrung hat keinen wesentlichen Schubspannungs-Stoffschluss zum umgebenden Mauerputz und ist daher für tragfähige Beschichtungen bestimmungsgemäss kaum geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Beschichtungs- und Armierungssystems gemäss der eingangs angeführten Verfahrensgattung, das in rationeller Weise die Herstellung einer unmittelbaren Stoffschlussverbindung hoher Schubfestigkeit zwischen Grund- und Oberschicht und eine sichere formschlüssige Einbettung der Armierung in das Beschichtungsmaterial sowie eine Stoffschlussverbindung zwischen Beton und Armierung ermöglicht, so dass die Gesamtbeschichtung auch statische Funktionen übernehmen kann.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist bestimmt durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1. Mögliche Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind bestimmt durch die Merkmale der rückbezogenen Ansprüche.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Aufgabenlösung ist zunächst im Gegensatz zu bekannten Armierungen die Ausbildung der Netzstränge als offene Faserbündel, deren Faserzwischenräume und Kapillaren also nicht durch Bindemittel oder Klebstoffe ausgefüllt oder versperrt sind. Infolgedessen kann die fliessfähige oder pastöse Beschichtungsmasse, d.h. im Normalfall Beton oder Mörtel, in die Faserzwischenräume eindringen und nach dem Aushärten mit dem Fasergefüge eine Mikroverzahnung bilden, d.h. eine hochwirksamen Formschluss. Ausserdem ergibt sich schon bei einigermassen geeigneter Materialauswahl zwischen Beschichtungsmasse und Faseroberfläche eine beachtlich Stoffschlusshaftung, die in Weiterbildung der Erfindung gemäss Anspruch 4 durch Beschichtung oder Imprägnierung der Fasern, insbesondere mit einem Haftvermittler auf Polymerbasis, noch verstärkt werden kann. Der Haftvermittler wird zweckmässig in seiner Zusammensetzung so gewählt, dass er gleichzeitig eine Verstärkung der Kapillarwirkung bewirkt und damit das Eindringen der Beschichtungsmasse in die Faserzwischenräume unterstützt.
Des weiteren erfindungswesentlich sind ausreichend grosse Lücken oder Durchtrittsflächen in der Armierung für die Bildng einer unmittelbaren, stoffschlüssigen Verbindung zwischen Grundschicht und Oberschicht. Hier hat sich erfahrungsgemäss eine Maschenweite von mindestens 12 mm als erforderlich, aber im allgemeinen auch als ausreichend erwiesen. Optimierte bzw. einer vergleichsweise geringen Fliessfähigkeit des Beschichtungsmaterials Rechnung tragende Minimalwerte der Maschenweite, insbesondere auch in Verbindung mit Vorzugswerten für die Maximalwerte derselben, gehören zum Gegenstand der Ansprüche 2 und 3. Vorzugsweise werden Netze mit symmetrischer, d.h. in beiden Strangrichtungen übereinstimmender Maschenweite eingesetzt. Eingehend ausgewertete Praxis hat gezeigt, dass durch die erfindungsgemässe Beton-Betonbindung im Maschenbereich und durch die Beton-Faserbündelbindung hohe Schubspannungen infolge Schwindung und thermischer Dehnung sicher übertragen und damit Rissbildung in der Oberfläche auch unter schwierigen Bedingungen vermieden werden kann. Mit dem Armierungsnetz mit einer Reissfestigkeit von mindestens 20 kN/m und einer Reissdehnung von höchstens 5% kann die Gesamtbeschichtung auch beachtliche statische Funktionen übernehmen.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, ein Armierungsnetz einzusetzen, dessen Fasermaterial gegen Angriff durch aggressive, insbesondere alkalische Bestandteile der Grundschicht oder Oberschicht, insbesondere in Zement enthaltenes Ca3Al2, inaktiviert und damit geschützt ist. Dazu kommt es auch in Betracht, einen solchen Schutz mittels einer entsprechenden Faserbeschichtung zu erreichen. Aus Gründen der Haltbarkeit sowie im Hinblick auf die Vermeidung von von gegenseitigen Beeinträchtigungen einer Haftvermittlungs- und einer Korrosionsschutzbeschichtung wird jedoch im allgemeinen erfindungsgemäss der ersten Alternative der Vorzug gegeben. Die Haltbarkeit solcher Armierungen ist praktisch unbegrenzt.
Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigt:
Fig.1
ein bekanntes Beschichtungssystem mit Stahlnetzarmierung,
Fig.2
ein erfindungsgemässes Beschichtungssystem mit Glasfaserarmierung,
Fig.3
eine Rolle eines erfindungsgemässen Armierungsnetzes,
Fig.4
eine mit einem Rasterelektronenmikroskop erstellte photografische Wiedergabe eines Schnittbereichs einer erfindungsgemässen Beschichtung und
Fig.5
die Aufzeichnung einer gaschromatischen bzw. spektroskopischen Analyse eines erfindungsgemäss gegen alkalische Korrosion durch seine Zusammensetzung geschützten Glasfasermaterials.
In Fig.1 ist ein bekanntes Herstellungsverfahren für eine Betonschicht mit Stahldrahtnetz als Armierung wiedergegeben. Ein Untergrund 1, z.B. Beton oder Fels, wird mit einer Grundschicht 2 aus Spritzbeton oder Spritzmörtel versehen. Hierfür kommt ein Trocken- ebenso wie ein Nassspritzverfahren in Betracht. das Stahldraht-Armierungsnetz 3 wird auf der Grundschicht befestigt, und sodann Spritzmörtel 4 mittels einer üblichen Spritzvorrichtung 5 auf das Armierungsnetz 3 aufgespritzt. Dabei bereiten oft Schwingungen des Stahlnetzes Schwierigkeiten, indem hinter den schwingenden Stahldrähten im Mörtel Spritzschatten entstehen, die eine Qualitätsminderung der Beschichtung zur Folge haben. Solche Stahlnetzarmierungen haben den Nachteil hohen Gewichts und entsprechender Kosten, sie unterliegen ausserdem der Korrosionsgefahr.
Fig.2 zeigt eine erfindungsgemäss erzeugte Betonbeschichtung mit Glasfaserarmierung. Auf den Untergrund 1 wird zunächst eine relativ dünne Grundschicht 7 von z.B. 5 bis 10 mm Dicke aus Spritzbeton oder Spritzmörtel aufgebracht. Diese Grundschicht hat neben einer Bindungsfunktion gegenüber dem Untergrund vor allem eine Ausgleichsfunktion bezüglich Rissen, Unebenheiten und dergl., sie wird im noch nicht abgebundenen Zustand abgezogen und gegebenenfalls zur Bindungsverbesserung aufgerauht.
Auf die so erstellte Grundschicht wird ab Rolle ein Armierungsnetz 8 der in Fig.3 angedeuteten Art aufgebracht, das in Form eines Geflechts oder Gewebes aus über Kreuz verlaufenden Glasfasersträngen S mit hier symmetrischer Maschenweite M besteht. Diese Armierung erfüllt die einleitend aufgeführten Erfindungsmerkmale und verwirklicht somit die dargelegten Vorteile. In einer praktisch bewährten Ausführung betrug die Maschenweite 35 x 35 mm. Die Stränge S bestehen aus untereinander ungebundenen Glasfasern und bilden daher ein für das Eindringen von Beschichtungsmasse offenes Faserbündel. Infolge der Dämpfungseigenschaften von offenen Faserbündeln besteht praktisch keine Schwingungsgefahr mit Bildung von Spritzschatten. Infolge der relativ grossen Maschenweite wird auch der oft auftretende Rückprall und Austritt von im Spritzmörtel oder Spritzbeton enthaltenen, grösseren Partikeln, d.h. die damit verbundene Erhöhung des Zementgehalts und Gefahr der Versprödung des Mörtels oder Betons mit entsprechender Rissbildung wesentlich vermindert.
Das Armierungsnetz kann gemäss einer ersten Verfahrensvariante kurzzeitig nach dem Aufspritzen der somit noch weichen Grundschicht aufgebracht und mittels Roll- oder Druckwerkzeugen in deren Oberfläche eingearbeitet werden. Gegebenenfalls ist dann eine gesonderte Befestigung des Armierungsnetzes entbehrlich. Andernfalls und ohnehin bei Anwendung einer anderen Verfahrensvariante mit bereits weiter fortgeschrittenem Abbinden der Grundschicht wird das Armierungsnetz in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise mit Haltenägeln 10 oder geeigneten Klammern an sich bekannter Art befestigt, zweckmässig mit Hilfe üblicher Druckluftwerkzeuge, die hier keiner näheren Erläuterung bedürfen. Zum Schutz des Armierungsnetzes 8 können an den Haltenägeln 10 Unterlagscheiben aus Weichmaterial, z.B. Neoprengummi, eingesetzt werden. Für die Haltenägel kommt im allemeinen eine Länge von höchstens etwa 20 mm in Betracht, so dass eine möglicherweise auftretende, kathodisch-anodische Potentialdifferenz über der Nagellänge sehr gering bleibt und keine Anlass zu Korrosion gibt. Gegebenenfalls sind jedoch durch Galvanisierung, Chromatisierung oder dergl. korrosionsgeschützte oder aus korrosionsbeständigem Material bestehende Nägel einsetzbar. Praktische Ausführungen haben diesbezüglich eine Beständigkeit von vielen Jahren erwiesen.
Armierungsnetze der erindungsgemässen Art haben hohe Zugfestigkeit, sind jedoch einfach und arbeitssparend zuzuschneiden, zu verlegen und zu befestigen. Sie hinsichtlich der Untergrundform anpassungsfähig und können an Kanten und Ecken der letzteren sogar schadlos geknickt werden.
Auf die Grundschicht 7 mit dem eingearbeiteten bzw. befestigten Armierungsnetz 8 wird, wie in Fig.2 angedeutet, eine Oberschicht 9 aufgebracht, die z.B. ebenfalls aus Spritzbeton oder Spritzmörtel besteht und in entsprechender Weise wie die Grundschicht hergestellt werden kann. Im Beispiel bildet die Oberschicht den äusseren Abschluss der Beschichtung, stellt also eine Deckschicht dar. Gegebenenfalls kann jedoch eine weitere Schicht oder sogar eine Mehrzahl derselben vorgesehen werden, etwa mit bestimmter Schutzfunktion. Die Oberschicht hat in der Praxis oftmals vorteilhaft eine Dicke zwischen 5 und 30 mm. Im Fall der Beschichtung eines Betonuntergrundes, z.B. in der Tunnelinstandhaltung, können die Grundschicht und die Oberschicht vorteilhaft ungefähr gleich dick ausgeführt werden, so dass sich eine im wesentlichen mittige Lage des Armierungsnetzes in der Gesamtschicht ergibt.
Ein von den LABORATOIRS ALPES ESSAIS in Grenoble durchgeführten Platten-Biegeversuch, bei dem eine mit erfindungsgemässer Beschichtung und Glasfaser-Armierungsnetz von 5% Reissdehnung versehene Spritzbetonplatte auf einem steifen Rahmen allseitig gelagert und durch einen Druckstempel im Zentrum belaststwurde, ergab ein besonders hohes Arbeitsvermögen (zeitliches Integral der Biegekraft als Funktion der Verformung) und eine entsprechend verbesserte Langzeit-Haltbarkeit der Beschichtung (die Reissdehnung ist diejenige Zugdeformation in % eines Objektes, hier eines Glasfaser-Armierungsnetzes, oberhalb deren Reissen auftritt, sie kann durch Materialauswahl sowie Parametereinstellung beim Weben oder Flechten des Netzes gezielt eingestellt werden). Solch vorteilhafte Eigenschaften sind vor allem im Tunnelbau von grosser Bedeutung.
Die in Fig.3 als Beispiel gezeigt Rolle eines erfindungsgemässen Armierungsnetzes veranschaulicht dessen Roll- und Knickfähigkeit, die es auch für komplizierte Konstruktionen geeignet macht. Das Armierungsnetz ist z.B. beidseitig randverstärkt, so dass Ueberlappungen gering gehalten werden können. Das Zuschneiden des Netzes kann einfach mit Messer oder Schere erfolgen.
Die mikroskopische Darstellung eines entsprechend kleinen Querschnittsbereichs innerhalb der in Beton B eingebetteten Glasfasern F eines als offenes Faserbündel ausgebildeten Armierungsstranges in Fig.4 zeigt deutlich, dass der Zementleim mit seinen Partikeln P in die Zwischenräume der Fasern eingedrungen ist und eine praktisch allseitige Einbettung auch der einzelnen Fasern bildet. Dieses Eindringen kann erfindungsgemäss durch geeignete Einstellung des Spritzdruckes und anderer Parameter beim Aufbringen des Betons auf die Armierung optimiert werden. Es ergibt sich so der bereits erwähnte, intensive Mikroformschluss zwischen Faserbündel und Beton sowie auch eine beachtliche Haftung bzw. Stoffschlussverbindung zwischen Faseroberfläche und Beton bzw. erstarrtem Zementleim.
Das spektroskopische Analysediagramm in Fig.5 zeigt die Anwesenheit einer beachtlichen Aluminiumkomponente in der untersuchten Glasfaser, die sich durch hohe Alkalienbeständigkeit auszeichnete.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Herstellung von armierten Beschichtungen, insbesondere auf Betonoberflächen, umfassend folgende Merkmale:
    a) auf die zu behandelnde Oberfläche wird mindestens eine Grundschicht (7) aus in fliessfähigem oder pastösem Zustand befindlichem, aushärtendem Material, insbesondere Spritzmörtel oder Spritzbeton, aufgebracht;
    b) auf die Grundschicht (7) wird mindestens ein Armierungsnetz (8) mit Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, aufgebracht;
    c) auf die mit dem Armierungsnetz versehene Grundschicht wird mindestens eine Oberschicht (9) aus in fliessfähigem oder pastösem Zustand befindlichem, aushärtendem Material, insbesondere Spritzmörtel oder Spritzbeton, aufgebracht;
    gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    d) Verwendung eines Armierungsnetzes (8) in Form eines Gewebes oder Geflechts aus Fasersträngen (S), die mindestens teilweise als für das Eindringen von in fliessfähigem oder pastösem Zustand befindlichem,aushärtendem Material offene Faserbündel ausgebildet sind;
    e) Verwendung eines Armierungsnetzes (8) in Form eines Gewebes oder Geflechts mit einer Maschenweite (M) von mindestens etwa 12 mm, mit einer Reissfestigkeit von mindestens 20 kN/m und mit einer Reissdehnung von höchstens 5%.
    f) zur Ausbildung der Beschichtung als statisches Funktionselement wird beim Aufbringen des Armierungsnetzes (8) und der Oberschicht (9) eine im wesentlichen allseitige Einbettung der einzelnen Fasern der Stränge (S) des Armierungsnetzes (8) in das Material (B) der Oberschicht (9) bzw. der Grundschicht (7) Hergestellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch die Verwendung eines Armierungsnetzes (8) mit einer vorzugsweise symmetrischen Maschenweite (M) von mindestens 25 mm, insbesondere von mindestens 35 mm.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Armierungsnetzes (8) mit einer vorzugsweise symmetrischen Maschenweite (M) von höchstens 110 mm, insbesondere von höchstens 70 mm.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Armierungsnetzes (8), dessen Fasern (F) mit einem insbesondere eine polymere Substanz enthaltenden Haftvermittler beschichtet sind.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Armierungsnetzes (8), mit gegen Angriff durch aggressive, insbesondere alkalische Bestandteile der Grundschicht (7) oder Oberschicht(9), insbesondere in Zement enthaltenes Ca3Al2, inaktiviertes Fasermaterial und/oder entsprechend beschichtetes Fasermaterial aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschicht (9) in einer Dicke zwischen 5 und 30 mm ausgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberschicht (9) und die Grundschicht im wesentlichen in gleicher Dicke ausgeführt werden.
  8. Armierungsnetz zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) Ausbildung in Form eines Gewebes oder Geflechts aus Fasersträngen (S), die mindestens teilweise als für das Eindringen von in fliessfähigem oder pastösem Zustand befindlichem, aushärtendem Material offene Faserbündel ausgebildet sind, wobei die einzelnen Fasern der Stränge (S) in dieses Material praktisch allseitig eingebettet werden können;
    b) Ausbildung in Form eines Gewebes oder Geflechts mit einer Maschenweite (M) von mindestens etwa 12 mm, mit einer Reissfestigkeit von mindestens 20 kN/m und mit einer Reissdehnung von höchstens 5%.
  9. Armierungsnetz nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise symmetrische Maschenweite (M) von mindestens 25 mm, insbesondere von mindestens 35 mm.
  10. Armierungsnetz nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise symmetrische Maschenweite (M) von höchstens 110 mm, insbesondere von höchstens 70 mm.
  11. Armierungsnetz nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch Faserstränge (S), deren Fasern (F) mit einem insbesondere eine polymere Substanz enthaltenden Haftvermittler beschichtet sind.
  12. Armierungsnetz nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gegekennzeichnet durch gegen Angriff seitens aggressiver, insbesondere alkalischer Substanzen, insbesondere seitens in Zement enthaltenem Ca3Al2, inaktiviertes und/oder entsprechend beschichtetes Fasermaterial.
EP95118963A 1994-12-02 1995-12-01 Verfahren zur Herstellung von armierten Beschichtungen, insbesondere auf Betonoberflächen, und zugehöriges Armierungsnetz Expired - Lifetime EP0732464B1 (de)

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