CZ19400U1 - Kapsle z vlákna a zmražené vody pro zpevněný vláknobeton a směs pro výrobu zpevněného vláknobetonu - Google Patents

Description

Kapsle z vlákna a zmražené vody pro zpevněný vláknobeton a směs pro výrobu zpevněného vláknobetonu

Oblast techniky

Technické řešení se týká kapsle pro zpevněný vláknobeton a směsi pro výrobu zpevněného betos 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 oce Ιοί o vou výztuží, kterým vzniká tzv. železobeton, nebo přepínací výztuží, pak hovoříme o předpjatém betonu, V posledních desetiletích se rozvíjí technologie tzv. vláknobetonu, resp. drátkobetonu, při které jsou 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 jejich účinnost, jakožto výztuže, byla maximální. U současné technologie ís vláken či drátků nedochází v některých případech k efektivnímu rozptýlení tohoto druhu výztuže v betonové směsi, vznikají tak hnízda (shluky) nerovnoměrně 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

2o kroužky, pčtihrany, 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 použití 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 nato opak hodnotu Youngova modulu nižší, než je 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 dvou trychtýřové nálevky, přičemž jedním trychtýřem z této spojené dvojice se dávkuje cement a druhým trychtýřem přísady do betonu. Tyto trychtýře ústí na hnčtoucí šnek uložený otočně v trubicí pod nálevkou, kde se materiály promíchávají v první fázi a postupují přes přepad do další domíchávaeí trubice pod první trubicí, která je orientovaná v opačném směru a je také vybavena hnětoueím šnekem, který současně slouží jako míchadlo i dopravník. Do teto domíchávací trubice je zaústěn další trychtýř, ze kterého jsou dávkována vlákna a zamíehávána do směsi. Před vlákno40 vým trychtýřem je uměle rozkmitávané přívodní korýtko, kde jsou vlákna roztřepávána, aby netvořila shluky a postupně a od sebe odděleně vsypávána do trychtýře a potom do směsi 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 použití ocele a rovnéž náročná příprava svazků vláken a různých velikostí vláken.

CZ 19400 Cl

Cílem technického řešení je představit způsob výroby betonu s přídavkem vláken a z néj vyrobené dílce či monolitické konstrukce, který by umožňoval rovnoměrnou distribuci vláken, aniž by bylo nutno vlákna speciálně do směsi vpravovat či je předem náročně upravovat co do délky nebo tvaru.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňují kapsle z vlákna a zmražené vody pro zpevněný vláknobeton podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že sestávají z jednotlivých vláken ve tvaru smotků, a z pevného obalu z ledu. Tím vzniknou tělesa - kapsle přibližně kulovitého či elipsoidního tvaru s obdobnými granulometriekými vlastnostmi jako má kamenivo tvořící plnivo v betonu. Takto připravené kapsle se běžným způsobem jako kamenivo vpraví do betonové směsi. Mícháním vznikne homogenní směs s rovnoměrně rozptýlenými kapslemi, resp. smotky vláken. Pri míchání se působením teploty betonové směsi zmražená kapka rozmrazí a tím dojde k uvolnění smotaného vlákna, které se tvarovou pamětí vrátí ke svému původnímu tvaru, k tvaru nřímíih/ϊ vlSVno V1SL·, mi tirtttn csnM řom ru rnvnnťnůrnú iinuu Li eiiiiii i u * iíuíuviííl i ý lunu w

Přehled obrázků na výkrese t echnické řešení bude dále přiblíženo pomocí výkresu, na kterém obr. 1 představuje smotek vlákna, obr. 2 představuje kapsli se smotkem vlákna podle obr. 1 pro použití u směsi pro vláknobeton podle technického řešení, obr. 3 představuje schematický pohled na betonovou směs s kamenivem a kapslemi, případně i s pojivém a obr. 4 zachycuje směs z obr. 3 po vytvrdnutí.

co Příklad provedeni technického řešení

Na obr. 1 je vidět smotek 1 vlákna. Smotek 1 dostane tvar kapsle 2 a tedy tvar obdobný zrnu kameniva tak, že se zakápne vodou a vznikne obalová kapka 4, která se rychle zmrazí, např. působením tekutého dusíku pri teplotě -196 °C. Tím se též dočasně fixuje jeho smotaný tvar a vznikne kapsle 2 tvořená smotkem i a zmrzlou kapkou vody - ledem 4, to je vidět na obr. 2. Vý25 roba kapsle 2 může s výhodou probíhat jako proces bezprostředně následující po výrobě vlákna. Při přepravě a aplikaci do směsi může být teplota kapsle 2 udržována v běžném mrazicím boxu na teplotě -18 °C. Při výrobě betonové směsi se dávkují kapsle 2 do betonové směsi obvyklým způsobem jako kamenivo 3 v množství předepsaném výrobcem vlákna. Mícháním směsi vznikne homogenní směs 5, která je schematicky zobrazena na obr. 3 a následně, po rozpuštění ledových kapslí 2, homogenní směs s rozvinutými vlákny, když se uvolněné vlákno tvarovou pamětí vrátí do svého původního přímého tvaru, to je vidět na obr. 4. Po uložení směsi do bednění či 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 smotků shora popsaným způsobem, tedy zakápnuty vodní kapkou a hluboce zamraženy.

Složení vláknobetonu 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 lim.

cementu): 2,30 kg, adiment LP S-Λ 94 (0.3% z hm. cementu): 1.15 kg, smotaná vlákna o původní 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 7,1 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

CZ 19400 Ul makroskopickém porovnání dost ru o váných vzorku prvek připravený $ použitím původně smetaných vláken vykazuje lepší rozptýlení vláken v objemu vzorku.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Kapsle (2) pro zpevněný vláknobeton, vyznačující se t í m , že sestávají z jednot5 livých vláken {1) ve tvaru smotku a z pevného obalu z ledu (4).

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