DE19733066A1

DE19733066A1 - Verfahren zur Befestigung einer Flachbandlamelle an einer Bauteiloberfläche

Info

Publication number: DE19733066A1
Application number: DE19733066A
Authority: DE
Inventors: Alexander Bleibler; Ernesto Schuemperli; Werner Steiner
Original assignee: Sika AG
Current assignee: Sika Schweiz AG
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-04
Also published as: EP1000209A1; JP2002526691A; PT1000209E; TR200000260T2; ID24747A; ES2164453T3; NZ502145A; HK1024038A1; CN1135289C; PL338430A1; DE59801804D1; US6605168B1; DK1000209T3; CA2298521A1; CA2298521C; ATE207176T1; AU8975398A; AU738761B2; WO1999006652A1; KR20010022461A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung einer aus einer Vielzahl von in eine Bindemittelmatrix eingebetteten, parallel zueinander in Lamellenlängs richtung ausgerichteten Kohlenstoffasern bestehenden Flachbandlamelle an einer Bauteiloberfläche, bei wel chem die Flachbandlamelle mit einer Breitseite über ei ne in pastöser Konsistenz aufgetragenen, aus einem Re aktionsharz bestehenden Kleberschicht gegen die Bau teiloberfläche gedrückt und die Kleberschicht unter Herstellung einer Klebeverbindung ausgehärtet wird.

Flachbandlamellen dieser Art sind zur Verstärkung von lastaufnehmenden oder lastübertragenden Bauteilen be stimmt. Sie werden üblicherweise mit einer Kleber schicht aus Epoxidharz an der Bauteiloberfläche ange klebt. Bei diesem Verfahren wird oft als nachteilig empfunden, daß für die Aushärtung des Klebers eine re lativ lange Zeit erforderlich ist, innerhalb der das zu verstärkende Bauteil oder Bauwerk nicht belastet werden darf.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, das Verfahren der eingangs angegebenen Art da hingehend zu verbessern, daß mit relativ einfachen Mit teln eine signifikante Beschleunigung des Aushärtungs vorgangs erzielt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß die aus einem Reaktionsharz bestehende Kleber schicht umso schneller aushärtet, je höher die Kleber temperatur ist. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest durch einen Teil der Kohlenstoffasern unter Aufheizen der Verstärkungs lamelle ein elektrischer Strom hindurchgeleitet und da bei über die Verstärkungslamelle die Kleberschicht auf geheizt wird. Hierbei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß die sich über die gesamte Länge der Flach bandlamelle erstreckenden Kohlenstoffasern eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die für eine ohm sche Aufheizung der Flachbandlamelle genutzt werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Kleberschicht über die Verstärkungslamelle auf eine mittlere Temperatur von mehr als 40°C aufge heizt. Dadurch kann bei dem Beispiel eines Epoxidharz klebers die bei Umgebungstemperatur etwa ein bis zwei Tage dauernde Aushärtungszeit auf eine bis zwei Stunden reduziert werden. Hinzu kommt, daß das Aushärten bei erhöhter Temperatur zu einem höheren Glasumwand lungspunkt und zu besseren Festigkeitseigenschaften des Klebers führt.

Zur Einleitung des elektrischen Stromes wird zweckmäßig gegen die Enden der Flachbandlamelle je eine an eine Stromquelle anschließbare metallische Kontaktplatte an gepreßt. Gegebenenfalls ist es erforderlich, den Über gangswiderstand zwischen der Kontaktplatte und der La mellenoberfläche zu reduzieren. Zu diesem Zweck kann vor dem Anpressen der Kontaktplatte die Lamellenober fläche an der Kontaktstelle unter Freilegung von Koh lenstoffasern aufgerauht oder angeschliffen werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß an mindestens einer Stelle der Verstärkungslamelle und/oder der Klebstoffschicht der zeitliche Temperatur verlauf gemessen und durch Variation der über die Stromquelle aufgeprägten elektrischen Heizleistung auf einen vorgegebenen Verlauf eingestellt oder einregu liert wird.

Um reproduzierbare Aufheizzeiten zu erhalten, wird ge mäß der Erfindung empfohlen, vor dem Aufheizvorgang den elektrischen Widerstand der sich zwischen den metalli schen Kontaktplatten erstreckenden Flachbandlamelle zu messen und die elektrische Spannung und/oder die Strom stärke an der Stromquelle nach Maßgabe einer vorgegebe nen flächenbezogenen Leistungsdichte unter Berücksich tigung des gemessenen Widerstands auf einen definierten Wert einzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a eine Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer Flachband-Lamelle;

Fig. 1b einen Schnitt entlang der Schnittlinie B-B der Fig. 1a in vergrößerter Darstellung;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Bauteil, an welchem ei ne Verstärkungslamelle nach Fig. 1a und b unter Aufheizung des Klebers angeklebt wird.

Die in der Zeichnung dargestellte Flachband-Lamelle 10 ist zur nachträglichen Verstärkung von Bauteilen 12, wie Stahlbetonkonstruktionen und Mauerwerk bestimmt. Sie werden mit ihrer einen Breitseite 14 mit Hilfe ei nes vorzugsweise aus Epoxidharz bestehenden Klebers 16 an der Oberfläche des Bauteils befestigt.

Die Flachband-Lamelle 10 weist eine Verbundstruktur aus einer Vielzahl von parallel zueinander ausgerichteten, biegsamen oder biegeschlaffen Tragfasern 26 aus Kohlen stoff und aus einer die Tragfasern schubfest miteinan der verbindenden Bindemittelmatrix 28 aus Epoxidharz auf. Die Bindemittelmatrix 28 sorgt dafür, daß die Flachband-Lamelle 10 steifelastisch ausgebildet ist.

Zur Befestigung der Flachband-Lamelle 10 am Bauteil 12 wird zunächst ein vorzugsweise aus Epoxidharz bestehen der Reaktionskleber in pastöser Form auf die Oberfläche des Bauteils 12 aufgetragen. Sodann wird die zuvor ab gelängte Flachband-Lamelle 10 über die Kleberschicht 16 gegen die Bauteiloberfläche gedrückt. Um die Aushär tungszeit des Klebers zu beschleunigen, wird die Flach band-Lamelle 10 mit Hilfe eines elektrischen Stroms aufgeheizt. Zu diesem Zweck werden an den Enden der Flachband-Lamelle Metallplatten 18 gegen die Lamellen oberfläche gepreßt, so daß ein elektrischer Kontakt entsteht. Um den Kontaktwiderstand zu vermindern, kön nen die Lamellenenden zuvor unter Freilegung einiger Kohlenstoffasern 26 aufgerauht oder angeschliffen wer den. Die Metallplatten 18 werden über die Leitungen 20 an eine Stromquelle 22 angeschlossen, so daß ein elek trischer Strom durch die mit den Metallplatten 18 kon taktierten Kohlenstoffasern 26 hindurchgeleitet werden kann. Die Kohlenstoffasern 26 bilden einen Heizwider stand zur Aufheizung der Flachband-Lamelle. Um die Heizleistung der gewünschten Aufheizzeit entsprechend einstellen zu können, können die Spannung und die Stromstärke der Stromquelle variiert werden. Da die Länge der anzuklebenden Flachband-Lamelle und der ef fektive Leitungsquerschnitt der in den Stromkreis ein gekoppelten Kohlenstoffasern von Fall zu Fall erheblich variieren können, ist es von Vorteil, wenn zunächst mit Hilfe eines Widerstandsmeßgeräts der ohmsche Widerstand R der anzubringenden Lamelle gemessen und aus dem Meß wert die anzulegende Spannung U oder die erwünschte Stromstärke I wie folgt ermittelt wird:

U = √q.l.b.R (1)

I = √q.l.b/R (2)

wobei R den gemessenen Widerstand, 1 und b die Länge und die Breite der anzubringenden Flachband-Lamelle und q eine empirisch zu ermittelnde flächenbezogene Wärme leistungsdichte bedeuten. In der Regel wird die Wärme leistungsdichte q in einem Bereich von 1 bis 20 W/cm² ausgewählt.

Grundsätzlich ist es möglich, auch einen Dimmer, der beispielsweise nach dem Phasenanschnittverfahren ge steuert wird, für die Heizleistungseinstellung zu ver wenden.

Zur Temperaturüberwachung kann an die Flachband-Lamelle ein Temperaturfühler 24 angekoppelt werden, dessen Aus gangssignal zur Steuerung oder Regelung der Heizlei stung verwendet werden kann.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin dung bezieht sich auf ein Verfahren zur Befestigung ei ner Flachband-Lamelle 10 an einer Bauteiloberfläche 12, bei welchem die Flachband-Lamelle 10 mit einer Breit seite 14 über eine in pastöser Konsistenz aufgetragene, aus einem Reaktionsharz bestehende Kleberschicht 16 ge gen die Bauteiloberfläche gedrückt und die Kleberschicht 16 unter Herstellung einer Klebeverbindung ausgehärtet wird. Die Flachband-Lamelle 10 besteht aus einer Viel zahl von in eine Bindemittelmatrix 28 eingebetteten, parallel zueinander in Längsrichtung ausgerichteten Kohlenstoffasern 26. Um die Aushärtung der Kleber schicht zu beschleunigen, wird gemäß der Erfindung vor geschlagen, daß zumindest durch einen Teil der Kohlen stoffasern 26 unter Aufheizung der Flachband-Lamelle 10 ein elektrischer Strom hindurchgeleitet und dabei über die Flachband-Lamelle 10 die Kleberschicht 16 aufge heizt wird.

Claims

l. Verfahren zur Befestigung einer aus einer Vielzahl von in eine Bindemittelmatrix (28) eingebetteten, parallel zueinander in Längsrichtung ausgerichteten Kohlenstoffasern (26) bestehenden Flachbandlamelle (10) an einer Bauteiloberfläche, bei welchen die Flachbandlamelle (10) mit einer Breitseite über ei ne in pastöser Konsistenz aufgetragene, aus einem Reaktionsharz bestehende Kleberschicht (16) gegen die Bauteiloberfläche gedrückt und die Kleber schicht (16) unter Herstellung einer Klebeverbin dung ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest durch einen Teil der Kohlenstoffasern (26) unter Aufheizung der Flachbandlamelle (10) ein elektrischer Strom hindurchgeleitet und dabei über die Flachbandlamelle (10) die Kleberschicht (16) aufgeheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (16) über die Flachbandlamel le auf eine mittlere Temperatur von mehr als 40°C aufgeheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß gegen die Enden der Flachbandlamelle (10) je eine an eine Stromquelle (22) anschließbare metallische Kontaktplatte (18) angepreßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anpressen der Kontaktplatte (18) die Flachbandlamellenoberfläche an der Kontaktstelle unter Freilegung von Kohlenstoffasern (26) aufge rauht oder angeschliffen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Stelle der Flachbandlamelle (10) und/oder der Klebstoffschicht (16) der zeitliche Temperaturverlauf gemessen und durch Variation der über die Stromquelle (22) auf geprägten elektrischen Heizleistung auf einen vor gegebenen Verlauf eingestellt oder einreguliert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufheizvorgang der elek trische Widerstand (R) der sich zwischen den metal lischen Kontaktplatten (18) erstreckenden Flachband lamelle (10) gemessen und die elektrische Spannung und/oder die Stromstärke nach Maßgabe einer vorge gebenen flächenbezogenen Heizleistungsdichte unter Berücksichtigung des gemessenen Widerstands auf ei nen definierten Wert eingestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stromquelle (22) eine elektrische Span nung nach der Beziehung
U = √q.l.b.R
eingestellt wird, wobei 1 und b die Länge und die Breite der betreffenden Flachbandlamelle, R den ge messenen elektrischen Widerstand und q eine nach Maßgabe einer gewünschten Aufheizzeit auszuwählende Heizleistungsdichte bedeuten.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über die Stromquelle (22) eine elektrische Strom stärke nach der Beziehung
I = √q.l.b/R
eingestellt wird, wobei 1 und b die Länge und die Breite der betreffenden Flachbandlamelle, R den ge messenen elektrischen Widerstand und q eine nach Maßgabe einer gewünschten Aufheizzeit auszuwählende Heizleistungsdichte bedeuten.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Größe q ein Wert von 1 bis 20 W/cm² gewählt wird.