權(quán)利要求書： 1.一種用于生產(chǎn)混凝土構(gòu)件的方法，其中，借助于拉伸應(yīng)力而被預(yù)加應(yīng)力的碳纖維或由碳纖維制成的至少一種織物結(jié)構(gòu)的能夠有拉伸應(yīng)力的纖維被嵌入混凝土基體中，其中：將包括碳纖維束(8)的至少一種織物結(jié)構(gòu)放置在模具(4)中，其中，在每種情況下將彼此間隔有距離的所述碳纖維束(8)插入布置在所述模具(4)的兩個直徑端面處的兩個容納元件(1)中，并且所述碳纖維束(8)通過開口(3)被布置、支撐或能夠連接至所述模具(4)的端壁，從而所述容納元件(1)內(nèi)的中空空間用基于礦物質(zhì)的快速固化粘性組合物或快速固化聚合物填充，以及在所述組合物或所述聚合物固化后，借助于拉緊裝置(7)，拉力沿所述碳纖維束(8)的縱向方向作用在一個或兩個容納元件(1)的至少一個端面上，并且當所述拉力作用時，所述模具(4)的內(nèi)部隨后完全用粘性混凝土填充，以及在所述混凝土固化后，被預(yù)加應(yīng)力的碳纖維束的拉力大部分被轉(zhuǎn)移至固化的混凝土，并且之后從所述模具中取出所述混凝土構(gòu)件，其中，在填充所述容納元件(1)內(nèi)的所述中空空間的過程中，在所述容納元件(1)的至少兩個徑向相對側(cè)垂直于拉緊方向施加壓縮力，并且所述壓縮力起作用直到所述組合物或所述聚合物固化后。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纖維束(8)借助于間隔件(5)和/或橫向夾緊元件(6)被保持在所述容納元件(1)內(nèi)的適當位置。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用包含碳纖維的疊層。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，多個容納元件(1)布置在所述模具(4)的至少一個端面處。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述多個容納元件(1)以能夠樞轉(zhuǎn)的方式彼此連接。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，拉力在所述多個容納元件(1)處沿不同的軸向方向作用。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纖維束(8)插入至相對于平面在至少一個方向上彎曲的容納元件(1)內(nèi)并且固定在所述容納元件中。

8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將顆粒施加至所述容納元件(1)內(nèi)的碳纖維的表面并且固定于所述表面。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述顆粒是礦物質(zhì)顆粒。

10.一種用于執(zhí)行權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法的設(shè)備，其特征在于，包括碳纖維束(8)的至少一種織物結(jié)構(gòu)能夠被放置在模具(4)中，并且所述碳纖維束(8)能夠通過開口插入兩個容納元件(1)，所述兩個容納元件(1)布置在相對的端面處并且定位成彼此間隔有距離，以及

所述容納元件(1)內(nèi)的中空空間能夠用基于礦物質(zhì)的快速固化組合物或快速固化聚合物填充，并且在至少一個所述容納元件(1)處存在有裝置，借助所述裝置，在所述碳纖維束(8)上施加拉力，以及

在所述容納元件(1)的側(cè)壁上施加壓縮力的橫向夾緊元件(6)存在于所述容納元件(1)的至少兩個徑向相對側(cè)的每一側(cè)上。

11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，用于定位并固定所述碳纖維束(8)的間隔件(5)存在于所述容納元件(1)內(nèi)，和/或夾緊涂層存在于所述開口(3)內(nèi)，所述碳纖維束(8)通過所述開口(3)插入所述容納元件(1)內(nèi)。

12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，所述夾緊涂層由彈性體材料構(gòu)成。

13.如權(quán)利要求10至12中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述容納元件(1)的內(nèi)表面是粗糙的或異形的。

說明書： 用于生產(chǎn)混凝土構(gòu)件的方法和設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)混凝土構(gòu)件的方法和設(shè)備。長期以來已經(jīng)知道，混凝土構(gòu)件對作用在其上的拉力的敏感性可以通過壓縮力來抵消，所述壓縮力作用在混凝土構(gòu)件

內(nèi)并且通過混凝土中的預(yù)加應(yīng)力的拉伸元件以預(yù)加應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)模式的形式傳遞至

固化的混凝土基體中。通過這種方式可以減少所需的混凝土的質(zhì)量以及混凝土內(nèi)的加強件

的質(zhì)量。

背景技術(shù)[0002] 最近，傳統(tǒng)的鋼筋被纖維加強件(特別是碳纖維加強件)代替的混凝土構(gòu)件的開發(fā)已經(jīng)以一定步伐進展。具有較小尺寸但具有相同穩(wěn)定性和強度的混凝土構(gòu)件可以以這種方

式獲得。迄今為止，由碳纖維形成的織物結(jié)構(gòu)僅僅是被嵌入混凝土基體中，而借助于預(yù)加應(yīng)

力的混凝土構(gòu)件可實現(xiàn)的優(yōu)勢尚未充分利用。從DE102004033015A1已知使用碳纖維復(fù)合材

料CFK的預(yù)應(yīng)力桿。然而，這些用作拉伸錨的拉伸桿產(chǎn)生相對局部集中的拉力，或者必須使

用大量的這種加強桿，這反過來增加了由于桿的預(yù)期的單獨應(yīng)力而引起的加工復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 因此，本發(fā)明的目的是為許多纖維束同時且均勻地預(yù)加應(yīng)力創(chuàng)造可能性，并且在混凝土主體中實現(xiàn)更均勻的預(yù)應(yīng)力引入，這使得在進一步可能的預(yù)加應(yīng)力程度增大的情況

下，增加強度和剛度，同時盡可能地減少混凝土構(gòu)件生產(chǎn)中的質(zhì)量。

[0004] 根據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實現(xiàn)。權(quán)利要求8中限定了用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。本發(fā)明的有利實施方式和進一步發(fā)展可以借助于從屬權(quán)利要求中

指定的特征來實現(xiàn)。

[0005] 在用于生產(chǎn)混凝土構(gòu)件的本發(fā)明的方法中，其中，將由已借助于拉伸應(yīng)力而被預(yù)加應(yīng)力的碳纖維制成的至少一種織物結(jié)構(gòu)的碳纖維嵌入混凝土基體中，將由碳纖維束(粗

紗)或可承受拉伸應(yīng)力的其它纖維制成的至少一種織物結(jié)構(gòu)放置在模具中。以下將僅使用

用于此目的術(shù)語碳纖維束。

[0006] 將碳纖維束插入兩個容納元件中(所述兩個容納元件布置在模具的端壁上并且位于模具的徑向相對的兩個端面處)，所述碳纖維束抵靠這些容納元件或者可以彼此隔有距

離地通過開口連接至這些容納元件，從而在容納元件內(nèi)的中空空間填充基于礦物質(zhì)的快速

固化粘性組合物或快速固化聚合物。

[0007] 在組合物或聚合物固化后，在一個或兩個容納元件處，在至少一個端面上借助于拉緊裝置沿碳纖維束的縱向方向施加拉力。當該拉力作用時，模具的內(nèi)部完全填充粘性混

凝土。

[0008] 在混凝土固化后，釋放拉力并且從模具中取出混凝土構(gòu)件。[0009] 如果拉力僅作用在兩個容納元件中的一個容納元件上，則另一個容納元件被牢固地夾緊。

[0010] 作為快速固化的組合物，例如，可以使用聚合物混凝土，以及作為快速固化的聚合物，可以使用目前在碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)中使用的環(huán)氧樹脂。當使用聚合物時，利用釋放劑

(例如利用硅油)涂覆容納元件的內(nèi)表面可以是有利的。組合物或聚合物應(yīng)該允許對容納元

件的良好的強制鎖定，以便允許沿容納元件的內(nèi)表面非常均勻地引入拉力。內(nèi)表面可以是

粗糙的或異形的，使得待引入的拉力可以更均勻地從基體傳導(dǎo)至容納元件的壁中并且可以

避免過應(yīng)力，從而可以實現(xiàn)容納元件中的錨固長度的縮短。

[0011] 組合物或聚合物的固化應(yīng)在不超過一小時后結(jié)束。這個時間比混凝土在模具中固化所需的時間短得多，即短數(shù)小時。

[0012] 在容納元件內(nèi)的基體固化之后，借助于夾緊元件或壓力沖頭施加的壓縮力應(yīng)該進一步增大。為此目的所采用的壓縮力應(yīng)該根據(jù)容納元件內(nèi)的碳纖維束的長度和/或根據(jù)織

物結(jié)構(gòu)的碳纖維束的總長度來選擇，壓縮力為施加的用于拉伸的縱向拉力的至少10％。

[0013] 隨后，用于拉緊碳纖維束的更高的拉力可以作用在所述至少一個容納元件上。這些拉力可以借助于液壓缸或氣壓缸、螺桿驅(qū)動器或其它線性驅(qū)動器來施加。在每種情況下，

選擇的最小拉力應(yīng)該達到碳纖維束的允許拉伸強度的60％至90％。在這里，所考慮的相應(yīng)

混凝土構(gòu)件構(gòu)造時的應(yīng)力應(yīng)該被考慮到并且應(yīng)最大限度地利用碳纖維的強度。

[0014] 優(yōu)選地，至少已經(jīng)插入至容納元件內(nèi)的織物結(jié)構(gòu)的區(qū)域應(yīng)該用環(huán)氧化物或其它溶液浸漬，這保證了纖維的持久包封和粘附。

[0015] 同樣，應(yīng)該使用工具將混凝土引入模具中，這保證了混凝土在模具內(nèi)固化或設(shè)置之前纖維束的無孔包封。

[0016] 特別是在長模具的情況下，將間隔件或定位元件布置在模具內(nèi)可以是有用的，從而織物結(jié)構(gòu)的一個或多個層可以保持在期望的位置。

[0017] 有利地，至少在填充容納元件中的中空空間期間，優(yōu)選地也直到組合物或聚合物固化后，至少幾乎相對于碳纖維束的縱向軸線垂直作用的壓縮力應(yīng)該施加在容納元件的至

少兩個徑向相對側(cè)上。為此目的，可以使用從兩側(cè)作用的合適的壓力沖頭或夾緊元件。這還

可以確保在碳纖維的表面和組合物或聚合物的表面之間可以形成足夠強的材料?材料粘

結(jié)。

[0018] 碳纖維束可以借助于間隔件和/或橫向夾緊元件保持在容納元件內(nèi)的適當位置。有利地，間隔件可以平行于碳纖維束的縱向軸線取向，并且橫向夾緊元件可以垂直于該方

向?qū)R，這在使用碳纖維疊層時(作為織物結(jié)構(gòu)的特別合適的示例)是特別有利的。

[0019] 在具有復(fù)雜形狀的混凝土構(gòu)件的情況下，允許可借助于被預(yù)加應(yīng)力的碳纖維束來實現(xiàn)的壓縮力在各種軸向方向上局部限定地作用可能是必須的。特別地，在這些情況下，有

利的是優(yōu)選地樞轉(zhuǎn)連接的多個容納元件布置在模具的至少一個端面處，從而處在這些優(yōu)選

的拉力下，然后這些優(yōu)選的拉力作用在容納元件的各個軸向方向上并因此也在碳纖維束的

縱向軸線方向上作用在碳纖維束上。

[0020] 除了碳纖維的表面與固化的組合物(或固化的聚合物)的表面之間的材料?材料粘結(jié)之外，還應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的強制鎖定。為此目的，碳纖維束可以插入容納元件和/

或模具并固定在其中，該容納元件和/或模具在至少一個方向上相對于平面彎曲。因此，碳

纖維束在以這種方式彎曲的容納元件和/或模具內(nèi)至少在方向上進行一次改變。然而，也可

以以由容納元件多次彎曲的形狀引導(dǎo)碳纖維束通過容納元件，然后在固化的組合物或聚合

物中適當?shù)毓潭ㄔ撎祭w維束。

[0021] 在以這種方式彎曲的容納元件的情況下，可以借助于適當外形的壓力沖頭或夾緊元件將壓縮力施加至容納元件的外壁上。還可以利用彼此相鄰布置的多個壓力沖頭或夾緊

元件。

[0022] 由于借助于夾緊元件或壓力沖頭施加的壓力，碳纖維束可以固定在開口中。在固定之后，可以施加拉力以便拉緊碳纖維束。該拉力應(yīng)該顯著地低于當混凝土被引入模具中

時，在容納元件內(nèi)的組合物或聚合物凝固或固化之后作用在容納元件和碳纖維束上的拉

力。該拉力僅用于拉直碳纖維束結(jié)構(gòu)。

[0023] 有利地，容納元件由可彼此壓靠的至少兩個部分構(gòu)成，這可以有助于碳纖維束的插入和固定。在這里形成可以引導(dǎo)碳纖維束通過的開口。這些開口可以是狹縫形的，并且優(yōu)

選地垂直于拉力作用在碳纖維束上的方向或垂直于碳纖維束的縱向軸線的方向取向。這使

得可以借助于單個狹縫形開口固定一層織物結(jié)構(gòu)(或插入相應(yīng)容納元件中的一個平面)的

所有碳纖維束。在這里，上側(cè)和/或下側(cè)可以設(shè)置有夾緊涂層。

[0024] 如果使用多層織物結(jié)構(gòu)來生產(chǎn)混凝土構(gòu)件，則可以選擇分開的多個容納元件，每個容納元件具有多個彼此上下布置的單獨部件，其中，單獨部件的數(shù)量比織物層數(shù)大1。

[0025] 為了增強或?qū)崿F(xiàn)強制鎖定，碳纖維的表面可以至少在其布置在容納元件內(nèi)的區(qū)域中具有粗糙表面。為此目的，可以將顆粒(特別是礦物質(zhì)顆粒，例如硅砂)施加至碳纖維的至

少在容納元件內(nèi)的表面并固定在所述表面。

[0026] 在存在于容納元件的面向模具方向的端面處且碳纖維束通過其插入到容納元件內(nèi)的開口處，在每種情況下可以存在是由優(yōu)選彈性體材料構(gòu)成的夾緊涂層。這種夾緊涂層

可以用于溫和地引入碳纖維束并用于密封。

[0027] 當模具中的混凝土固化(可能需要12小時至7天)之后，可以增加作用在容納元件和碳纖維束上的拉力。當施加的力釋放后，混凝土構(gòu)件內(nèi)預(yù)加的應(yīng)力可以用于以類似于已

知的具有鋼元件的預(yù)加應(yīng)力的混凝土構(gòu)件的方式增加可實現(xiàn)的拉伸強度。

[0028] 由于固化的混凝土基體內(nèi)的碳纖維的預(yù)應(yīng)力，在借助于分離操作切斷或分割混凝土構(gòu)件后，將壓縮應(yīng)力形式的應(yīng)力引入混凝土中。在使用期間出現(xiàn)負載的情況下，可以保持

來自混凝土構(gòu)件的龜裂的自由度。在完全或部分拱形的混凝土構(gòu)件的情況下也可以確保這

一點。

[0029] 根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的混凝土構(gòu)件的總厚度應(yīng)該至少為織物結(jié)構(gòu)層的厚度或厚度的總和的四倍，以便實現(xiàn)具有混泥土的織物結(jié)構(gòu)的碳纖維的令人滿意的覆蓋。在一層碳纖維

束且碳纖維束的平均厚度為1.5mm的情況下，應(yīng)該在最接近混凝土表面的最后層中粘附6mm

的覆蓋層。應(yīng)該確保保持混凝土截面的至少0.5％至8％的加強程度。在任何情況下，應(yīng)該避

免混凝土中的空隙。

[0030] 以這種方式，可以生產(chǎn)具有拉伸強度或壓縮強度的混凝土構(gòu)件，該拉伸強度或壓縮強度比木材的拉伸強度和壓縮強度高十倍，并且大約為鋼構(gòu)件的強度。

[0031] 借助于以可預(yù)定的距離彼此布置并且距容納元件和模具內(nèi)的混凝土構(gòu)件的外表面預(yù)定距離布置的一個或多個織物結(jié)構(gòu)層(這些織物結(jié)構(gòu)層嵌入混凝土中)，可以在任何位

置對切割成一定長度的織物結(jié)構(gòu)條預(yù)加應(yīng)力，該位置用于借助于拉力在具有有序位置和方

向的織物結(jié)構(gòu)上使用臨時施加的外部拉力。即使在將混凝土構(gòu)件分割成多個較小的單獨構(gòu)

件之后(即使當以與碳纖維束的縱向軸線成90°以外的角度進行分割時)，根據(jù)本發(fā)明制造

的混凝土構(gòu)件也可以利用應(yīng)力。

[0032] 如上所述，有利地，疊層可以用作織物結(jié)構(gòu)。然而，為此目的，還可以使用機織物、拉環(huán)針織物或形成環(huán)的針織物。

[0033] 根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)在工業(yè)上可以在一個位置或在現(xiàn)場進行，即直接在建筑工地進行。

[0034] 可以生產(chǎn)非常細長、輕質(zhì)、堅硬且尺寸穩(wěn)定的混凝土構(gòu)件?；炷恋南目梢源蟠鬁p少，因此與相應(yīng)的鋼筋混凝土構(gòu)件相比，可以在相同的承載能力和強度下實現(xiàn)50％至

80％的質(zhì)量節(jié)省。

附圖說明[0035] 通過以下的示例對本發(fā)明進行說明。在附圖或示例中看到并解釋的各個特征可以獨立于相應(yīng)的附圖或示例彼此組合。

[0036] 附圖中：[0037] 圖1以平面視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例；[0038] 圖2示出了圖1中的細節(jié)B；[0039] 圖3示出了圖1中的A?A截面；[0040] 圖4示出了圖1中的C?C截面；[0041] 圖5示出了其中拉力作用在各個軸向的設(shè)備的示例；[0042] 圖6示出了具有夾緊拉緊裝置的容納元件的一部分的平面視圖；[0043] 圖7示出了圖6中的D?D截面；[0044] 圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例的一部分的側(cè)視圖；以及[0045] 圖9示出了圖8中的E?E截面。具體實施方式[0046] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例的一部分的平面視圖。在描述中，容納元件1布置在模具4的端面處并且抵靠該端面和/或封閉/密封模具4。以類似的方式，第二容納元

件1存在于相對的端面，但在這里沒有示出。

[0047] 在容納元件1的端面處存在開口3，容納元件1布置在模具4的端面處，并且由碳纖維制成的疊層的碳纖維束8通過這些開口插入到容納元件1的內(nèi)部。用于疊層的碳纖維束8

的間隔件5也存在于容納元件1中。在容納元件1的兩個相對側(cè)面具有橫向夾具6，借助于該

橫向夾具6，可以在在容納元件1的相應(yīng)外壁上施加壓縮力。

[0048] 在每種情況下，在開口3中存在由彈性體構(gòu)成的夾緊涂層。該夾緊涂層將容納元件1與模具4的內(nèi)部密封隔開，并對碳纖維束8施加夾緊動作。當在此借助于螺桿驅(qū)動器或壓力

缸7向左拉動容納元件1時，可以借助于該夾緊動作實現(xiàn)對容納元件1內(nèi)的碳纖維束8的輕微

的預(yù)加應(yīng)力。

[0049] 在容納元件1內(nèi)的碳纖維束8達到特定程度的預(yù)加應(yīng)力之后，可以用聚合物混凝土作為具有合適粘性稠度的基于礦物質(zhì)的粘性組合物填充中空空間。約一小時后，聚合物混

凝土已經(jīng)被充分固化并且具有強度，借助于該強度可以實現(xiàn)聚合物混凝土和碳纖維束8之

間的牢固的材料?材料粘結(jié)。現(xiàn)在可以通過拉回壓力缸7來拉緊碳纖維束8。模具4的內(nèi)部(疊

層的碳纖維束8穿過模具4的內(nèi)部被引導(dǎo)至并進入另一容納元件1(未示出))可以完全用混

凝土填充，從而幾乎沒有空隙形成。

[0050] 在用混凝土填充模具4之前，碳纖維束8通過缸7的致動而承受拉力。在這里，連接至容納元件1的軛形元件9和銷10(也可以是凸緣)沿指向遠離模具4的方向移動。然后，作用

2

在至少模具4內(nèi)部的碳纖維束8上的拉力例如在50mm 的光纖橫截面積處為50kN至100kN的

范圍內(nèi)。

[0051] 這些預(yù)加應(yīng)力僅從一側(cè)施加并且壓縮力僅在一個容納元件1處起作用而另一個容納元件1保持固定就足夠了。

[0052] 圖2以放大的形式示出了圖1的細節(jié)。容納元件1的端面2在模具4的端面處封閉，以便防止混凝土在稍后的時間流出模具。在該端面2中存在開口3，夾緊涂層在每種情況下存

在于開口3內(nèi)，碳纖維束8穿過開口3被引導(dǎo)通過模具4并從該開口進入容納元件1的內(nèi)部。例

如，夾緊涂層可以由聚氨酯構(gòu)成。開口3的內(nèi)徑與夾緊涂層的厚度相結(jié)合，使得獲得小于碳

纖維束8的外橫截面尺寸的自由橫截面。

[0053] 如圖3所示，圖1中的A?A截面清楚地表明，作為紡織品結(jié)構(gòu)示例的、用于碳纖維疊層的碳纖維束8的間隔件5可以存在于容納元件1的內(nèi)部。

[0054] 圖4中所示的C?C截面再次闡明了橫向夾緊元件6在容納元件1的側(cè)壁上的布置。也可以使用在容納元件1的相對側(cè)上施加力的壓力沖頭，而不是橫向的夾緊元件6。

[0055] 圖5旨在示出甚至可以借助于本發(fā)明生產(chǎn)幾何形狀相對復(fù)雜的混凝土構(gòu)件。在這里，由碳纖維制成的多個疊層存在于模具中。這些碳纖維束8以不同的軸向方向取向，因此

它們通過對應(yīng)于該相應(yīng)的軸向方向施加的拉力而被預(yù)加應(yīng)力。在適當彎曲或扭結(jié)的軛形元

件9處，拉力可以作用在軸向方向上，所述軸向方向分配給各個施力位置，當聚合物混凝土

在容納元件1中充分固化時，借助于螺桿驅(qū)動器或者缸7，所述施力位置在各種位置處對應(yīng)

于碳纖維束8的取向。

[0056] 然而，還可以以樞轉(zhuǎn)的方式將多個軛形元件9彼此連接。在這里，可以借助于銷10形成連桿機構(gòu)。然后各個軛形元件9的取向取決于作用在軛形元件9上的相應(yīng)的拉力方向。

[0057] 圖6示出了圖5中所示的示例的設(shè)備的一部分的平面視圖。[0058] 圖7對應(yīng)于圖6的D?D截面。[0059] 圖8示出了設(shè)備的側(cè)切視圖。從圖9中所示的E?E截面可以看出，可以使用模具4和可選地相應(yīng)彎曲的容納元件1，所述模具4具有一個或多個曲線，并且以這種方式可以生產(chǎn)

波浪形或彎曲的混凝土構(gòu)件，其中，碳纖維束8以預(yù)加應(yīng)力的形式嵌入混凝土中。在這里，沿

著模具4和容納元件1布置多個橫向夾具6，從而可以從相對的兩側(cè)施加壓縮力。