CZ301483B6

CZ301483B6 - Betonová smes vyztužená vlákny, zhutnená válcováním, a zpusob realizace vozovek z této betonové smesi

Info

Publication number: CZ301483B6
Application number: CZ20023619A
Authority: CZ
Inventors: Ficheroulle@Benoît; Henin@Marc
Original assignee: Chaussees Techniques Innovation
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2010-03-17
Also published as: DE60102148D1; WO2001054471A3; WO2001054471A2; CN1122130C; DE60102148T2; ATE260386T1; HU223747B1; ES2217143T3; EP1278925A2; EP1278925B1; HUP0300620A2; FR2808522A1; BE1014022A3; PL359002A1; JP2003531794A; PL206537B1; SK15622002A3; CN1363008A; FR2808522B1; TR200401157T4

Abstract

Betonová smes, vyztužená vlákny a zhutnená válcováním, obsahuje kamenivo, hydraulické pojivo a kovová vlákna s deformovatelným kotvením. Kovová vlákna jsou tvorena v podstate válcovitými dráty (10), obsahujícími podélnou strední cást (11), která je v podstate prímá, prodlouženou na každou stranu mezilehlou cástí (13) zahnuté koncové cásti (12), jejíž tvar zabranuje zachycení dvou sousedních vláken, pricemž vlákna mají prumer (d) od 0,38 do 1,05 mm, celkovou délku od 19 do 80 mm, délku (1, 1´) koncových cástí od 1,5 do 4 mm, prícné nasazení (h, h´) mezi strední cástí a každou koncovou cástí nejméne 0,75 mm, tupý úhel (.alfa., .alfa.´) mezi každou mezilehlou cástí a koncovou cástí .<=. 160.degree. a tupý úhel mezi každou mezilehlou cástí a koncovou cástí, a minimální pevnost v tahu 900 N/mm.sup.2.n., pricemž betonová smes obsahuje 180 až 400 kg hydraulického pojiva na krychlový metr betonu, 90 až 150 litru vody na krychlový metr betonu, a 25 až 60 kg kovových vláken na krychlový metr betonu, a plastifikacní a/nebo zpoždovací prísadu v množství nejvýše 1,8 % hmotnosti hydraulického pojiva. Pri zpusobu se vytvorí vrstva z výše uvedené betonové smesi vyztužené vlákny a zhutnené válcováním, pro získání vrstvy betonu mající pevnost v ohybu souvisle promenlivou v širokém rozmezí otevrení vytvárených trhlin, napr. od 0 do 4 mm, a bez pretržení vláken.

Description

Betonoví směs vyztužená vlákny, zhutněná válcováním, a způsob realizace vozovek z této betonové směsi

Oblast techniky

Vynález se týká betonové směsi vyztužené vlákny a zhutněné válcováním, a způsobu realizace bezesparých souvislých vozovek a průmyslových ploch z této betonové směsi.

Dosavadní stav techniky

Betonové směsi zhutněné válcováním se liší od klasických litých nebo pervibrovaných betonů tím, že pro podobné mechanické vlastnosti potřebují snížený obsah cementu, jakož i nižší obsah vody. Tento nižší obsah vody dovoluje získat vyšší únosnost, dostatečnou pro zpracovávání materiálu při zpracování silničními strojí pro jeho hutnění pomocí vibračních zhutftovacích prostředků a pneumatikových zhutňovacích prostředků a jeho následné bezodkladné uvedení do provozu. Konzistence litého betonu vyžaduje použití tradičních postupů s posuvným bedněním nebo vibračních latí a dovoluje uvedení do provozu teprve po uplynutí dostatečné doby tuhnutí, která je zpravidla nejméně 7 dní.

U obou výše uvedených typů klasického betonu je známé do betonu vkládat kovová vlákna. Kovová vlákna, použitá v průmyslových plochách jsou velmi často na bázi tažených drátů o průměru ΐ mm. Různá stávající vlákna se vzájemně od sebe liší typem aktivního kotvení v betonové matrici. Existují vlákna vyráběná s tak zvaným deformovatelným kotvením, například háčková vlákna, jaká jsou dodávána společností Bekaert pod značkou „Dranic“, nebo zvlněná vlákna, dodávaná společností Trefil Arbed. Tato společnost vyrábí rovněž vlákno, dodávané pod značkou „Tw i neone“, mající na každém konci nedeformovatelný kužel. Tento typ kotvení je mnohem tužší než kotvení získané háčky nebo zvlněními, a vlákna se proto označují jako s plným kotve30 ním.

Po vyztužení ocelovými vlákny dovolují tradiční pervibrované nebo lité betony vytvářet průmyslové plochy (často kryté a tedy méně vystavené povětrnostním vlivům a výchylkám teploty než vozovky) velkých rozměrů, dosahujících až 2000 m² beze spař, protože vlastnosti vláken dovolují zvětšit vzdálenosti spař. Naproti tomu nemohly být tyto betony až dosud používány účinně při zhotovování souvislých bezesparých vozovek, a to přes to, že by takové použití bylo zajímavé. Relativně vysoká množství cementu a vody vyvolávají totiž v těchto betonech hydraulické smrštění, k němuž se připojuje tepelné smrštění. Mechanická namáhání jsou taková, že vlákna je nemohou zvládnout. Důsledkem toho je, že smršťování betonu vyvolává vznik trhlin, který je značně vyšší než u podlah a vykazuje nepřijatelnou míru otevření, které často přesahuje 1 mm. Je tak zapotřebí ve vozovkách z pervibrovaného betonu vyztuženého vlákny vytvářet spáry, aby se lokalizovaly účinky smrštění a zmenšilo se otevření trhlin, čímž ovšem dojde ke ztrátě ekonomických výhod souvislé vozovky, a brzdí se také značně rozvoj použití betonů vyztužených vlákny ve výstavbě vozovek.

Z patentového spisu US 5 865 000 je znám klasický beton vyztužený ocelovými vlákny, který byl modifikován pro zvýšení jeho pevnosti v tlaku až na hodnotu vyšší než 80 N/mm². Pro zvýšení této pevnosti beton obsahuje jednak z 5 až 10 % hmotnosti cementu částice ultrajemné plnivové složky, jako je kouřový křemen, což dovoluje vyplnit intersticiální mezery v betonu. Jelikož voda snižuje pevnost betonu, je poměr obsahu vody k cementu udržován nižší než 0,4. Podle tohoto US spisuje však zapotřebí přidat zvýšené množství plastifíkátoru, neboť tento typ přísady dovoluje kompenzovat malý obsah vody, a to i když přítomnost ultra jemných plniv by vyžadovala vysoký obsah vody. V příkladech 2 a 3 tohoto US spisu je množství hydraulického pojivá (cement + mikropucolán) zvýšené (440 kg/m³) což je v protikladu s potřebou sníženého dávková-1 CZ 301483 B6 ní cementu pro beton hutněný válcováním, a obsah plastifikátoru (2,5%) je velmi vysoký, i když takové množství není potřebné pro beton hutněný válcováním, mající podobný vodní součinitel.

Pro vytvoření trvanlivé bezesparé vozovky z litého betonuje znám způsob, nazývaný kontinuální železobeton (BAC), u něhož jsou ocelové tyče, zpravidla o průměru 16 mm, vzájemně k sobě kontinuálně připojovány po celé délce vozovky. Jakmile jsou tyče položeny, betonová směs se ukládá, zpravidla při použití stroje s posuvným bedněním. Kontinuální železobeton však zůstává být obtížně realizovatelnou a tedy nákladnou technologií.

ío Vzhledem k výhodám, které poskytují betony hutněné válcováním vůči tradičním litým betonům, pervibrovaným nebo extrudovaným, byly navrženy různé zhutněné betony, vyztužené vlákny, u nichž byly betonové směsi vhodně přizpůsobeny zvoleným vláknům tak, aby se získala souvislá vozovka nebo průmyslová plocha z betonu, u níž by tvorba trhlin byla rovnoměrně rozložena a trhliny měly omezené otevření.

Výsledky srovnávací studie tvorby trhlin, pozorovaných na částech vozovky zhotovené jednak ze zhutněného betonu, vyztuženého vlákny „Twincone“ s úplným kotvením, a jednak ze zhutněného betonu, vyztuženého zvlněnými vlákny, ve srovnání s kontinuálním železobetonem, jsou shrnuty v následující tabulce 1.

Tabulka 1

	Kontinuální železobeton	Hutněný beton se zvlněnými vlákny	Hutněný beton s vlákny Twincone
Počet trhlin	60	11	15
na délku 200 bm
Střední rozteč	3	20	15
trhlin (m)
Střední otevře-	1	2,5	1
ní trhlin (mm)
Celkové otevře-	60	27,5	15
ní ť/rhlin ns H41

ce 200 bm (mm)

Kontinuální železobeton, který je referenční materiál pro bezesparý souvislý beton, vykazuje jemné a blízko od sebe ležící trhliny, V případě zhutněného betonu, vyztuženého zvlněnými vlákny, leží trhliny dále od sebe, ale jsou velké. Když se použijí vlákna „Twincone“, je součet otevření trhlin o 30% nižší než jaký se pozoruje v případě zvlněných vláken. Z této studie vyplývá, že se chování betonu s úplným kotvením blíží tomu, k jakému dochází u kontinuálního železobetonu, přičemž tato vlákna zajišťují účinnější kotvení než jaké zajišťují zvlněná vlákna. V rámci studie, s výsledky shrnutými v tab. 1, zkoušky ukázaly, že vývoj trhlin v hutněném válcovaném betonu s vlákny „Twincone“ je ekvivalentní tomu, k jakému dochází u kontinuálního železobetonu.

Dále ukazuje obr. 1 připojených výkresů výsledky srovnávací trhací zkoušky („pull-out test“) vlákna „Twincone“ A s úplným kotvením a vlákna s deformovatelným kotvením B, přičemž obě vlákna mají shodný průměr 1 mm. Při pohledu na tento diagram je patmé, že pro zhotovování

-2CZ 301483 B6 bezesparých souvislých vozovek je potřebné použít vláken s úplným kotvením, neboť ta dovolují lépe omezovat otevření trhlin.

Patentová přihláška FR 2 684 397 tak definuje betonovou směs pro zhotovování bezesparých vozovek, vykazující určenou skladbu zahrnující vlákna s nedeformatelným kotvením, jako jsou vlákna popsaná v evropských patentových přihláškách EP 0 130 191 a EP 0 098 825.

V tomto smyslu byly za účelem zlepšeného kotvení válcovitých vláken s háčky, označovaných jako vlákna první generace, použitých v litém betonu, háčky uvedených vláken zploštěny. Takoio vá vlákna se dodávají na trh zejména pod označením „Dramix FL 45/50“ a jsou předmětem patentové přihlášky WO 97/11 239.

Současnou tendencí při vytváření bezesparých souvislých vozovek je tak použití velmi tuhých vláken s úplným kotvením, přičemž vlákna s méně tuhým kotvením, jako jsou zvlněná vlákna nebo vlákna s háčky, jsou používána pouze v pervibrovaných betonových směsích pro vytváření průmyslových ploch a podlah nebo pro stříkané betony.

Cílem vynálezu je navrhnout betonovou směs, vyztuženou vlákny a zhutněnou válcováním, která by umožňovala omezit přítomnost trhlin při současném zajišťování ovládání otevření trhlin.

Podstata vynálezu uvedeného cíle je dosaženo tím, že betonová směs, vyztužená vlákny a zhutněná válcováním. 25 obsahující kamenivo (granuláty, plnivo do betonu), hydraulické pojivo a kovová vlákna s deformovatelným kotvením, se vyznačuje tím, že kovová vlákna jsou tvořena v podstatě válcovitými dráty, obsahujícími podélnou střední část, která je v podstatě přímá, prodlouženou na každou stranu mezilehlou částí zahnuté koncové části, jejíž tvar je typu, který zabraňuje zachycení dvou sousedních vláken, přičemž vlákna mají:

- průměr od 0,38 do 1,05 mm, celkovou délku od 19 do 80 mm,

- délku koncových částí od 1,5 do 4 mm, příčné prosazení mezi střední částí a každou koncovou částí nejméně 0,75 mm,

- tupý uhel (a, a') mezi každou mezilehlou částí a střední částí menší nebo rovný 160°,

- tupý úhel mezi každou mezilehlou částí a koncovou částí, a minimální pevnost v tahu 900 N/mm², přičemž tato betonové směs obsahuje hydraulické pojivo v množství od 180 do 400 kg na kry40 chlový metr betonu, vodu v množství od 90 do 150 litrů na krychlový metr betonu, a kovová vlákna v množství od 25 do 60 kg na krychlový metr betonu, a plastifikační a/nebo zpožďovací přísadu v množství nejvýše 1,8.% hmotnosti hydraulického pojivá.

Ve smyslu vynálezu je hydraulické pojivo tvořeno kombinací, v různých procentuelních podí45 lech, slínku, mleté strusky, létavých popílků, sádry (fosfosádry nebo anhydritu) a ultrajemných složek (kouřový křemen, pucolány).

Proti všemu očekávání vedla vlákna, která byla zvolena v rámci vynálezu pro zavedení do betonové směsi zhutněné válcováním, k lepším výsledkům pokud jde o omezení a ovládání tvorby trhlin. Použití vláken, jak byla popsána výše, majících zahnuté koncové části a v podstatě válcovitých po celé délce, v betonové směsi betonu zhutněného válcováním, dovoluje překvapivě dosáhnout rovnováhy mezi počtem trhlin a omezením otevření přítomných trhlin.

-3CZ 301483 B6

Vlákna s úplným kotvením nebo s velmi tuhým kotvením vykazují vysokou pevnost kotvení až do otevření trhliny 1 mm. Jestliže se však trhlina otevře více, napomáhá se přetržení vláken a velmi rychlému poklesu účinku sestehování okrajů trhliny.

Až do otevření trhliny 1 mm zajišťuje vlákno podle vynálezu silný kotevní účinek, prakticky ekvivalentní účinku vlákna s úplným kotvením. Účinnost kotvení je však zachována při mnohem větších otevřeních trhlin, sahajících až k 3 až 4 milimetrů. Betonová směs podle vynálezu vykazuje plošinu křivky tažnosti, zajišťující mnohem větší bezpečnost než účinek přetržení pozorovaný nad 1 mm v případě vlákna s úplným kotvením, například v případě lokálního sednutí podloží io vozovky, a otevření trhliny, které by mohlo přesáhnout 2 mm,

S výhodou mají dráty, které tvoří vlákna, průměr od 0,65 do 0,85 mm a poměr celkové délky k průměru od 65 do 85. Zejména mají vlákna poměr celkové délky k průměru okolo 80. Podle zvláštního znaku je každý zahnutý konec tvořen přímou částí, napojenou na střední část uvede15 nou nakloněnou částí, obsahující nejméně dva ohyby.

S výhodou jsou vlákna, použitá v rámci vynálezu, vlákna o průměru 0,75 mm, o celkové délce 60 mm a pevnosti v tahu nejméně 1100 N/mm². Toto vlákno má také výhodu v tom, že pro stejné hmotnostní množství přidávané do betonu je zde dvakrát tolik vláken než v případě tradičně používaných vláken o průměru 1 mm. Z důvodu většího deformačního zpevnění při tažení má tenčí drát vyšší mez kluzu, což ho činí účinnější než drát o průměru 1 mm.

Tvorba trhlin, pozorovaná v betonech získaných z betonové směsi podle vynálezu, zůstává omezená na hodnoty od 0,3 do 1 mm. Při takovém omezení tvorby trhlin dojde k tomu, že částice kameniva betonu, tvořící nepravidelný povrch stěn trhliny, zůstávají vzájemně vsazené a udržované v jejich poloze, přičemž účinek vsazení je zajišťován vlákny, ukotvenými v betonové matrici po obou stranách trhliny. Toto vzájemné zachycení částic kameniva mezi sebou a vlákny, které zajišťuje „sešití“ okrajů trhliny, má za následek, že takto kontrolovaná trhlina citelně neoslabuje celkovou strukturu vozovky. Trhlina není aktivní v tom smyslu, že se nemění při těžkém doprav30 ním zatížení po dobu funkce vozovky. Okraje trhliny kromě toho zůstávají mechanicky do sebe vsazené mezičasí ico vým i styky mezi složkami betonu, takže vlákna jsou méně namáhána na únavu, což zajišťuje dobrou trvanlivost vozovky.

V případě, kdy otevření trhlin zůstává menší než 1 mm, se ukázalo, že voda, eventuelně obsahu35 jící posypovou sůl, do takové mezery nevnikne, ani když mezera ústí na povrch. Rizika koroze vláken v trhlině jsou tak omezená.

Použité kamenivo obsahuje 70 až 100 % drtě, mající ostré hrany a tvar blízký čtverci, a granulometrii od 0 do 14 mm, takže se předejde oddělovacím jevům. Betonová směs kromě toho s výhodou obsahuje plastifikační přísadu, usnadňující hutnění mezizmnou lubrikací a dovoluje dosáhnout objemové hmotnosti betonu v blízkosti 2400 kg/m s příznivými důsledky, jako je zvýšená pevnost a možnost snižování dávkování hydraulického pojivá.

Optimální obsah vody se určí modifikovanou zkouškou podle Proctora a mění se od 4 do 6 % suchých složek betonu.

S výhodou obsahuje betonová směs okolo 250 až 300 kg hydraulického pojivá na krychlový metr betonu, vodu v množství 4 až 6 % hmotn. suchých složek betonu, tj. okolo 100 až 150 litrů vody na krychlový metr betonu, přičemž množství kovových vláken je od 25 do 50 kg na krychlový metr betonu, s výhodou od 30 do 40 kg. Kupříkladu obsahuje betonová směs 280 kg hydraulického pojivá a 110 litrů vody na krychlový metr betonu.

S výhodou je obsah přísady nejméně rovny 0,3 % hmotn. hydraulického pojivá. Je možné získat účinek meziěásticové lubrikace pomocí malého množství pláštifikátoru, například 0,3 až 0,5 % hmotnosti hydraulického pojivá. Jelikož se stejná látka používá pro plastifikační a zpožďovací

-4CZ 301483 B6 účinek, může být naopak účinek zpožďování tuhnutí betonu dosažen teprve s vyššími množstvími plastifikátoru, například minimálně 0,7 % hmotn. hydraulického pojivá, má-lí se zachovat zpracovatelnost betonové směsi po dobu okolo 20 hodin, například pro pokračování práce na včerejším betonu příští den.

Betonová směs podle vynálezu může být použita pro zhotovování nebo zpevňování konstrukcí vozovek nebo průmyslových ploch, které mají snášet vysoká pohyblivá provozní zatížení, jako jsou zatížení vyvíjená častými přejezdy kamionů, těžkých vozidel nebo velkých nákladních letadel.

io

Betonová směs podle vynálezu umožňuje vytvořit vrstvu z betonu, mající pevnost v ohybu kontinuálně proměnlivou v širokém rozsahu otevření trhlin, například 0 až 4 mm, a bez přetržení vláken. Podle zvláštního znaku je výchylka pevnosti v tomto rozsahu menší než 20 % vzhledem ke jmenovité hodnotě.

Použití materiálu podle vynálezu se provádí prostřednictvím finišeru s těžkou kladinou, což je zařízení obvykle používané pro kladení živičných materiálů, nebo pomocí srovnávače. Beton se potom zhutňuje několikatunovým hutnicím zařízením, obsahujícím jeden nebo dva vibrační válce. Toto hutnění může být posléze následováno hnětacím působením, vyvíjeným pneumatikovým hutnicím zařízením, vyvíjejícím zatížení například 3 až 5 tun na kolo.

Zhutněný beton, vyztužený vlákny, může být potom přímo pokrýván živičnou obrusnou vrstvou, přičemž ošetření betonu může být provedeno živičnou emulzí plněnou štěrkem. Vozovka tvořená vrstvou na bázi betonu podle vynálezu, po té krytá živičnou obrusnou vrstvou, má výhodu v tom.

že zajišťuje oddělování funkcí, přičemž cementový beton zajišťuje dlouhou životnost konstrukce při těžkém provozním zatížení a živičná směs umožňuje získat koberec mající konkrétní zlepšené vlastnosti, například odvodňovací živičná směs, která pohlcuje dešťovou vodu nebo akustická živičná směs omezující hlučnost provozu. Betonová vrstva může být rovněž pokryta mikrobetonem s vysokým obsahem cementu, tvořeným troj složkovou směsí, a to cementem, filerizovaným pískem (obsahujícím značný podíl jemných částic) a pískem obsahujícím málo jemných částic, přičemž filerizovaný písek obsahuje nejméně 10 až 20 % jemných prvků, menších než 0,080 mm.

Kromě provádění nových souvislých bezesporých vozovek s velmi dobrými podmínkami trvanlivosti může být beton zhutněný válcováním a vyztužený podle vynálezu použit pro zesilování vozovek. Současně se zesilováním může tento způsob také opravovat nerovnosti živičných vozovek, vytvořené vyjížděním kolejí, položením tenké vrstvy o tloušťce 5 až 18 cm, kryté tenkým nebo velmi tenkým živičným povlakem.

Vynález, jakož i jeho další cíle, podrobnosti, vlastnosti a výhody, budou blíže vysvětleny v násle40 dujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Ve výkresech znázorňuje obr. 1 diagram ilustrující stav techniky a reprezentující výsledky trhacích zkoušek vlákna s úplným kotvením a vlákna s deformovatelným kotvením, která obě mají průměr drátu 1 mm, obr. 2 schematický bokorysný pohled na část vlákna, použitelného ve betonové směsi podle vynálezu, a obr. 3 diagram ilustrující ohybové zkoušky několika hranolů, získaných z betonové směsi podle vynálezu, ve srovnání se složeními podle stavu techniky.

-5CZ 301483 B6

Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 2 obsahuje betonová směs podle vynálezu kovová vlákna, tvořená dráty 10, opatřenými zahnutými koncovými částmi 12. Dráty jsou po jejich celé délce L v podstatě válcovité a mají v podstatě přímočarou střední část H., prodlouženou na každé straně mezilehlou nakloněnou částí 13, na niž navazuje koncová část 12. Každá část 12 je tvořena přímou částí, připojenou ke střední části nakloněnou mezilehlou částí 13, obsahující nejméně dva ohyby. Dráty mají průměr d od 0,38 do 1,05 mm, celkovou délku L od 19 do 80 mm a minimální pevnost v tahu 900 N/mm².

io Obě koncové části Γ2 drátu mohou mít různý nebo podobný tvar. Délka Λ Γ přímých koncových částí 12 může být různá nebo podobná a je od 1,5 do 4 mm. Nakloněná část 13 každé koncové části svírá s přímou střední částí 11 tupý úhel a nebo a' rovný 160° nebo menší než 160°. Oba takto definované úhly a, a' mohou být shodné nebo odlišné. Jedna z mezilehlých částí koncové části není nutně v rovině tvořené druhou mezilehlou částí a střední částí 11. Každá koncová část is kromě toho není nutně v rovině vymezované její mezilehlou částí a střední částí. Příčné přesazení h, lť mezi střední Častí JJ. a každou koncovou částí mohou být shodná nebo různá a jsou nejméně 0,75 mm. Ve zde popsaném příkladě obsahuje betonová směs podle vynálezu vlákna, dodávaná pod značkou „Dramix 80/60“. Vlákno „Dramix 80/60“ je vlákno, které se vyznačuje celkovou délkou L 60 mm pro průměr d 0,75 mm, nebo poměrem λ 80, a pevností v tahu nižší než nejméně

1100 N/mm². Oba úhly a, a' jsou v podstatě shodné a mezilehlé části, koncové části a střední část jsou v podstatě ve stejné rovině.

Byly vytvořeny různé betonové směsi podle tabulky II, kde se betonové směsi 1, 2 a 4 vzájemně od sebe liší povahou vláken, která obsahují. Betonová směs 1 obsahuje vlákna „Twincone“ typu s úplným kotvením, betonová směs 2 obsahuje vlákna „Dramix FL 45/50“ typu s plochými koncovými háčky a betonová směs 4 podle vynálezu obsahuje vlákna „Dramix 80/60“. V těchto třech betonových směsích jsou vlákna v množství 30 kg/m³. Betonová směs 3 obsahuje vlákna „Dramix FL 45/50“ jako betonová směs 2, ale v množství 35 kg/m³.

Tabulka 2

bet.směs 1 vlákno Twincone”	bet.směs 2 vlákno ” Dramix FL 45/50”	bet.směs 3 bet.směs 4
vlákno Dramix FL 45/50”	vlákno Dramix 80/60”
Štěrk 5/15	1103	1103	1103	1103
Písek 0/5	735	735	735	735
Cement (*)	400	400	400	400
Celková voda	160	160	160	160
Superplasti-	6	6	6	6
fikátor
Vlákna	30	30	35	30
poměr V/c
(voda/cement)	0,4	0,4	0,4	0,4

hodnoty obsahů složek jsou v kg/m³(*) cement CPA-CEM I 52.5R

-6CZ 3U14B3 BĎ

Formulace betonové směsi byla určena tak, aby vyhověla kritériu pevnosti v tlaku řádově 50 až 60 MPa, při respektování platného pásma granulometrie pro betony hutněné válcováním (NF P 98-128). Pevnost v tlaku, naměřená na válcích 16x32 cm podle platné normy, je uvedena v tab. IU. Zkoušky byly provedeny na třech betonových válcích pro každou z betonových směsí 1 až4.

Tabulka 3

	Válec 1	Válec 2	Válec 3	Průměr
bet.směs 1	50 MPa	54 MPa	50 MPa	51,3 MPa
bet.směs 2	52 MPa	52 MPa	52 MPa	52,3 MPa
bet.směs 3	61 MPa	59 MPa	57 MPa	59,0 toPa
bet.směs 4	58 MPa	57 MPa	52 MPa	55,7 MPa

Pro charakterizování přínosu vláken v úrovni schopnosti zachovávat zbytkové zatížení při mechanismu tvorby trhlin v materiálu byly provedeny zkoušky v ohybu na hranolu. Hranoly byly zkoušeny na kruhový ohyb. Vzhledem k velikosti jejich vláken byly zvoleny hranoly velkých rozměrů, s délkou 70 cm, výškou 20 cm a Šířkou 15 cm. Vzdálenost mezi podporami při ohybu byla 60 cm a vzdálenost mezi body působení zatížení byla 20 cm. Každý hranol byl před tím vrubován ve střední oblasti, aby se lokalizovala trhlina. Trhlina byla překlenuta senzorem, který' umožnil kontrolovat průběh zkoušky přímo po otevření trhliny. Obr. 3 znázorňuje výsledky srov20 návacích zkoušek, provedených pro hodnocení vlastností různých vláken z hlediska ovládání tvorby trhlin.

Křivky 1 až 4 odpovídaly výše popsaným betonovým směsím 1 az 4. Trhlina se objevuje při úrovni zatížení přibližně 25 kN pro různé betonové směsi.

Hranol získaný s betonovou směsí 1, obsahující vlákna „Twincone“, vykazuje ztrátu únosnosti po té, co se objeví trhlina, až po otevření přibližně 0,2 mm, načež vlákna dovolují znovu zachycovat zatížení. Od vytvoření trhliny 1 mm v ohybu, odpovídající maximální únosnosti, se vlákna začínají trhat, což se projevuje po sobě následujícími skoky zatížení a velmi rychlým úbytkem únos30 nosti hranolu.

Hranol vyrobený z betonové směsi 4 podle vynálezu vykazuje malou ztrátu únosnosti po té, co se objeví trhlina, a po té znovuzískání schopnosti zachycovat zatížení. Maximální únosnost se získá pro otevření trhliny od 1 do 1,5 mm. Únosnost se po té velmi progresivně snižuje.

Pro betonovou směs 2, obsahující vlákna „Dramix FL 45/50“ dávkovaná v množství 30 kg, vykazuje hranol velmi značnou ztrátu únosnosti (přibližně 50%) po té, co se objeví trhlina. Po určitém otevření trhliny o přibližně 1,8 mm jsou na křivce vidět skoky zatížení. Tyto skoky se projevují přetrženími vláken jako v případě betonové směsi 1.

Pro betonovou směs 3, obsahující vlákna „Dramix FL 45/50“ dávkovaná v množství 35 kg, jsou výsledky podobné těm, jaké jsou dosaženy s betonovou směsí 2, přičemž pouze zvýšení obsahu vláken dovoluje dosažení zvýšené únosnosti.

Schopnost znovu přebírat zatížení po vytvoření trhlin je u betonové směsi 1, 3 a 4 v podstatě stejně velká. Vlákna mají v podstatě stejný potenciál z hlediska tvorby trhlin pro otevření omezená na 1 mm. Nad tímto rozmezím mění vnitřní chování vláken, vedoucí k přetržení nebo vytržení, chování úseku s trhlinami. Vlákno s úplným kotvením vykazuje větší pevnost kotvení až do

-7CZ 301483 B6 otevření trhliny 1 mm. Jestliže se však trhlina otevře více, napomáhá to trhání vláken a rychlému poklesu účinku sestehování okrajů trhliny. Až do otevření trhliny l mm vykazuje vlákno podle vynálezu o něco menší pevnost kotvení, o přibližně 7 %, než ta, jaká se získá s vláknem s úplným kotvením. Naproti tomu jsou vlastnosti kotvení zachovány při mnohem větších otevřeních trhlin, v rozsahu 3 až 4 mm, což není zajištěno při použití vláken s úplným kotvením nebo jiných vláken.

I když vynález byl popsán ve spojení s konkrétním provedením, rozumí se, že není nijak omezen a že zahrnuje všechny technické ekvivalenty popsaných prostředků, jakož i jejich kombinace, io pokud spadají do rámce vynálezu.

Claims

15 PATENTOVÉ NÁROKY

1. Betonová směs vyztužená vlákny a zhutněná válcováním, obsahující kamenivo, hydraulické pojivo a kovová vlákna s deformovatelným kotvením, vyznačená tím, že kovová vlákna jsou tvořena v podstatě válcovitými dráty (10), obsahujícími podélnou střední část (11), která je v podstatě přímá, prodlouženou na každou stranu mezilehlou částí (13) zahnuté koncové části (12), jejíž tvar je typu, který zabraňuje zachycení dvou sousedních vláken, přičemž vlákna mají:

- průměr (d) od 0,38 do 1,05 mm; celkovou délku od 19 do 80 mm;

délku (7,1') koncových částí od 1,5 do 4 mm;

příčné přesazení (h, h ) mezi střední částí a každou koncovou částí nejméně 0,75 mm;

30 - tupý úhel (a, a') mezi každou mezilehlou částí a střední Častí menší nebo rovný 160°;

tupý úhel mezi každou mezilehlou částí a koncovou částí; a

- minimální pevnost v tahu 900 N/mm²;

přičemž tato betonová směs obsahuje hydraulické pojivo v množství od 180 do 400 kg na krych35 lový metr betonu, vodu v množství od 90 do 150 litru na krychlový metr betonu, a kovová vlákna v množství od 25 do 60 kg na krychlový metr betonu, a dále pláštifikační a/nebo zpožďovací přísadu v množství nejvýše 1,8 % hmotnosti hydraulického pojivá.

2. Betonová směs podle nároku 1, vyznačená tím, že dráty (10) tvořící vlákna mají 40 průměr (d) od 0,65 do 0,85 mm a poměr (λ) celkové délky k průměru (L/d) od 65 do 85.

3. Betonová směs podle nároku2, vyznačená tím, že dráty mají poměr (λ) celkové délky k průměru přibližně 80.

45

4. Betonová směs podle nároku3, vyznačená tím, že dráty mají celkovou délku

60 mm, průměr přibližně 0,75 mm a minimální pevnost v tahu 1100 N/mm².

5. Betonová směs podle nároku kteréhokoli z nároků laž 4, vyznačená tím, že každá zahnutá koncová část (12) je tvořena přímou částí, připojenou ke střední částí (11) uvedenou

50 mezilehlou částí (13), obsahující nejméně dva ohyby.

-8CZ 3UI48J BO

6. Betonová směs podle nároků laž5, vyznačená tím, že obsahuje hydraulické pojivo v množství od 250 do 300 kg na krychlový metr betonu, obsah vody 4 až 6 % hmotnosti suchých složek betonu, tj. přibližně 100 až 150 litrů vody na krychlový metr betonu, a kovová

5 vlákna v množství od 25 do 50 kg na krychlový metr betonu.

7. Betonová směs podle kteréhokoli z nároků laž6, vyznačená tím, že obsahuje plastifikační přísadu v množství nejméně 0,3 % hmotnosti hydraulického pojivá.

i o

8. Způsob realizace bezespaiých souvislých vozovek nebo průmyslových ploch, vyznačený tím, že se vytvoří vrstva z betonové směsi vyztužené vlákny a zhutněné válcováním podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, pro získání vrstvy betonu mající pevnost v ohybu souvisle proměnlivou v širokém rozmezí otevření vytvářených trhlin, například od 0 do 4 mm, a bez přetržení vláken.

9. Způsob podle nároku 8, vyznačený tím, že výchylka pevnosti v tomto rozmezí je menší než 20% její jmenovité hodnoty.

10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že se uvedená betonová vrstva

20 pokryje živičnou obrusnou vrstvou nebo vrstvou mikrobetonu tvořeného směsí tří složek, a to cementu, filerizovaného písku obsahujícího nejméně 10 až 20% jemných složek s velikostí částic menších než 0,080 mm, a písku obsahujícího málo jemných částic.

11. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačený tím, že se vytváří vrstva betonu vyztuže25 ného vlákny a zhutněného válcováním, $ tloušťkou 5 až 18 cm pro zesilování živičných vozovek nebo opravu vozovek proti vyjíždění kolejí.