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Title:
REINFORCING ROD HAVING AN ALKALI RESISTANT JACKET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/224038
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a reinforcing element (10) having at least one reinforcing strand (12). The reinforcing strand (12) has a fibre bundle (13) embedded in a matrix (14). The fibre bundle (13) comprises first fibres (15) and second fibres (16), which in particular extend parallel to one another and in particular are not interwoven. The first fibres (15) are arranged in a bundle core (17) of the fibre bundle (13). There are preferably only first fibres (15) in the bundle core (17). A bundle jacket (18) encloses the bundle core (17) completely in the circumferential direction about a mid-axis of the reinforcing strand (12). By means of the bundle jacket (18), the first fibres (15) are protected and, when the reinforcing body (10) is installed in a construction material body (19), cannot come into contact with a structural material of the construction material body (19). The second fibres (16) preferably have a higher alkali resistance than the first fibres (15).

Inventors:
HINZEN MARCUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/062226
Publication Date:
November 28, 2019
Filing Date:
May 13, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SOLIDIAN GMBH (DE)
International Classes:
E04C5/07; B29C70/08; B29C70/52; E04C5/03
Domestic Patent References:
WO2006038225A22006-04-13
WO2000034034A12000-06-15
Foreign References:
DE102016210040A12017-12-07
JPS63236848A1988-10-03
US5650109A1997-07-22
EP0417612A21991-03-20
Other References:
FACHARTIKEL KO ET AL.: "Ductile Hybrid Fiber Reinforced Plastic Reinforcing Bar for Concrete Structures: Design Methodology", ACI MATERIALS JOURNAL, November 1998 (1998-11-01), pages 655
XU ET AL.: "Applied Me chanics and Materials", vol. 166-169, 2012, TRANS TECH PUBLICATIONS, article "Analysis of Hybrid Effect of Two Hybrid Fiber CGFRP Bar and Its Mechanical Properties", pages: 680 - 683
WON ET AL.: "Durability of hybrid FRB reinforcing bars in concrete structures exposed to marine environments", INT. J. STRUCTURAL ENGINEERING, vol. 4, no. 1/2, 2013, pages 63
PARK: "Effect of the Volume Fraction of Jute Fiber on the Interlaminar Shear Stress and Tensile Behavior Characteristics of Hybrid Glass/Jute Fiber Reinforced Polymer Composite Bar for Concrete Structures", INTERNATIONAL JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, vol. 2016
Attorney, Agent or Firm:
RÜGER | ABEL (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE :

1. Bewehrungskörper (10) mit wenigstens einem Bewehrungsstrang (12), der ein in eine Matrix (14) eingebettetes Faserbündel (13) auf weist, wobei

- das Faserbündel (13) erste Fasern (15) aus einem Fa sermaterial und zweite Fasern (16) aus einem anderen Fasermaterial aufweist und die ersten Fasern (15) in einem Bündelkern (17) des Faserbündels (13) angeordnet sind und die zweiten Fasern (16) einen den Bündelkern (17) umschließenden Bündelmantel (18) des Faserbündels (13) bilden, und/oder

- die Matrix (14) des Bewehrungsstrangs (12) ein erstes Matrixmaterial (Ml) aufweist, in das die ersten Fasern (15) eingebettet sind, und ein sich von dem ersten Mat rixmaterial (Ml) unterscheidendes zweites Matrixmateri al (M2) aufweist, in das die zweiten Fasern (16) einge bettet sind.

2. Bewehrungskörper nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial der zweiten Fasern (16) eine höhere Alkalibeständigkeit aufweist als das Fasermaterial der ersten Fasern (15) .

3. Bewehrungskörper nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fasern (15) E- Glas und/oder ECR-Glas enthalten.

4. Bewehrungskörper nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Fasern (15) aus E-Glas oder aus ECR-Glas bestehen.

5. Bewehrungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Fasern (16) AR-Glas enthalten oder aus AR-Glas bestehen.

6. Bewehrungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass der E-Modul der zweiten Fasern (16) im Wesentlichen gleich groß ist wie der E- Modul der ersten Fasern (15) .

7. Bewehrungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Fasern (16) einen Faserkern (23) und einen den Faserkern (23) um schließenden Fasermantel (24) aufweisen, wobei der Fa sermantel (24) eine höhere Alkalibeständigkeit aufweist als der Faserkern (23) .

8. Bewehrungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (14) des Beweh rungsstrangs (12) aus einem einheitlichen Matrixmateri al (M) besteht.

9. Bewehrungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Matrixmate rial (Ml) von dem zweiten Matrixmaterial (M2) unter scheidet, wobei das zweite Matrixmaterial (M2) eine hö- here Alkalibeständigkeit aufweist als das erste Matrix material (Ml ) .

10. Bewehrungskörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, dass zumindest das erste Matrixmaterial (Ml) min destens eine siliziumorganische Verbindung aufweist, wobei das erste Matrixmaterial (Ml) eine höhere Brand beständigkeit aufweist als das zweite Matrixmaterial (M2 ) .

11. Bewehrungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprü che,

dadurch gekennzeichnet, dass außen am Bündelmantel (18) eine Rippenstruktur (27) mit wenigstens einer Rippe (28) angeordnet ist.

12. Bewehrungskörper nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rippe (28) der Rippenstruktur (27) in eine Rippenmatrix (29) eingebettete dritte Fasern (30) aufweist.

13. Bewehrungskörper nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Fasern (30) aus demselben Material bestehen wie die ersten Fasern (15) oder die zweiten Fasern (16) .

Description:
BEWEHRUNGSSTAB MIT ALKALIRESISTENTEM MANTEL

[0001] Die Erfindung betrifft einen Bewehrungskörper, der zur Bewehrung eines Baustoffkörpers eingerichtet ist. Der Bewehrungskörper hat wenigstens einen Bewehrungsstrang, der ein in eine Matrix eingebettetes Faserbündel aufweist. Der Bewehrungskörper bildet somit eine Textilbewehrung und kann daher auch als Textilbewehrungskörper bezeichnet wer den. Jeder Bewehrungsstrang kann einen Bewehrungsstab bil den. Der Bewehrungskörper kann eine oder mehrere Biegestel len aufweisen und beliebige zwei- oder dreidimensionale Formen annehmen.

[0002] Textilbewehrungsstränge und daraus hergestellte

Bewehrungskörper sind bekannt. Abhängig von den verwendeten Materialien für die Fasern des Faserbündels können bestimm te mechanische Eigenschaften erreicht werden. In dem Fach artikel Ko et al . , „Ductile Hybrid Fiber Reinforced Plastic Reinforcing Bar for Concrete Structures : Design Methodolo- gy", ACI Materials Journal, November-Dezember 1998, Seite 655 fortfolgende, wird ein Bewehrungsstab beschrieben, bei dem unterschiedliche Fasern miteinander verwoben werden, um eine gewünschte mechanische Eigenschaft des verwobenen Fa serbündels zu erreichen.

[0003] Ein ähnlicher Bewehrungskörper ist auch bekannt aus Xu et al . „Analysis of Hybrid Effect of Two Hybrid Fi ber CGFRP Bar and Its Mechanical Properties", Applied Me- chanics and Materials, ISSN: 1662-7482, Vols. 166-169, Seiten 680-683, Trans Tech Publications , 2012.

[0004] Won et al . , „Durability of hybrid FRB reinforcing bars in concrete structures exposed to marine environ- ments", Int. J. Structural Engineering, Volume 4, Nos. 1/2, 2013, Seiten 63 fortfolgende offenbart einen Textilbeweh rungsstab mit unterschiedlichen Zusammensetzungen verschie dener Fasern. Dabei können Fasern aus E-Glas, Aramid und Karbon in unterschiedlichen Anteilen in einem sogenannten Hybrid-Bewehrungsstab vorhanden sein.

[0005] Park, „Effect of the Volume Fraction of Jute Fi ber on the Interlaminar Shear Stress and Tensile Behavior Characteristics of Hybrid Glass/Jute Fiber Reinforced Poly mer Composite Bar for Concrete Structures", International Journal of Polymer Science, Volume 2016, Artikel-ID

3042392, Hindawi Publishing Corporation, offenbart einen Bewehrungsstab aufweisend unterschiedliche Anteile von Jutefasern und Glasfasern. Die Fasern sind in eine Matrix aus Vinylester eingebettet. Durch die unterschiedlichen An teile der Fasermaterialien sollen die mechanischen Eigen schaften, insbesondere Duktilität und die interlaminare Scherfestigkeit eingestellt werden.

[0006] In der Praxis werden die meisten Baustoffkörper durch eine metallische Bewehrung verstärkt. Dies liegt hauptsächlich an den geringen Kosten. Aktuelle Preise für Hochleistungsfasern zur Verwendung in Faserbündeln für ei nen Bewehrungskörper sind deutlich höher als metallische Bewehrungskomponenten. Deshalb konnten sich Textilbewehrun gen bislang bei vielen Anwendungen im Bausektor nicht durchsetzen, trotz einiger Vorteile, insbesondere im Hin- blick auf das Gesamtgewicht des Baustoffkörpers .

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bewehrungskörper zu schaffen, der sich kostengünstiger her- steilen lässt.

[0008] Diese Aufgabe wird durch einen Bewehrungskörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

[0009] Der erfindungsgemäße Bewehrungskörper weist we nigstens einen Bewehrungsstrang auf. Jeder Bewehrungsstrang hat ein in eine Matrix eingebettetes Faserbündel aus einer Vielzahl von ersten Fasern und zweiten Fasern. Jeder der wenigstens einen Bewährungsstränge kann einen Bewehrungs stab bilden. Als Bewehrungskörper können ein oder mehrere sich jeweils geradlinig erstreckende Bewehrungsstäbe ver wendet werden. Die Bewehrungsstäbe können in ihrer Erstre ckungsrichtung eine Zugkraft aufnehmen und den Baustoffkör per dadurch bewehren. Als Bewehrungskörper können auch aus Stäben gebildete Gitter verwendet werden. Wenigstens ein Bewehrungsstab und/oder wenigstens ein Bewehrungsgitter ei nes Bewehrungskörpers kann eine oder mehrere Knick- oder Biegestellen aufweisen. Somit kann der Bewehrungskörper be liebige zwei- oder dreidimensionale Formen annehmen.

[0010] Der Bewehrungskörper ist vorzugsweise frei von metallischen Materialien.

[0011] Für die Matrix kann ein Kunststoffmaterial und/oder ein mineralisches Material verwendet werden, bei spielsweise Epoxidharz, Vinylester, Polyurethan, Polyethyl en, Polystyrol, ein Polysiloxan oder Acrylat. Es kann somit ein Material aus organischen und/oder anorganischen Be- standteilen verwendet werden.

[0012] Bei einer erfindungsgemäßen Variante sind die ersten Fasern aus einem Fasermaterial, das sich vom Faser material der zweiten Fasern unterscheidet. Das Fasermateri al der ersten Fasern und/oder zweiten Fasern kann jeweils eine oder mehrere Bestandteile bzw. Komponenten aufweisen und/oder eine oder mehrere Lagen bzw. Schichten aus unter schiedlichen Komponenten aufweisen.

[0013] Die ersten Fasern sind in einem Bündelkern des Faserbündels angeordnet. Die zweiten Fasern bilden einen Bündelmantel des Faserbündels. Der Bündelmantel umschließt den Bündelkern in seiner Umfangsrichtung vollständig.

[0014] Im Bündelmantel sind die zweiten Fasern möglichst dicht gepackt angeordnet. Insbesondere können die zweiten Fasern lückenlos aneinander anliegen, um den geschlossenen Bündelmantel zu bilden. Die zweiten Fasern, die den Bündel mantel bilden, vermeiden somit einen unmittelbaren Kontakt zwischen einem Baustoff eines Baustoffkörpers und den ers ten Fasern und schirmen die ersten Fasern nach außen gegen chemische Einwirkungen ab. Dadurch ist es möglich, das Fa sermaterial der ersten Fasern unabhängiger von der chemi schen Resistenz gegenüber dem Baustoff eines Baustoffkör pers zu wählen.

[0015] Die zweiten Fasern bestehen vorzugsweise aus ei nem Fasermaterial, das resistent ist gegen chemische An griffe bzw. Zersetzung durch den Baustoff eines Baustoff körpers. Insbesondere sind die zweiten Fasern alkaliresis tent. Die zweiten Fasern können eine höhere Alkalibestän digkeit aufweisen als die ersten Fasern. Dadurch kann für die ersten Fasern ein günstigeres Fasermaterial verwendet werden als für die zweiten Fasern. Durch den Bündelmantel aus den zweiten Fasern sind die ersten Fasern vor chemi schen Angriffen des Baustoffes geschützt. Die Zugfestigkeit des Faserbündels wird durch einen chemischen Angriff, ins besondere alkalischen Angriff des Baustoffes trotz Verwen dung des günstigeren Fasermaterials im Kern nicht wesent lich herabgesetzt. Die Zugfestigkeit des Baustoffkörpers bleibt weitestgehend erhalten, da die zweiten Fasern im Mantel von ihrer hohen Alkalibeständigkeit und die ersten Fasern im Kern von ihrem Abstand zum alkalischen Baustoff profitieren .

[0016] Bei der bevorzugten Ausführungsform enthalten die ersten Fasern E-Glas und/oder ECR-Glas. Die ersten Fasern können auch vollständig aus E-Glas oder ECR-Glas bestehen.

[0017] Die zweiten Fasern können bei einem Ausführungs beispiel aus AR-Glas bestehen oder zumindest AR-Glas auf weisen .

[0018] Wenn sowohl die ersten Fasern als auch die zwei ten Fasern aus Glas bestehen, sind die Wärmeausdehnungsko effizienten gleich groß und es kann bei Temperaturschwan kungen nicht zu Eigenspannungen im Bewehrungskörper kommen, die die Zugfestigkeit negativ beeinträchtigen.

[0019] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die zweiten Fasern als Bikomponentenfasern ausgebildet sein. Die zweiten Fasern können einen Faserkern sowie einen den Faserkern in Umfangsrichtung vollständig umschließenden Fasermantel aufweisen. Der Fasermantel kann eine höhere Al kalibeständigkeit aufweisen als der Faserkern. Vorzugsweise kann der Fasermantel aus AR-Glas bestehen. Es ist dabei vorteilhaft, wenn der Faserkern aus E-Glas oder aus ECR- Glas besteht.

[0020] Insbesondere kann der Volumen- und/oder Massean teil der zweiten Fasern geringer sein als der Volumen- und/oder Masseanteil der ersten Fasern. Bei einem Ausfüh rungsbeispiel kann der Volumen- und/oder Masseanteil der ersten und zweiten Fasern auch gleich groß sein. Bevorzugt liegt der Volumen- und/oder Masseanteil der zweiten Fasern am Gesamtvolumen bzw. an der Gesamtmasse des Faserbündels im Bereich von 30% bis 60%. Dementsprechend kann der Volu men- und/oder Masseanteil der ersten Fasern im Bereich von 40% bis 70% liegen.

[0021] Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Variante weist die Matrix des Bewehrungsstrangs ein erstes Matrixma terial, in das die ersten Fasern eingebettet sind, und ein sich von dem ersten Matrixmaterial unterscheidendes zweites Matrixmaterial auf, in das die zweiten Fasern eingebettet sind .

[0022] In einer weiteren möglichen Ausführungsform un terscheidet sich das erste Matrixmaterial von dem zweiten Matrixmaterial. Bevorzugt weist das zweite Matrixmaterial eine höhere Alkalibeständigkeit auf als dass erste Matrix material, wobei das erste Matrixmaterial brandbeständiger sein kann als das zweite Matrixmaterial. Zumindest das ers te Matrixmaterial kann zumindest eine siliziumorganische Verbindung, wie z.B. ein Polysiloxan, enthalten. Das erste Matrixmaterial besteht bevorzugt aus einer einzigen silizi umorganischen Verbindung. Üblicherweise weist sowohl das erste als auch das zweite Matrixmaterial zumindest eine si liziumorganische Verbindung auf. [0023] Als erste und zweite Fasern werden vorzugsweise Fasern eingesetzt, die eine hohe Brandbeständigkeit aufwei sen. Insbesondere können die ersten und die zweiten Fasern Karbonfasern oder Basaltfasern sein. Karbonfasern weisen eine vergleichsweise hohe Brandbeständigkeit auf, wenn sie durch das Matrixmaterial ausreichend gut vor Sauerstoff ge schützt sind. Mit dieser Ausführungsform sind Bewehrungs körper herstellbar, die sowohl ausreichend alkalibeständig sind als auch eine gute Brandbeständigkeit aufweisen. Be vorzugt können die ersten und auch die zweiten Fasern aus Karbon bestehen. Alternativ können die ersten und auch die zweiten Fasern aus Basalt bestehen. Bevorzugt wird die Ver wendung von Fasern aus Karbon und Fasern aus Basalt in ei nem gemeinsamen Bewehrungsstrang vermieden, da sich, zumin dest bislang, eine derartige Kombination von Basalt- und Karbonfasern nicht bewährt hat und Karbon- und Basaltfasern mechanisch nicht oder schlecht kompatibel sind.

[0024] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Be wehrungskörpers kann an dem Bündelmantel außen, auf der dem Bündelkern abgewandten Seite, eine Rippenstruktur mit we nigstens einer Rippe angeordnet sein. Der Bündelmantel trennt die Rippenstruktur von dem Bündelkern. Durch die Rippenstruktur wird die Verankerung des Bewehrungskörpers in der Baustoffmatrix des Baustoffkörpers verbessert.

[0025] Die wenigstens eine Rippe der Rippenstruktur weist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dritte Fa sern auf, die in eine Matrix eingebettet sind. Die dritten Fasern können aus demselben Material bestehen wie die ers ten Fasern und beispielsweise E-Glas oder ECR-Glas aufwei sen oder vollständig aus E-Glas oder ECR-Glas hergestellt sein. Die dritten Fasern können aus anderen Fasermateria lien hergestellt sein als die ersten und/oder zweiten Fa sern und beispielsweise Basalt und/oder Polypropylen auf weisen oder aus Basalt oder Polypropylen bestehen.

[0026] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Matrix des Bewehrungsstranges aus einem einheitlichen Mate rial, insbesondere Kunststoffmaterial, bestehen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Matrix wenigstens zwei verschiedene Matrixmaterialien aufweist, beispielsweise ein erstes Matrixmaterial, in das die ersten Fasern eingebettet sind, und ein zweites Matrixmaterial, in das die zweiten Fasern eingebettet sind. Die beiden Matrixmaterialien kön nen sich voneinander unterscheiden und beispielsweise durch unterschiedliche Kunststoffe gebildet sein.

[0027] Als erstes Matrixmaterial und/oder als zweites Matrixmaterial kann beispielsweise Epoxidharz, Vinylester, Polyurethan, Polyethylen, Polystyrol, Acrylat oder eine si liziumorganische Verbindung (Polysiloxan) verwendet werden. Es ist insbesondere bevorzugt, wenn das zweite Matrixmate rial eine höhere Alkalibeständigkeit aufweist als das erste Matrixmaterial .

[0028] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der E- Modul der zweiten Fasern im Wesentlichen gleich groß wie der E-Modul der ersten Fasern. Die gesamte Steifigkeit des Bewehrungsstranges wird somit sowohl durch die ersten Fa sern, als auch die zweiten Fasern bereitgestellt. Die ers ten Fasern und die zweiten Fasern verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander in der jeweiligen Erstreckungsrichtung des Bewehrungsstranges. Zumindest in allen Bereichen, in denen der Bewehrungsstrang linear verläuft, sind die ersten Fasern und die zweiten Fasern bevorzugt parallel zueinander orientiert. Weist ein Bewehrungsstrang einen Knick- oder Biegestelle auf, verlaufen die Fasern aufgrund der unter schiedlichen Knick- und Biegeradien an der Innen- und der Außenseite der Biegung an der Biegestelle nicht parallel zueinander .

[0029] Es ist vorteilhaft, wenn die Fasern des Faserbün dels nicht verwoben sind. Insbesondere sind weder die ers ten Fasern untereinander, noch die zweiten Fasern unterei nander, noch die ersten Fasern mit den zweiten Fasern ver woben. Dadurch kann eine Streckung der Fasern erreicht und deren Welligkeit reduziert werden, was die Zugfestigkeit eines mit dem Bewehrungskörper bewehrten Baustoffkörpers verbessert .

[0030] Die beiden erfindungsgemäßen Varianten können einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden. Die vorteilhaften Ausgestaltungen, die im Zusammenhang mit den beiden erfindungsgemäßen Varianten erläutert wurden, können jeweils bei einer oder beiden erfindungsgemäßen Va rianten verwendet werden,

[0031] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge ben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschrei bung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

[0032] Figuren 1-4 jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bewehrungskörpers in Form eines Bewehrungsstabes, [0033] Figur 5 einen Längsschnitt durch ein Ausführungs- beispiel eines Bewehrungskörpers,

[0034] Figur 6 einen Querschnitt durch das Ausführungs beispiel des Bewehrungskörpers aus Figur 5,

[0035] Figur 7 einen Querschnitt durch ein weiteres Aus führungsbeispiel eines Bewehrungskörpers,

[0036] Figur 8 einen Querschnitt durch ein Ausführungs beispiel einer zweiten Faser des Bewehrungskörpers, die als Bikomponentenfaser ausgebildet ist,

[0037] Figur 9 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bewehrungskörpers mit einer Rip penstruktur,

[0038] Figur 10 einen schematischen Querschnitt durch eine Rippe der Rippenstruktur aus Figur 9 und

[0039] Figuren 11-14 jeweils eine schematische Teildar stellung unterschiedlicher Baustoffkörper mit unterschied lich gestalteten Bewehrungskörpern.

[0040] In den Figuren 1-5 sind unterschiedliche Ausfüh rungsbeispiele eines Bewehrungskörpers 10 jeweils in Form eines sich linear erstreckenden Bewehrungsstabes 11 veran schaulicht. Figur 6 zeigt einen Querschnitt durch den Be wehrungsstab 11 gemäß Schnittlinie VI-VI in Figur 5.

[0041] Zunächst sei auf die Figuren 5 und 6 Bezug genom men. Im Längsschnitt nach Figur 5 und im Querschnitt nach Figur 6 ist zu erkennen, dass jeder Bewehrungsstab 11 genau einen Bewehrungsstrang 12 aufweist, der sich in der Erstre ckungsrichtung des Bewehrungsstabes 11, parallel zu einer Längsmittelachse A erstreckt. Jeder Bewehrungsstrang 12 weist ein Faserbündel 13 auf, das in eine Matrix 14 einge bettet ist. Erfindungsgemäß hat das Faserbündel 13 erste Fasern 15 aus einem Fasermaterial und zweite Fasern 16 aus einem anderen Fasermaterial, das sich von dem Fasermaterial der ersten Fasern 15 unterscheidet. Die ersten Fasern 15 sind in einem Bündelkern 17 im Inneren des Faserbündels 13 angeordnet. In einer Umfangsrichtung U um die Längsmittel achse A des Bewehrungsstabes 11 bzw. des Bewehrungsstrangs 12 ist der Bündelkern 17 vollständig vom Bündelmantel 18 umschlossen. Die Mantelfläche des Bewehrungsstrangs 12 bzw. des Bewehrungsstabes 11 ist daher ausschließlich durch die in die Matrix 14 eingebetteten zweiten Fasern 16 gebildet.

[0042] Das Faserbündel 13 kann aus Rovings hergestellt werden. Im Bündelkern 17 des Faserbündels 13 sind aus schließlich erste Fasern 15 und im Bündelmantel 18 des Fa serbündels 13 sind ausschließlich zweite Fasern 16 vorhan den. Beispielsgemäß liegt der Volumen- und/oder Masseanteil der zweiten Fasern 16 am Gesamtvolumen bzw. an der Gesamt masse des Faserbündels im Bereich von 30% bis 60%. Dement sprechend kann der Volumen- und/oder Masseanteil der ersten Fasern im Bereich von 40% bis 70% liegen.

[0043] Wird der Bewehrungskörper 10 in eine Baustoff matrix B eines Baustoffkörpers 19 eingebettet (Figuren 11- 14), so gelangt der Baustoff B an der Mantelfläche nicht in Kontakt mit den ersten Fasern 15 im Bündelkern 17, sondern lediglich mit den zweiten Fasern 16 im Bündelmantel 18. Der Bündelmantel 18 schirmt den Bündelkern 17 mit den ersten Fasern 15 sozusagen gegen einen direkten Kontakt und chemi- sche Einwirkungen der Baustoffmatrix B bzw. dem Baustoff des Baustoffkörpers 19 ab.

[0044] Als Baustoff für die Baustoffmatrix kann bei spielsweise Beton oder Mörtel verwendet werden. Häufig hat die Baustoffmatrix B einen basischen pH-Wert von bis zu 13,5. Dadurch ist der Bewehrungskörper 10 einem alkalischen Angriff ausgesetzt. Über Diffusionsprozesse können Alka liionen mit zunehmender Zeitdauer in den Bewehrungskörper 10 eindringen, die Faser schädigen und die Zugfestigkeit des Bewehrungskörpers 10 bzw. des Bewehrungsstrangs 12 min dern. Aus diesem Grund weisen die zweiten Fasern 16 im Bün delmantel 18 beispielsgemäß eine höhere Alkalibeständigkeit als die ersten Fasern 15 im Bündelkern 17. Vorzugsweise ist das Fasermaterial der zweiten Fasern 16 alkaliresistenter, so dass deren Zugfestigkeit durch Alkaliionen weniger stark angegriffen wird.

[0045] Beispielsweise können die zweiten Fasern 16 aus einem alkalibeständigen Fasermaterial hergestellt sein, wie etwa AR-Glas.

[0046] Das Fasermaterial für die zweiten Fasern 16 ist teuer. Aus diesem Grund weist der Bewehrungsstrang 12 im Bündelkern 17 vorzugsweise ausschließlich erste Fasern 15 aus einem anderen Fasermaterial auf, beispielsweise E-Glas oder ECR-Glas oder Basalt. Dieses Fasermaterial ist kosten günstiger als AR-Glas. Dadurch wird der Gesamtpreis des Fa serbündels 13 reduziert. Dennoch ist das Faserbündel 13 be ständig gegen einen alkalischen Angriff der Baustoffmatrix B, da die ersten Fasern 15 im Bündelkern 17 durch die zwei ten Fasern 16 im Bündelmantel 18 gegen den direkten Kontakt mit der Baustoffmatrix B abgeschirmt sind. Die Zugfestig- keit des Faserbündels 13 bzw. des Bewehrungsstrangs 12 bleibt daher auch über lange Zeit im Baustoffkörper 19 auf recht erhalten und der Baustoffkörper 19 wird durch den Al kaliangriff auf den Bewehrungskörper 10 nicht oder nicht wesentlich geschwächt.

[0047] Bei den in den Figuren 5 und 6 veranschaulichten Beispiel besteht die Matrix 14 des Bewehrungsstrangs 12 aus einem einheitlichen Matrixmaterial M. In Abwandlung hierzu ist in Figur 7 ein Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh rungsbeispiel eines Bewehrungsstrangs 12 eines Bewehrungs körpers 10 bzw. eines Bewehrungsstabes 11 gezeigt, bei dem die Matrix 14 aus einem ersten Matrixmaterial Ml und einem davon verschiedenen zweiten Matrixmaterial M2 besteht. In das erste Matrixmaterial Ml sind die ersten Fäden 15 und in das zweite Matrixmaterial M2 sind die zweiten Fasern 16 eingebettet. Somit befindet sich das erste Matrixmaterial Ml im Bündelkern 17 und das zweite Matrixmaterial M2 im Bündelmantel 18 des Faserbündels 13. Es ist dabei vorteil haft, wenn das zweite Matrixmaterial eine höhere Alkalibe ständigkeit aufweist als das erste Matrixmaterial Ml.

[0048] Das Matrixmaterial M oder das erste Matrixmateri al Ml oder das zweite Matrixmaterial M2 können aus minera lischem Material oder bevorzugt aus Kunststoffmaterial be stehen. Als Kunststoffmaterial für die Matrix 14 kann Epo xidharz oder Vinylester oder Polyurethan oder Polyethylen oder Polystyrol oder Acrylat verwendet werden. Alternativ können auch siliziumorganische Verbindungen, z.B. Polysilo xane, als Matrixmaterial verwendet werden.

[0049] Das zweite Matrixmaterial M2 kann eine höhere Al kalibeständigkeit und/oder Brandbeständigkeit aufweisen als das erste Matrixmaterial Ml .

[0050] In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform einer zweiten Faser 16 schematisch im Querschnitt veranschau licht. Die zweite Faser ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Bikomponentenfaser mit einem Faserkern 23 und einem den Faserkern 23 vollständig umschließenden Fasermantel 24 aus gebildet. Der Faserkern kann dabei aus dem gleichen Faser material bestehen wie die ersten Fasern 15. Der Fasermantel 24 besteht vorzugsweise aus einem Fasermaterial mit höherer Alkalibeständigkeit als der Faserkern 23, insbesondere aus AR-Glas. Es ist somit ausreichend, den Fasermantel 24 der zweiten Faser 16 alkalibeständig auszuführen.

[0051] Wie es anhand der Figuren 6 und 7 schematisch veranschaulicht ist, erstrecken sich die ersten Fasern 15 und die zweiten Fasern 16 im Wesentlichen parallel zueinan der in derselben Richtung entlang der Längsmittelachse A des Bewehrungsstrangs 12. An Knick- oder Biegestellen kann es aufgrund der radial innen und radial außen unterschied lichen Knick- oder Biegeradien zu Abweichungen der Paralle lität der Fasern 15, 16 von der Längsmittelachse A kommen. Außerhalb solcher Knick- oder Biegestellen sind sowohl die ersten Fasern 15, als auch die zweiten Fasern 16 vorzugs weise gestreckt parallel zur Längsmittelachse A ausgerich tet. Insbesondere sind die Fasern 15, 16 weder innerhalb des Bündelkerns 17, noch innerhalb des Bündelmantels 18 und auch nicht zwischen Bündelmantel 18 und Bündelkern 17 mit einander verwoben. Durch die gestreckte Lage der Fasern 15, 16 kann die Zugfestigkeit des Bewehrungskörpers 10 und mit hin des Baustoffkörpers 19 erhöht werden.

[0052] Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Wärmeausdehung und/oder der E-Modul der zweiten Fa sern 16 im Wesentlichen gleich groß wie die Wärmeausdehung bzw. der E-Modul der ersten Fasern 15, insbesondere wenn die ersten Fasern 15 aus E-Glas oder ECR-Glas hergestellt sind und die zweiten Fasern 16 AR-Glas aufweisen oder aus AR-Glas bestehen.

[0053] In den Figuren 11-14 sind schematisch verschiede ne Ausführungen eines Bewehrungskörpers 10 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel weist der Bewehrungskörper 10 mehrere Bewehrungsstäbe 11 auf. Wie es in den Figuren 11 und 12 veranschaulicht ist, können die Bewehrungsstäbe 11 an Kreu zungsstellen aneinander anliegen bzw. miteinander verbunden sein und somit einen Bewehrungskörper 10 in Form eines Be wehrungsgitters 25 bilden, das sich im Wesentlichen paral lel zu einer Ebene erstreckt.

[0054] In Abwandlung hierzu kann wenigstens ein Beweh rungsstab 11 und/oder ein durch mehrere Bewehrungsstäbe 11 gebildete Bewehrungsgitter 25 wenigstens eine Knick- oder Biegestelle aufweisen, wie es beispielhaft in den Figuren 13 und 14 für weitere Ausführungsbeispiele von Baustoffkör pern 19 gezeigt ist. Im Prinzip lässt sich aus einem oder mehreren Bewehrungsstäben 11 eine beliebige zweidimensiona le oder dreidimensionale Gestalt für einen Bewehrungskörper 10 hersteilen.

[0055] Um die Verankerung des Bewehrungskörpers 10 und beispielsgemäß jedes Bewehrungsstabes 11 in der Baustoff matrix B zu verbessern, kann beispielsweise die Oberflä chenrauheit der Umfangsfläche des Bewehrungsstabes 11 er höht werden, beispielsweise durch Besanden mit Sand 26, wie es schematisch in Figur 4 veranschaulicht ist. [0056] Zusätzlich oder alternativ kann außen auf den Bündelmantel 18 eine Rippenstruktur 27 mit wenigstens einer Rippe 28 angeordnet sein. Bei den Ausführungsbeispielen ge mäß den Figuren 1-3 hat die Rippenstruktur 27 eine einzige schraubenförmige bzw. helixförmige Rippe 28. Die Quer schnittsform der schraubenförmigen Rippe 28 kann variieren. Bei dem in Figur 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat die Rippe 28 einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 2 und 3 ist der Querschnitt der Rippe 28 mit Blick von außen auf den Bewehrungsstab 11 konvex gewölbt. Die Ganghöhe und/oder die Steigung der schraubenförmigen Rippe 28 kann variieren .

[0057] Bei einer abgewandelten Ausführung kann die Rip penstruktur 18 auch mehrere schraubenförmige Rippen 19 auf weisen, die kreuzungsfrei oder sich kreuzend angeordnet sind .

[0058] In Figur 9 ist eine alternative Ausgestaltungs möglichkeit für die Rippenstruktur 27 schematisch veran schaulicht. Die Rippenstruktur 27 kann mehrere einzelne Rippen 28 aufweisen, die in Richtung der Längsmittelachse A mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Rippen 28 sind bei dem in Figur 9 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgestaltet.

[0059] Jede Rippe 28 der Rippenstruktur 27 ist bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen durch in eine Rip penmatrix 29 eingebettete dritte Faser 30 gebildet. Diese Ausgestaltung der wenigstens einen Rippe 28 ist beispiel haft anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 9 mit de- ren ringförmigen Rippen 28 veranschaulicht, kann aber auch bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1-3 verwen det werden.

[0060] Das Material der Rippenmatrix 29 kann dem Matrix material M, dem ersten Matrixmaterial Ml oder dem zweiten Matrixmaterial M2 entsprechen. Die dritten Fasern 30 beste hen vorzugsweise aus demselben Material wie die ersten Fa sern 15. Zwar sind die dritten Fasern 30 dann einem alkali schen Angriff der Baustoffmatrix B ausgesetzt, allerdings kommt es bei den dritten Fasern 30 nicht darauf an, die Zugfestigkeit des Bewehrungskörpers 10 bzw. des Bewehrungs stabes 11 herzustellen. Die Rippenstruktur 27 mit der we nigstens einen Rippe 28 muss mit dem übrigen Bewehrungskör per 10 und insbesondere dem Bündelmantel 18 eine ausrei chende Verbindung aufweisen, um eine ausreichend hohe

Scherbelastbarkeit für die wenigstens eine Rippe 28 herzu stellen. Diese Scherbelastbarkeit wird von den Eigenschaf ten des Matrixmaterials dominiert und hängt weniger von der Zugfestigkeit der dritten Fasern 30 ab.

[0061] Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1-3 erstrecken sich die dritten Fasern 30 im Wesentlichen in Verlaufsrichtung der schraubenförmigen Rippe 28. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 können sich die dritten Fasern 30 in Umfangsrichtung um die Mittelachse A des Be wehrungsstrangs 12 erstrecken.

[0062] Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass sich die dritten Fasern 30 in et wa parallel zur Längsmittelachse A erstrecken. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Rippenstruktur 27 durch Materialabtrag hergestellt wird. Beispielsweise kann um den Bündelmantel 18 herum eine weitere in Umfangs richtung U geschlossene Schicht hergestellt werden, in die anschließend eine oder mehrere Nuten oder Vertiefungen 31 eingebracht werden (beispielhaft in Fig. 9 gezeigt) . Die Nuten oder Vertiefungen 31 durchsetzen den Bündelmantel 18 nicht und dringen bevorzugt auch nicht teilweise in den Bündelmantel 18 ein, der den Bündelkern 17 gegen einen al kalischen Angriff schützt. Die Tiefe der Nuten bzw. Vertie fungen 31 ist somit maximal so groß wie die Dicke der zur Bildung der Rippenstruktur 27 auf den Bündelmantel 18 auf gebrachten äußersten Schicht.

[0063] Die Erfindung betrifft einen Bewehrungskörper 10 mit wenigstens einem Bewehrungsstrang 12. Der Bewehrungs strang 12 hat ein in eine Matrix 14 eingebettetes Faserbün del 13. Das Faserbündel 13 besteht aus ersten Fasern 15 und zweiten Fasern 16, die sich insbesondere parallel zueinan der erstrecken und insbesondere nicht miteinander verwoben sind. Die ersten Fasern 15 sind in einem Bündelkern 17 des Faserbündels 13 angeordnet. In dem Bündelkern 17 sind vor zugsweise ausschließlich erste Fasern 15 vorhanden. Ein Bündelmantel 18 umschließt den Bündelkern 17 in Umfangs richtung um eine Längsmittelachse des Bewehrungsstrangs 12 vollständig. Durch den Bündelmantel 18 sind die ersten Fa sern geschützt und können beim Einbau des Bewehrungskörpers 10 in einen Baustoffkörper 19 nicht in Kontakt mit einem Baustoff des Baustoffkörpers 19 gelangen. Vorzugsweise ha ben die zweiten Fasern 16 eine höhere Alkalibeständigkeit als die ersten Fasern 15. Bezugs zeichenliste :

10 Bewehrungskörper

11 Bewehrungsstab

12 Bewehrungsstrang

13 Faserbündel

14 Matrix

15 erste Fasern

16 zweite Fasern

17 Bündelkern

18 Bündelmantel

19 Baustoffkörper

23 Faserkern

24 Fasermantel

25 Bewehrungsgitter

26 Sand

27 Rippenstruktur

28 Rippe

29 Rippenmatrix

30 dritte Fasern

31 Vertiefung

A Mittelachse

B Baustoffmatrix

M Matrixmaterial

Ml erstes Matrixmaterial

M2 zweites Matrixmaterial

U Umfangsrichtung