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 Feinkomanteil 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 sichem die Gitterlagen zusätzlich die Tragfähigkeit des Bauteils.

Der Werkstoff des Gewebes ist beliebig wahlbar. Vorzugsweise besteht die Matte aus Metall- oder Kunststoffgeweben.

Ziel : Optimierung von zementgebundenen Bauteilen durch zielgenaue Fixierung und Staffelung verschiedener Zuschlagskömungen über die Bauteildicke und-lange 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 Komgrößen 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 Komgröße und somit zu einer starken Streuung im Materialverhalten des Betons.

Ein Spannungs-Dehnungsverlauf 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 Körnungsband 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 Komgrößen 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 Lastumiagerung 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 Materialverhaltens 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 humas = 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 Metallgittem -Ganzheitlicher, räumlicher Aufbau Erstellung eines räumlichen Stahtgerüstes 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 Hohikörper (= Verdrangungskõrper) 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 Mortels, 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 Fomen möglich # runde Verdrängungskörper passen sich dem Mattenraster an (Fig. 4) Scheiben und kubische Körper 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 Körper 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 Raster- systems = Platte mit geringstem Gewicht bei Hohlkörpern bzw. größtem Gewicht bei Schwerzuschlag (Fig. 4) # Die gezielte räumliche Anordnung der Körper 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 gewährleistet 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) VoFteHederMikrobewehnjngm Technische Gesichtspunkte : . Räumliche Steuerung der Tragfähigkeit und Verformungsverhalten durch zielgenauen Einbau des Mikrogewebes und des Zuschlages . genaue Lagesicherung der Zuschläge/Verdrängungskörper in der Ebene der einzelnen Lagen (Trägerrost, Fig. 4) genaue räumliche Lagesicherung der Zuschläge/Verdrängungskörper ühber die Querschnittshöhe (Fig. 1) . fugenloses System aufgrund kraftschlüssiger Mattenstoßausbitdung . 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 Zuschtagsarten # geringer Herstellaufwand durch einfaches Verlegen der vorgefertigten Matten mehrlagiger Einbau von Hohikörpem als Verdrängungskörper => geringeres Eigengewicht = größere Mattenabmessungen möglich => weitere Beschleunigung der Herstellung, geringere Transportkosten kurze Verlegezeiten => kurze reparaturbedingte Ausfallzeiten <BR> <BR> <BR> # Elementbauweise # Baukastensystem mit qualitativ sicherer Ausführung ohne Spezialausbildung # 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/Verdrängungskörpem Variante 1 (räumliche Staffelung der Komgrößen, 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 Verdrängungskörper Sieb n engmaschige Gewebelagenfür Feinkomanteil Fig. 3 Systemaufbau im Spannbett mit exzentrischer und zentrischer Vorspannung mittels vorgespannter Gewebelagen (Ansicht) Fig. 4 Anordnung der integrierten Zuschlagskömer/Verdrangungskörper (Draufsicht) Sonstiae 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 altemder 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, Energieabsorption, Schlagfestigkeit, Wärmeleiffähigkeit, 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 Leiffähigkeit dieses Werkstoffes, aufgrund der räumlichen Stahigewebe, 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 gewahrleistet.

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 Zuschlags- kömem/Verdrängungskörpem (Hohikörper) eine Konstruktion mit hohem Energieverzehr, z. B. bei Stoßbeanspruchung von Panzerschränken oder Bunkem. Bereiche i Arnvendungen' 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, Schomsteine, 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 Zuschiagskomern/Verdrängungskörpern 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