CZ19399U1 - Kapsle z vlákna a lepidla pro zpevněný vlaknobeton a směs pro výrobu zpevněného vláknobetonu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká kapsle pro zpevněný vláknobeton a směsi pro výrobu zpevněného beto5 nu s přísadou vláken, tedy tzv. vláknobetonu, kdy jsou ve směsi rozptýlena zesilující vlákna z různého materiálu.

Dosavadní stav techniky

Cementový beton se vyznačuje nízkou pevností v tahu. Z tohoto důvodu se betonové prvky namáhané tahem, ohybem či smykem vyztužují. Nejobvyklejším způsobem je vyztužování ocelo10 vou výztuží, kterým vzniká tzv, železobeton, nebo předpínací výztuží, pak hovoříme o predpjatém betonu. V posledních desetiletích se rozvíjí technologie tzv. vláknobetonu, resp. drátkobetonu, při kteréjsou tahová napětí zachycována plastovými, skelnými, resp, kovovými vlákny. Tato vlákna by v ideálním případě měla být rovnoměrně rozptýlena v tažené oblasti betonového prvku a orientována tak, aby jejích účinnost, jakožto výztuže, byla maximální. U současné technologie vláken či drátků nedochází v některých případech k efektivnímu rozptýlení tohoto druhu výztuže v betonové směsi, vznikají tak hnízda (shluky) nerovnoměrné rozptýlené výztuže. To má za následek nedosažení výztužného efektu vláken, lokální snížení pevnosti průřezu nebo, je-li shluk při povrchu konstrukce, negativní estetické působení betonového prvku.

Ve spise US 3616589 se navrhuje přidat do betonu drátky, kteréjsou upraveny do tvarů jako jsou kroužky, pětihrany, kruhová pera, přepažené kroužky, kroužky se spletenými konci a pod. Tyto objekty jsou pak natolik velké a tvarově bohaté, že se k sobě nepřitahují a jsou ve směsi uloženy pod různou orientací. Ovšem příprava takových prvků je nákladná a je to možné jen u oceli.

Ve spise CA 2547694 AI je navrhován přídavek ocelových vláken o průměru 1,15 až 1,8 mm, aniž by však byl nějak blíže řešen problém nežádoucího shlukování vláken a kromě toho použiti oceli není vyhovující.

Ve spise US 7285167 je navrhován přídavek karbonových nanovláken do betonu, aniž by však byl nějak blíže řešen problém nežádoucího shlukování vláken.

Ve spise US 4565840 je navrhován přídavek karbonových vláken o dvojí délce, kdy ty delší mají hodnotu Youngova modulu vyšší, než je hodnota tohoto modulu u betonu, a ty kratší mají na3<> opak hodnotu Youngova modulu nižší, nežje tato u betonu. Příprava takových dvojích vláken je pracná a není zřejmé, zda to dostatečně řeší problém nežádoucího shlukování vláken.

Spis DE 2337129 AI představuje zařízení na dávkování vláken všeho druhu, tedy ocelových, umělohmotných, skelných apod. do betonové směsi. Zařízení sestává ze základní dvoutrychtýřove nálevky, přičemž jedním trychtýřem z této spojené dvojice se dávkuje cement a druhým trychtýřem přísady do betonu, Tylo trychtýře ústí na hnětoucí šnek uložený otočně v trubici pod nálevkou, kde se materiály promíchávají v první fázi a postupují přes přepad do další domíchávací trubice pod první trubicí, která je orientovaná v opačném směru a je také vybavena hnětoueím šnekem, který současně slouží jako míchadlo i dopravník. Do této domíchávací trubice je zaústěn další trychtýř, ze kterého jsou dávkována vlákna a zainíchávána do směsi. Před vlákno40 vým trychtýřem je uměle rozknutávané přívodní korýtko, kde jsou vlákna roztřepávána, aby netvořila shluky a postupně a od sebe odděleně vsypávána do trychtýře a potom do směsí a z konce domíchávací trubice již vystupuje betonová směs s vlákny. Toto zařízení je nesmírně konstrukčně a energeticky náročné.

Ve spise US 7267873 se navrhuje přídavek vláken z ocelového drátu o průměru 0.05 až 0.3 mm do betonové směsi vnášet tak, že se vytvoří svazky vláken, které se pak již k sobě vzhledem ke své hmotnosti již nevážou, nebo jsou vlákna výrazně rozdílné délky. Zde je nevýhodné jednak použiti ocele a rovněž náročná příprava svazků vláken a různých velikostí vláken.

„ 1 .

LZ 19399 lil

Cílem technického řešení je představit vláknobeton s přídavkem vláken a z něj vyrobené dílce éi monolitické konstrukce, který by umožňoval rovnoměrnou distribuci vláken, aniž by bylo nutno vlákna speciálně do směsí vpravo vat čije předem náročně upravovat co do délky nebo tvaru.

Podstata technického řešeni

Výše uvedené nedostatky odstraňují kapsle z vlákna a lepidla pro zpevněný vláknobeton podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že kapsle sestávají z jednotlivých vláken vc tvaru smotků a z pevného obalu smotků z vodou rozpustného lepidla.

Směs pro zpevněný vláknobeton podle technického řešení spočívá v tom, že obsahuje mimo běžné přísady i výše uvedené kapsle. Tylo kapsle jsou v ní pravidelně rozptýleny. Jednotlivá ío vlákna se nejprve připraví jako smotky, jejichž smotaný tvar se dočasně zafixuje vhodným vodou rozpustným lepidlem, které svým chemismem neovlivní chemismus betonové směsi. Tím vzniknou tělesa - kapsle přibližně kulovitého či elipsoidního tvaru s obdobnými granulomctrickými vlastnostmi jako má kamenivo tvořící plnivo v betonu. Takto připravené kapsle se smíchají za sucha s kamenivem, případné i s pojivém, např. cementem. Mícháním vznikne homogenní směs s rovnoměrně rozptýlenými kapslemi, resp. smotky vláken. Později, po přidání záměsové vody a následném míchání dojde k rozpuštění lepidla, které drží kapsli pohromadě, a tím k uvolnění smotaného vlákna, které se tvarovou pamětí vrátí ke svému původnímu tvaru, k tvaru přímého vlákna. Vlákna jsou tímto opatřením rovnoměrné rozptýlena ve směsi.

Přehled obrázků na výkrese zo Technické řešení bude dále přiblíženo pomocí výkresu, na kterém obr. 1 představuje smotek vlákna pro kapsli, obr. 2 představuje kapsli se smotkem vlákna z obr. 1 v kapsli z lepidla pro použití u směsi pro vláknobeton podle technického řešení, obr. 3 představuje schematický pohled na suchou směs kameniva s kapslemi podle technického řešení, případně i s pojivém a obr.4 zachycuje směs z obr. 3 tak, jak se změní po přidaní záměsové vody a zamíchání,

Příklad provedení technického řešení

Na obr. 1 je vidět smotek 1 vlákna, Tento smotek 1 dostane tvar obdobný zmu kameniva tak. že se obalí vodou rozpustným lepidlem 4. To je vidět na obr. 2. Tím se též dočasně fixuje jeho smotaný tvar a vznikne kapsle 2 tvořená smotkem i a lepidlem 4. Výroba kapsle 2 může s výhodou probíhat jako proces bezprostředně následující po výrobě vlákna T Při výrobě betonové směsi se dávkují kapsle 2 do kameniva 3, případně do suché betonové směsi. Takto vznikne směs kameniva 3, případně i pojivá, s kapslemi 2. Mícháním směsi vznikne homogenní směs 5 a taková směs je schematicky znázorněna na obr. 3.

Do homogenní směsi se přidá záměsová voda a dalším mícháním dojde k rozpuštění lepidla 4 a tím k zániku kapsle 2. Uvolněné vlákno i se tvarovou pamětí vrátí do svého původního přímého tvaru. To je velmi dobře vidět na obr. 4. Tím se vytvoří betonová směs s homogenně rozptýlenými vlákny. Po uložení směsi do bednění ci po jiné aplikaci, např. stříkáním, vzniknou betonové dílce či konstrukce vyztužené homogenně rozptýlenými vlákny.

Příklad

Byl vyroben betonový prvek vyztužený polypropylenovými vlákny o délce 18 mm, které jsou před aplikací do betonové směsi upraveny do smotku a obaleny vodou rozpustným škrobovým lepidlem do tvaru kapslí. Lepidlo se nechalo uschnout aby se vytvořila pevná kapsle.

Složení víáknobetonu je následující (dávkování je vztaženo k metru krychlovému směsi): Cement CEM I 42,5 R: 380 kg, těžené kamenivo frakce 0 až 4: 595 kg. drcené kamenivo frakce 4 až

8: 241 kg, frakce 8 až 16: 430 kg, frakce 16 až 22: 516 kg, adiment FM 62 (0,6 % z hm. cemen4? tu): 2,30 kg, adiment LP S-Λ 94 (0,3 % z hm. cementu): 1,15 kg₇ smntaná vlákna o původní

CZ 19399 Ul délce 18 mm: 1,3 kg, záměsová voda (w ~ 0,38): 145 kg. Takto připravený beton měl: pevnost v tlaku: 32,2 MPa, pevnost v tahu ohybem 7.3 MPa.

Pro porovnání u betonu stejného složení s neupravenými vlákny bylo za jinak stejných podmínek dosaženo přibližně shodné pevnosti v tlaku, a však nižší pevnosti v tahu ohybem: 5,7 MPa. Při makroskopickém porovnání clestruovaných vzorku prvek připravený s použitím původně smotaných vláken vykazuje lepší rozptýleni vláken v objemu vzorku.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Kapsle (2) pro zpevněný vláknobeton, vyznačující se tím, že sestávají z jednotlivých vláken (1) ve tvaru smotkú, a z pevného obalu smotků z vodou rozpustného lepidla (4).

ío

2. Směs pro výrobu zpevněného vláknobetonu, sestávající z kameniva (3) a cementového pojivá, vyznačující se tím, že dále obsahuje kapsle (2) podle nároku 1.