用于制造预应力混凝土部件的加强件、混凝土部件和制造方法
【专利说明】用于制造预应力混凝土部件的加强件、混凝土部件和制造方法
[0001]本发明涉及一种用于制造预应力混凝土部件的加强件。另外，本发明涉及一种预应力混凝土部件和一种加强件和预应力混凝土部件的制造方法。
[0002]预应力混凝土板从现有技术已知。例如，US 2002/0059768 Al公开一种凭借应力钢缆制造预应力混凝土板的方法。为了产生张力，把钢缆缠绕在相对布置的螺栓上，然后通过向相反的方向移动螺栓使钢缆承受拉应力。这引起了约是钢缆的断裂应力的70%的预应力。
[0003]本发明的目的是提供一种用于制造预应力混凝土部件的改进的加强件、一种改进的混凝土部件、以及加强件和预应力混凝土部件的改进的制造方法。
[0004]该目的通过具有权利要求1中的特征的加强件以及依据相关权利要求的混凝土部件和制造方法而达到。根据本发明的其他实施方式在其他权利要求中表示出。
[0005]另外，本发明涉及一种用于制造预应力混凝土部件的加强件，该加强件包括多根纤维和数个保持件，所述保持件通过所述纤维彼此连接，以便能够借助于所述保持件在所述纤维的纵向上给所述纤维施加预应力。所述纤维固定至所述保持件，以便所述纤维以基本线性的方式进入所述保持件。从而实现了既有高预应力又高效、可靠因此有成本效益的混凝土部件的制造。
[0006]术语“纤维”包括单根或几根拉长的、柔性的用于混凝土部件的加强件:例如，单根细丝，也叫做单丝或单纤维丝；或一捆细丝，也叫做多纤维丝、复丝纱线、纱线，或在拉伸细丝的情况下叫做粗纱。尤其，术语“纤维”也包括单根线或几根线。而且，纤维也能单独或一起被涂层，和/或纤维束能被包裹或扭转。
[0007]根据一个实施例，纤维的净横截面积(也就是没有树脂浸渍)小于约5_2，特别是位于约0.1mm2到约Imm 2的范围内。根据另一个实施例，纤维的拉伸应变特性大于约1%。根据另一个实施例，纤维的抗拉强度与其净横截面积有关，大于约1000N/mm2，特别是大于约 1800N/mm2。
[0008]例如，当制造预应力混凝土部件时，首先将根据本发明的加强件安装在模具里，然后通过拉开适当的保持件给纤维施加应力。之后，倒入混凝土部件，其中，位于模具内部的一部分纤维位于混凝土中。混凝土硬化之后，先前施加在纤维上的张力被释放，其中，被包裹在混凝土中的那部分纤维的张力保留下来，因为包裹在混凝土中的纤维部分带有摩擦地与混凝土连接，所述纤维部分跟混凝土之间几乎没有发生相对位移。摩擦连接基于纤维楔入混凝土外壳(霍耶效应)以及其他。从混凝土部件中伸出来的没有应力的那部分纤维可以被分离并且跟保持件一起被移走。因此，预应力混凝土部件的预应力是由包裹在混凝土中的纤维的张力造成的。
[0009]可以通过各种方法加强纤维和混凝土的连接，例如，通过纤维的增加的表面粗糙度。根据一个实施例，形成上述连接，以便全方位张力在预埋件的200mm之后，特别是在10mm之后，更特别是在70_(即插入混凝土的纤维的长度)之后通过机械剪切连接来传递。
[0010]根据本发明的加强件的纤维可由多种不同的材料制成，特殊的是无腐蚀性材料，更特殊的是耐碱的材料。例如，所述材料是一种聚合物，像碳，但是也像玻璃、钢铁或天然纤维。
[0011]例如，纤维由碳制成。碳纤维的优点是它们非常有抵抗力，那意味着甚至经过几十年也检测不到重大的稳定性损失。而且，碳纤维是抗腐蚀的，特别是它们不腐蚀混凝土部件的表面，并且几乎是不可见的。因此，碳纤维能经常留在混凝土部件的表面。但是它们也能被轻松地移走，例如，通过折断或简单的剥落。
[0012]把纤维固定在保持件中包括各种固定方法，特别是也有把纤维固定至保持件或固定在保持件上，例如，在没有进一步覆盖的情况下对纤维进行层压。
[0013]出人意料地，根据本发明的解决方案既获得了有高预应力的混凝土部件，也获得了高效、可靠和易于处理的加强件。因此，能够特别有成本效益地制造混凝土部件。尤其能够获得下面这些:
[0014]通过在纤维的纵向上以基本线性的方式使纤维进入保持件中(这意味着纤维在保持件中均匀连续)来避免纤维的横向应力。这种横向应力经常引起纤维的断裂，并且这种横向应力比如出现在上升点、聚集点或小曲率半径点，这通常意味着在挡水板，改变方向滑车或导向螺栓这些点出现。由于根据本发明的纤维固定很好地把作用力传递给保持件，能获得一个有大的张力和由此有高预应力的混凝土部件，而不会增加断裂的风险。这对碳纤维尤其有利，特别对浸渍碳纤维，因为它们对横向应力是极其脆弱的。
[0015]根据一个实施例，纤维，尤其是碳纤维，可以施加有该纤维的断裂应力的约50%到95%的应力。根据另一个实施例，纤维可以施加有该纤维的断裂应力的至少80%，特别是至少90%的应力。具有成本效益的制造非常稳定、大而薄的混凝土部件被实现。高预应力的混凝土部件对碳纤维尤其有利，因为碳纤维显示出跟混凝土不同的扩张特性。
[0016]由于根据本发明的加强件，才能制造大而薄的混凝土部件，该混凝土部件在载荷下几乎没有弯曲。根据一个实施例，待制造的混凝土部件的厚度位于在约1mm到约60mm的范围之内，特别是在约15mm到约40mm的范围之内。根据另一个实施例，跟混凝土部件的面积有关的尺寸是至少约1m X 5m，特别是至少约1m x 10m，更特别的是至少约15m x 15m。根据另一个实施例，混凝土部件的长度是至少约6m，更特别的是至少约12m。
[0017]另外，加强件可以作为中间产品第一个制造，在需要的情况下，把加强件装在适当的运输桶里，并运输到另一个地方来制造混凝土部件。在其他地方，例如，在混凝土体制造工厂，然后，交付的加强件可直接作为中间部件。
[0018]另外，通过根据本发明把纤维和保持件连接起来能获得一个坚固的、节省空间的并且因此便于运输的单元。
[0019]根据本发明的实施方式，所述纤维是单根纤维，和/或包括一根或多根粗纱，特别是碳粗纱。制造特别牢固和重量轻的混凝土部件实现了。单根纤维被理解为单一的、没有直接连接的纤维。与此相反的是，连续纤维布置必须能被看到，由此纤维布置中摇摆不定的部分通过环连接。
[0020]术语“粗纱”被理解为一束拉伸丝。这样的粗纱，也叫拉伸纱，通常包括几千根细丝，特别是包括约2000到约16000根细丝。通过粗纱，作用于纤维上的拉力基本分配给众多细丝，从而基本避免了局部的峰值负荷。
[0021]另外，粗纱的细丝包括小的纤维直径，从而相对大的表面直径比率和因而混凝土和纤维之间好的互连被实现。而且，好的推力传递和好的混凝土拉应力分布被实现。
[0022]根据一个实施例，纤维是由几个粗纱的布置制成的，所述布置包括2根到10根单根粗纱，特别是2根到5根单根粗纱。因此，所述纤维包括约4000根到约16000根细丝。
[0023]根据本发明的一个实施方式，所述保持件包括用于所述纤维的导向件，特别是夹紧装置和/或在所述纤维的末端区域层压所述纤维的支架，特别是纤维增强的聚酯基体，更特别的是聚酯基体。通过所述导向件，获得好的力传递。此外，通过层压，获得一个特别节省空间的以及坚固的单元。所述保持件可以形成为双面胶带。
[0024]根据本发明的实施方式，位于所述保持件中的所述纤维形成基本平坦的层并且布置得特别是基本相互平行和/或彼此基本均匀间隔开。因此，所述加强件包括轨道的形状或竖琴的形状。所述形状很容易堆积或卷起，如果需要，通过使用插片，以具体的纤维分隔开。因此，加强件是便于运输的。
[0025]这样的竖琴形状的加强件胜过网格的优势在于，没有出现打结，从而可以实现很高的拉应力。此外，省略掉了复杂的制造步骤(像编织或编结)，并且对于轨道的宽度有很高的灵活性，这是因为不需要用于制造网格的