用于制造通过加固物来预加应力的混凝土工件的方法和通过加固物来预加应力的混凝土工件技术

根据本发明专利技术的、用于制造预紧的混凝土工件的方法，其特征在于，所述预紧通过热处理来产生，其中，为此如下地选择所述混凝土和加固物，即使得在所述混凝土工件从提高的温度中冷却时，所述混凝土的热膨胀系数小于所述加固物的热膨胀系数，并且如果所述混凝土在所述冷却期间至少水化到如下程度，即以便能够使所述加固物由于不同的热应变系数而发生应变，则在所述冷却期间所述混凝土和所述加固物足够强地相互粘附，并且所述混凝土连同所述加固物如下地被置于所述提高的温度上并且在所述冷却期间至少水化到如下程度，即使得所述混凝土在所述冷却之后通过所述加固物来预紧。

Method for making concrete work by reinforcing a pre stressed concrete member and pre stressed concrete work piece by means of reinforcement

According to a method for manufacturing concrete workpiece pre tightening of the invention, which is characterized in that to generate the preload through heat treatment, so as to choose the concrete and reinforcement, even in the concrete workpiece from increased temperature cooling, expansion coefficient is less than that of the reinforcement the thermal expansion coefficient of the concrete heat, and if the concrete during the cooling water at least to such an extent that, in order to enable the reinforcement and the occurrence of strain due to thermal strain coefficient is different, during the cooling of the concrete and the reinforcement is strong enough to mutual adhesion, and the concrete with the reinforcement is being disposed in the elevated temperature and during the cooling water at least to the extent of the following, even in the cold concrete It is then tightened by the reinforcement.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造通过加固物来预加应力的混凝土工件的方法和通过加固物来预加应力的混凝土工件
本专利技术涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用于制造通过加固物来预加应力的混凝土工件的方法以及一种根据权利要求18所述的、通过加固物来预加应力的混凝土工件。
技术介绍
混凝土的不足的抗拉能力通常通过预加应力的加固物来改进，其中，尽管可行的预加应力的多样性，但是制造预加应力的混凝土工件是消耗的，因为必须例如以预应力床(Spannbett)或以待布置在所述工件处的、在所述混凝土水化(Hydratisierung)之后待激活的(zuaktivierenden)拉杆(Zugankern)进行工作。这也引起，预加应力的混凝土工件不能够以通常能期望地细长的或还复杂的几何结构的设计方案来制造，可通过将所述新鲜混凝土浇灌到相应的模具中来考虑所述设计方案本身。虽然在超高性能纤维混凝土的领域内(DHCP，“UltraHighPerformanceConcrete”)除了提高抗压强度以外也提高抗拉强度，参见例如出版物“经热处理的超高强度的混凝土(UHCP)的性质”，HansCarstenKühne著，德国联邦材料研究和检测机构，或还有出版物“不同固化体系下含有矿物混合物的活性粉末混凝土的机械性能”，HalitYazici，MertYardimci，SerdarAydin和AnilKarabulut著，建筑与建筑材料，23(2009)第1223-1231页。根据这些出版物，通过对UHCP试样进行热处理，抗压强度达到200Mpa的范围内，而(中心的)抗拉强度却不能够提升超过本身在所述混凝土的领域内值得敬佩的20MPa。但是，用于混凝土的抗拉强度的这样的值与例如金属的抗拉强度始终还差得远，从而即使UHCP工件的应用领域也在这方面极大地受限并且还停滞(bleibt)，这尤其在混凝土相对于例如金属的较低成本方面是令人惋惜的。
技术实现思路
相应地，本专利技术的任务是，提供混凝土工件，所述混凝土工件具有高的抗拉强度、尤其弯拉强度并且在需要时也能够细长地或以复杂的几何结构形状来构造。该任务通过根据权利要求1所述的方法并且通过根据权利要求18中任一项所述的混凝土工件或根据权利要求22所述的太阳能收集器来解决。通过将由新鲜混凝土连同其加固物构成的复合物从提高的温度中进行冷却，不仅所述混凝土而且所述加固物都受到热应变(所述热应变在此在冷却的情况下是收缩)，但是其中，所述混凝土比所述加固物收缩地少，因为所述混凝土的温度膨胀系数(Temperaturausdehnungskoeffizient，有时称为热膨胀系数)αT较小。因为所述混凝土和加固物相互粘附，所以所述加固物在所述冷却期间能够被妨碍地、独立(frei)且由此比所述混凝土多地收缩(所述加固物多亏其较大的温度应变系数αT本身而应该进行这一点)，并且由此通过所述温度应变系数而相应地延伸(gestreckt)，这带有以下结果，即所述加固物到所述混凝土上又施加相应于所述加固物的延伸的压力，即使得该混凝土预加应力。为此，所述混凝土自然相应地必须至少水化到如下程度，也就是说至少硬化到如下程度，即使得所述混凝土能够至少到如下程度地吸收由当前的延伸所产生的压力，即使得所述加固物的应变保留下来。由此产生在抗拉能力或抗弯拉能力方面带有预加应力的混凝土工件的已知优点的、所述混凝土的预应力，而不需要用于给所述加固物预加应力的预应力床或可调节的拉杆。最终，能够将任意构造的加固物简单地放入到以新鲜混凝土浇灌的模具中并且执行根据本专利技术的热处理。这允许在没有由于传统预应力器件或预应力技术所决定的、所设置的负荷的限制的情况下相应地对所述混凝土工件进行初步设计、尤其在预应力元件的期望的伸延和期望的定尺寸方面并且也在所述混凝土工件自身的外部几何结构形状方面。根据本专利技术能够由此制造预加应力的混凝土工件，所述混凝土工件根据现有技术仅仅能够以大的消耗来制造或根本不能够制造。附图说明根据本专利技术的方法的或根据本专利技术的预加应力的混凝土工件的优选实施方式具有从属权利要求的特征。[下面根据附图还少许更详细地描述本专利技术。图1示出根据现有技术的纤维混凝土的应力-应变线图，图2示出带有用于实施根据本专利技术的方法的简单的温度曲线的线图，图3示出带有用于实施根据本专利技术的方法的另一个实施方式的温度曲线的线图，图4示出用于三个传统的和三个根据本专利技术的试验体的弯拉试验的应力-应变线图，图5示出根据本专利技术的预加应力的混凝土载体的示例，以及图6a至6c示出用于根据本专利技术的混凝土工件的另外三个示例。具体实施方式图1示出应力-应变线图1，其中，拉应力σzug在竖直轴线上并且所引起的应变ε在水平轴线上进行描绘(abgetragen)。在此曲线2示出简单混凝土(例如根据图2的描述的混凝土)的特性并且曲线3示出UHCP混凝土的特性，所述UHCP混凝土是纤维增强的、例如根据关于图3的描述的混凝土。通常显而易见的是，通常的混凝土的抗拉强度也几乎达不到纤维增强的混凝土的抗拉强度，其中，所述纤维增强的混凝土的好得多的抗拉强度根据具体的(konkreten)混凝土混合物和所应用的纤维而达到直到约20MPa的范围中，但是这与其他原料、如金属相比始终仍旧是小的。纤维混凝土中的概念“纤维”通常涉及非金属或金属纤维，带有直到约60mm的长度和直到约1.0mm的直径。所述纤维是所述混凝土的加固物，具有相同形状的表面并且在其尺寸方面明显不同于带有较大尺寸的加固物，所述带有较大尺寸的加固物在制造所述新鲜混凝土连同其成分(Komponenten)时不再能够混入到所述混凝土中和由此不再能够尽可能均匀地分布在所述混凝土中并且此外通常也具有带有突出部等等的不相同形状的表面。所以为了描述本专利技术而从如下纤维出发，就此而言(soweit)所述纤维还通过混入而在涉及所述纤维的布置及其取向方面能够均匀地分布到所述新鲜混凝土中，这通常在上面提及的尺寸方面遇到极限。其它的加固物那么不再是纤维。如果应力施加到UHCP混凝土上，则所述UHCP混凝土在第一阶段(应变阶段I)中首先弹性变形，而没有裂纹形成，直至到达拉应力σel，然后在阶段II中由于微裂纹的构成而塑性变形，直至拉应力σpl。在所述阶段II中，通过所述纤维来阻止所述微裂纹的扩散，这实现连续提高所述拉应力σzug。在阶段III中，所述混凝土最后由于推进的裂纹形成而被破坏，强度瓦解(brichtzusammen)(弱化(Entfestigung))。下面为了示出本专利技术没有应用所述(中心)抗拉强度，而是应用所述弯拉强度，所述弯拉强度尤其应用在建筑材料中并且描述在也许最常见的负荷情况、即弯曲的情况下的、试样体的特性。图2示出针对用于制造根据本专利技术的预加应力的混凝土工件的热处理的温度-时间线图5，所述预加应力的混凝土工件例如具有具有肋的钢棒如钢S500的通常的加固物，所述钢棒带有6mm或更大的直径，带有在12x10-6°/K的范围内的热应变系数αT。所述竖直轴线示出以℃计的温度，所述水平轴线示出以小时h计的经过的时间t。所述混凝土针对在图中所描述的热处理例如如下地组成：组成部分含量[kg/m3]水泥(CEMI52.5)、例如Holcim300碎玄武岩砂0-4mm900玄武岩4-8mm3本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造预加应力的混凝土工件的方法，其特征在于，所述预加应力通过热处理来产生，其中，为此如下地选择所述混凝土和加固物，即使得在所述混凝土工件从提高的温度中冷却时，所述混凝土的热膨胀系数小于所述加固物的热膨胀系数，并且如果所述混凝土在所述冷却期间至少水化到如下程度，即以便能够使所述加固物由于不同的热应变系数而发生应变，则在所述冷却期间所述混凝土和所述加固物足够强地相互粘附，并且所述混凝土连同所述加固物如下地被置于所述提高的温度上并且在所述冷却期间至少水化到如下程度，即使得所述混凝土在所述冷却之后通过所述加固物来预加应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.28 CH 01154/141.用于制造预加应力的混凝土工件的方法，其特征在于，所述预加应力通过热处理来产生，其中，为此如下地选择所述混凝土和加固物，即使得在所述混凝土工件从提高的温度中冷却时，所述混凝土的热膨胀系数小于所述加固物的热膨胀系数，并且如果所述混凝土在所述冷却期间至少水化到如下程度，即以便能够使所述加固物由于不同的热应变系数而发生应变，则在所述冷却期间所述混凝土和所述加固物足够强地相互粘附，并且所述混凝土连同所述加固物如下地被置于所述提高的温度上并且在所述冷却期间至少水化到如下程度，即使得所述混凝土在所述冷却之后通过所述加固物来预加应力。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在几何结构方面如下地构造所述加固物的表面，即使得与周围的、至少部分水化的混凝土沿预应力的方向出现形状配合。3.根据权利要求1所述的方法，其中，如下地构造所述加固物的表面，即使得与所述周围的、至少部分水化的混凝土沿所述预应力的方向出现力配合。4.根据权利要求1所述的方法，其中，如下地构造所述加固物的表面，即使得优选通过热熔粘结剂的覆层与所述周围的、至少部分水化的混凝土沿所述预应力的方向出现材料配合，所述热熔粘结剂通过所述提高的温度的温度作用来硬化。5.根据权利要求1所述的方法，其中，如下地调整新鲜混凝土，即使得其温度膨胀系数通过加热、优选在所述提高的温度的范围内变小。6.根据权利要求5所述的方法，其中，如下地调整所述新鲜混凝土，即使得其温度膨胀系数至少在所述加热的第一阶段期间大于所述加固物的温度膨胀系数。7.根据权利要求1或5所述的方法，其中，所述新鲜混凝土是基于石英砂的并且优选具有硅尘、特别优选是纤维增强的混凝土混合物。8.根据权利要求4所述的方法，其中，所述新鲜混凝土是基于石英砂的并且具有硅尘、稀释剂和收缩还原剂，并且其中，优选其它纤维、特别优选钢纤维被混入到所述新鲜混凝土中，并且其中，相当特别优选地，所述加固物具有钢元件，所述钢元件构造用于与经水化的混凝土进行形状配合。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述新鲜混凝土为了加热到所述提高的温度上以及为了从该提高的温度中冷却而具有相同的热膨胀系数，其中，所述混凝土的水化对于所述加热而言保持得足够低，以便在所述混凝土和所述加固物之间允许相对移位，并且其中，所述冷却如下地以不再允许这样的相对移位的水化来进行，即使得所述混凝土由于所述冷却而被预加应力。10.根据权利要求1所述的方法，其中，将新鲜浇灌的混凝土工件在加热到所述提高的温度之前为...

【专利技术属性】
技术研发人员：G马蒂诺拉，A佩德雷蒂罗迪，
申请(专利权)人：空气光能源IP有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH