DE102011087367A1

DE102011087367A1 - Fiber reinforced concrete

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Publication number: DE102011087367A1
Application number: DE201110087367
Authority: DE
Inventors: Bernhard Plaggenborg; Ralf Goller; Horst Peters; Reinhard Winzer; Marlen Klische; Carsten Geisenhanslüke
Original assignee: SGL Carbon SE; Dyckerhoff GmbH
Current assignee: SGL Carbon SE; Dyckerhoff GmbH
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2013079482A1

Abstract

Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere von ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern als vereinzelte Bündel im ultrahochfesten Beton derart vorliegen, dass die Bündel im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben sind.Mixture of high-strength concrete (HFB), in particular of ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, characterized in that the reinforcing fibers are present as individual bundles in the ultra high-strength concrete such that the bundles are surrounded on all sides by the concrete.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere von ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern, sowie ein verfestigtes Betonbauteil aus einer solchen Mischung, wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Mischung.The present invention relates to a mixture of high-strength concrete (HFB), in particular ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, and a solidified concrete component of such a mixture, as well as a method for producing such a mixture.

Hochfeste Betone zeichnen sich nach Verfestigung durch ein dichtes und homogenes Mineralgefüge aus, wobei dieses Gefüge einen geringen Kapillarporenanteil aufweist. Die Betonrezeptur eines hochfesten Betons unterscheidet sie sich von der eines Normalbetons vor allem durch einen geringeren Wasserzementwert, w/z-Wert, welcher dem Masseverhältnis von erforderlicher Wassermenge zur Zementmenge entspricht, um eine vollständige Hydratation zu erreichen. Bei normalfesten Betonen beträgt die Wasserzugabe in der Regel das 0,5 bis 0,7-fache der Zementmasse. Diese Relation ist bei hochfesten Betonen auf Werte zwischen 0,35 und 0,25 reduziert. Bei ultrahochfesten Betonen werden typischerweise auch Werte zwischen 0,25 und 0,20 erreicht. Damit ist in einem hochfesten bzw. ultrahochfesten Beton nach der vollständigen Aushärtung auch nur wenig ungebundenes Wasser vorhanden, das die Bildung von Kapillarporen hervorrufen kann und folglich den Kapillarporenanteil im Beton erhöhen könnte.High-strength concretes are characterized by solidification by a dense and homogeneous mineral structure, this structure has a low Kapillarporenanteil. The concrete formulation of a high-strength concrete differs from that of a normal concrete mainly by a lower water cement value, w / c value, which corresponds to the mass ratio of the required amount of water to the amount of cement in order to achieve complete hydration. For normal-strength concretes, the addition of water is usually 0.5 to 0.7 times the cement mass. This ratio is reduced to values between 0.35 and 0.25 for high-strength concretes. For ultrahigh-strength concretes, values between 0.25 and 0.20 are also typically achieved. Thus, in a high-strength or ultrahigh-strength concrete after complete curing even little free-flowing water is present, which can cause the formation of capillary pores and consequently could increase the Kapillarporenanteil in the concrete.

Für eine technisch vorteilhafte Verarbeitbarkeit dieser Betone sind die niedrigen Wasserzementwerte nur mit Hilfe des Einsatzes von Fließmitteln zu erreichen. Die Wirkung der Fließmittel beruht auf einer Verteilung von Zementagglomeraten, wobei eine vorteilhafte Verteilung der Zementanteile in dem Beton durch ihr verbessertes Fließverhalten erreicht wird.For a technically advantageous processability of these concretes, the low water cement values can only be achieved with the help of the use of flow agents. The effect of the flow agents is based on a distribution of cement agglomerates, whereby an advantageous distribution of the cement components in the concrete is achieved by its improved flow behavior.

Die höheren Betonfestigkeiten der beschriebenen hochfesten Betonsorten werden neben dem niedrigen w/z-Wert vor allem auch durch die Beimengung feiner Zuschlagstoffe erzielt. Typischerweise wird bei der Herstellung von hochfesten Betonen feinkörniger Silikastaub einer Mischung zugegeben. Die Körngröße dieses Silikastaubs kann bis zu 100 Mal und darüber hinaus geringer sein kann, als die Korngröße des Zementgesteins. Aufgrund ihrer geringen Größe sind die Silikapartikel deshalb auch in der Lage, einen Teil des Porenraumes zwischen den Zementgesteinskörnern auszufüllen. Damit wird aufgrund der durch die dispergierende Wirkung des Fließmittels bewirkte Gefügeverdichtung die Dichte des ausgehärteten Betons noch einmal deutlich gesteigert (Mikrofüllereffekt). Weiter kommt es auch zur chemischen Bildung von Calciumsilikathydrat CSH, das gegenüber den Ausgangsstoffen eine höhere Festigkeit aufweist. Ein weiterer festigkeitssteigernder Vorteil ergibt sich auch aus einer deutlichen Verbesserung der Mikrostruktur in der Verbundzone zwischen Zementgestein und den Zuschlagsstoffen.The higher concrete strengths of the high-strength concrete types described are achieved not only by the low w / c value but above all by the admixture of fine aggregates. Typically, fine-grained silica fume is added to a mixture in the production of high strength concretes. The grain size of this silica fume can be up to 100 times and beyond lower than the grain size of the cement rock. Because of their small size, therefore, the silica particles are also able to fill a portion of the pore space between the cement rock grains. Thus, the density of the hardened concrete is again increased significantly due to the effect caused by the dispersing effect of the flow agent structural compaction (microfiller effect). It also comes to the chemical formation of calcium silicate hydrate CSH, which has a higher strength compared to the starting materials. Another strength-enhancing advantage also results from a significant improvement in the microstructure in the composite zone between cement rock and the aggregates.

Entsprechend dem Regelwerk DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 gilt Beton einer Festigkeitsklasse von über C50/60 als hochfest. Als „ultrahochfest” werden Betone bezeichnet, die Druckfestigkeiten oberhalb der in DIN EN 206-1 definierten Festigkeitsklasse C100/115, insbesondere über 150 N/mm² erreichen. Diese Festigkeitsklassen betreffen verfestigten bzw. ausgehärteten Beton. Ausgehärteter Beton soll hier im Sinne einer vollständigen Verfestigung verstanden werden.According to the rules DIN EN 206-1 / DIN 1045-2 Concrete with a strength class of over C50 / 60 is considered high strength. As "ultra-high strength" concretes are referred to, the compressive strengths above the in DIN EN 206-1 defined strength class C100 / 115, in particular over 150 N / mm ² reach. These strength classes relate to solidified or hardened concrete. Cured concrete should be understood here in the sense of complete solidification.

Im Sinne einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hochfester Beton bzw. ultrahochfester Beton als Gemisch aus Zement, einer Gesteinskörnung, Fließmittel und Anmachwasser zu verstehen, wobei der Beton verfestigt oder noch in fließfähigem Zustand vorliegen kann. Der Beton kann außerdem Betonzusatzstoffe und Betonzusatzmittel, wie etwa feinen Quarzsand und/oder Silikapulver enthalten, welche erlauben, die Eigenschaften des Betons gezielt einzustellen. Ungeachtet dessen soll hochfester bzw. ultrachochfester Beton jedoch vorliegend in seiner breitesten technischen Bedeutung beansprucht werden.In terms of a preferred embodiment of the invention, high-strength concrete or ultra-high-strength concrete is to be understood as a mixture of cement, an aggregate, flow agent and mixing water, the concrete being solidified or being able to still be in a flowable state. The concrete may also contain concrete admixtures and concrete admixtures, such as fine quartz sand and / or silica powders, which allow the properties of the concrete to be tailored. Notwithstanding, high strength or ultra high strength concrete, however, is claimed herein in its broadest technical sense.

Nachteilig an hochfesten, verfestigten Betonen ist eine relativ geringe Duktilität, d. h. deren Vermögen, sich bei Überbelastung plastisch zu verformen, bevor der Beton versagt und es zu einem Bruch kommt. In anderen Worten erweisen sich hochfeste verfestigte Betone typischerweise als sehr spröde. Gerade aber im Bauwesen kann sich die Werkstoffduktilität als überaus wichtig erweisen, da etwa ein Tragwerk aus Beton bei zu großen Spannungen sein Versagen gut sichtbar werden lassen kann, bevor es für den Gebrauch untauglich wird und teilweise oder sogar vollständig einstürzt.A disadvantage of high-strength, solidified concretes is a relatively low ductility, ie. H. their ability to deform plastically when overloaded before concrete fails and breakage occurs. In other words, high strength consolidated concretes typically turn out to be very brittle. However, especially in the construction industry, material ductility can prove to be extremely important, since, for example, a concrete structure can make its failure clearly visible in the event of excessive stresses before it becomes unsuitable for use and partly or completely collapses.

Um hochfeste verfestigte Betone mit einer verbesserten Duktilität zu versehen, werden oft zwischen 1 und 3 Vol.-% feine, hochfeste Stahlfasern zu der Betonmischung hinzugegeben. Dadurch wird die im Bauwesen sehr erwünschte Duktilität und ein ”gutmütiges” Versagen bei verfestigtem Beton erreicht. Mit einer ausreichenden Fasermenge kann die Biegezugfestigkeit durchaus bis zu 40 N/mm² gesteigert werden, also auf etwa das Zehnfache von Normalbeton erhöht werden.In order to provide high strength consolidated concretes with improved ductility, often between 1 and 3% by volume of fine, high strength steel fibers are added to the concrete mix. This achieves very desirable ductility in the construction industry and a "good-natured" failure in consolidated concrete. With a sufficient amount of fiber, the bending tensile strength can certainly be increased up to 40 N / mm ² , so be increased to about ten times the normal concrete.

Gemäß der Offenbarung der DE19654502A1 kann eine verbesserte Duktilität zudem auch dadurch erreicht werden, dass dem hochfesten Beton maximal 200 kg/m³ einer ausreichend verankerungsfähigen anorganischen Faser, insbesondere einer Stahlfaser, und mindestens 1 kg/m³ einer organischen Faser, insbesondere einer Polypropylenfaser, mit geringem Elastizitätsmodul, zugefügt wird. Um eine vorteilhafte Einbringung der Fasern in den Beton zu erreichen, werden die Fasern dem Beton etwa während des Mischvorgangs des noch fließfähigen Betons zugefügt und eingerührt. Ein ausschließlicher Einsatz von Polypropylenfasern zur Verstärkung wird jedoch in der DE19654502A1 ausgeschlossen.According to the disclosure of DE19654502A1 In addition, an improved ductility can also be achieved by adding to the high-strength concrete a maximum of 200 kg / m ^{3 of} an adequately anchorable inorganic fiber, in particular a steel fiber, and at least 1 kg / m ^{3 of} an organic fiber, in particular a polypropylene fiber with a low modulus of elasticity becomes. To one To achieve advantageous introduction of the fibers into the concrete, the fibers are added to the concrete and stirred during the mixing process of the still flowable concrete. An exclusive use of polypropylene fibers for reinforcement, however, is in the DE19654502A1 locked out.

Nachteilig an dem Einsatz von Stahlfasern ist jedoch einerseits die verringerte Korrosionsbeständigkeit entweder bei Einsatz in aggressiven Umgebungen, oder bei langzeitigem Einsatz unter Kontakt mit Wasser bzw. Luftfeuchtigkeit. So werden etwa duktilitätssteigernde Stahlfasern nach Kontakt mit Wasser und Luftsauerstoff aufgrund des nicht zu vermeidenden Eisenanteils korrodiert und erzeugen nach Oxidation des Eisens rötlich-braune Farbablagerungen, welche das gesamte äußere Erscheinungsbild des Betons stark beeinträchtigen können. Zudem bewirkt die beschriebene Korrosion eine volumenmäßige Expansion des korrodierten Stahls im Vergleich zum nicht korrodierten Stahl und kann damit zum Absprengen von Betonteilen an dem verfestigten Beton führen. Als weiterer Nachteil ist auch eine erhöhte Verletzungsgefahr anzuführen, welcher sich das Personal aussetzen muss, das die betreffenden Betonmischungen bzw. Betonbauteile herstellt, da die Stahlfasern nur mit geeigneter Schutzkleidung gehandhabt werden können.However, a disadvantage of the use of steel fibers is on the one hand the reduced corrosion resistance either when used in aggressive environments, or when used for a long time in contact with water or humidity. For example, ductility-enhancing steel fibers are corroded after contact with water and atmospheric oxygen due to the unavoidable iron content and, after oxidation of the iron, produce reddish-brown color deposits which can severely impair the overall appearance of the concrete. In addition, the described corrosion causes a volumetric expansion of the corroded steel compared to the non-corroded steel and can thus lead to the break-off of concrete parts on the solidified concrete. Another disadvantage is also an increased risk of injury, which must be exposed to the personnel who produces the concrete mixtures or concrete components in question, since the steel fibers can only be handled with appropriate protective clothing.

Um diese Nachteile zu vermeiden, soll vorliegend eine Mischung aus hochfestem Beton und einer Verstärkungsfaser vorgeschlagen werden, welche dem Beton ausreichende Duktilität verleiht, jedoch gegenüber Korrosion weitgehend resistent ist. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Mischung vorzuschlagen, welche auf den Einsatz von Stahlfasern weitgehend verzichten kann. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verfestigtes Betonbauteil vorzuschlagen, welches aus einer solchen Mischung aus Beton und Verstärkungsfasern erhältlich ist. Weiterhin soll er Aufgabe der vorliegenden Erfindung sein, ein Herstellungsverfahren für eine solche Mischung anzugeben.To avoid these disadvantages, in the present case, a mixture of high-strength concrete and a reinforcing fiber is proposed, which gives the concrete sufficient ductility, but is largely resistant to corrosion. It is another object of the present invention to propose a mixture which can largely dispense with the use of steel fibers. Furthermore, it is an object of the present invention to propose a consolidated concrete component which is obtainable from such a mixture of concrete and reinforcing fibers. Furthermore, it should be an object of the present invention to provide a manufacturing method for such a mixture.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mischung nach Patentanspruch 1 gelöst, bzw. mit einem verfestigten Betonbauteil nach Patentanspruch 16, einem Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 19 und einem Betonmaterial gemäß Anspruch 21.According to the invention this object is achieved by a mixture according to claim 1, or with a solidified concrete component according to claim 16, a manufacturing method according to claim 19 and a concrete material according to claim 21.

Insbesondere wird diese Aufgabe durch eine Mischung von hochfestem Beton (HFB), insbesondere ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern gelöst, wobei die Verstärkungsfasern als vereinzelte Bündel im hochfesten Beton bzw. ultrahochfestem Beton derart vorliegen, dass die Bündel im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben sind.In particular, this object is achieved by a mixture of high-strength concrete (HFB), in particular ultra high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, wherein the reinforcing fibers are present as isolated bundles in high-strength concrete or ultra-high-strength concrete such that the bundles are surrounded on all sides by concrete ,

Nachfolgend soll die Unterscheidung zwischen hochfesten und ultrahochfesten Beton nicht mehr explizit vorgenommen werden. Insofern sollen nachfolgend beide Sorten des Betons durch den einheitlichen Begriff „hochfester Beton” beschrieben werden. Beide Sorten von Beton werden nicht weiter unterschieden, soweit nicht explizit auf eine Sorte hingewiesen wird.In the following, the distinction between high-strength and ultra-high-strength concrete should no longer be explicitly made. In this respect, both types of concrete are to be described below by the unitary term "high-strength concrete". Both types of concrete will not be further differentiated unless explicitly stated.

Der Begriff Verstärkungsfasern soll in seinem breitesten Bedeutungsumfang verstanden werden. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung sollen Verstärkungsfasern Verstärkungselemente sein, deren Längenausdehnung größer ist als deren Breiten- und Dickenausdehnung, mit im Wesentlichen einheitlicher Materialzusammensetzung. In Abgrenzung vom Stand der Technik sollen jedoch keine metallischen Verstärkungsfasern, insbesondere keine Stahlfasern mit umfasst sein. Insbesondere sind die Verstärkungsfasern organische oder anorganische, nicht-metallische Verstärkungsfasern. Dies schließt jedoch nicht die Möglichkeit aus, dass derartige Fasern mit Metallen, Legierungen, deren Lösungen und/oder Dämpfe behandelt werden, um sie etwa zu funktionalisieren.The term reinforcing fibers should be understood in its broadest sense. As used herein, reinforcing fibers are intended to be reinforcing elements whose length is greater than their width and thickness, with a substantially uniform composition of material. In contrast to the prior art, however, no metallic reinforcing fibers, in particular no steel fibers should be included. In particular, the reinforcing fibers are organic or inorganic, non-metallic reinforcing fibers. However, this does not exclude the possibility that such fibers may be treated with metals, alloys, their solutions and / or vapors to approximately functionalize them.

Die Verstärkungsfasern verlaufen im Sinne der Erfindung in einem Bündel wenigstens bereichsweise parallel zueinander, wobei sich die Verstärkungsfasern entweder in direktem Kontakt miteinander befinden oder aber durch ein weiteres Verbindungsmaterial bzw. einer Matrix, welche typischerweise nicht mit dem Beton identisch ist, indirekt miteinander in Kontakt stehen können. Die parallele Ausrichtung der Verstärkungsfasern muss nicht bei allen von einem Bündel umfassten Verstärkungsfasern vorliegen. Es ist bereits ausreichend, wenn ein Teil der Verstärkungsfasern bereichsweise eine parallele Ausrichtung zueinander aufweist. Damit sind sowohl vollständig zueinander parallel ausgerichtete Verstärkungsfasern von der Definition mit umfasst, wie auch etwa Bündel, die endständig eine geordnete wie auch ungeordnete Auffächerung aufweisen. Eine parallele Anordnung der Verstärkungsfasern ist gemäß der anzuwendenden technischen Genauigkeit als im Wesentlichen parallel zu verstehen.The reinforcing fibers extend in the sense of the invention in a bundle at least partially parallel to each other, wherein the reinforcing fibers are either in direct contact with each other or indirectly through another compound material or a matrix, which is not typically identical to the concrete in contact can. The parallel orientation of the reinforcing fibers does not have to be present in all of the bundles of reinforcing fibers. It is already sufficient if a part of the reinforcing fibers has a parallel orientation in regions. Thus, both fully aligned parallel reinforcing fibers of the definition are included, as well as about bundles that have an ordered as well as disorderly fanning terminal. A parallel arrangement of the reinforcing fibers is to be understood in accordance with the applied technical accuracy as substantially parallel.

Erfindungsgemäß sind die Bündel an Verstärkungsfasern im Wesentlichen allseitig vom Beton umgeben, d. h. sie sind im Wesentlichen vollständig in den Beton eingebettet. Dies bedeutet jedoch nicht, dass einige Bündel nicht auch an Begrenzungsflächen eines verfestigten Betonbauteils hervorstehen können, bzw. teilweise nicht von Beton überdeckt sind.According to the invention, the bundles of reinforcing fibers are substantially surrounded on all sides by the concrete, i. H. they are essentially completely embedded in the concrete. However, this does not mean that some bundles can not protrude at boundary surfaces of a solidified concrete component, or are not partially covered by concrete.

Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass ein verfestigtes Betonbauteil vorgeschlagen wird, welches aus einer vorher beschriebenen Mischung von hochfestem Beton (HFB), bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern nach einem Schritt des Verfestigens der fließfähigen Mischung erhältlich ist.Further, the object underlying the invention is achieved in that a solidified concrete component is proposed, which consists of a previously described mixture of high-strength Concrete (HFB) or ultra high strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers is available after a step of solidifying the flowable mixture.

Weiter wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung von hochfestem Beton (HFB) bzw. ultrahochfestem Beton (UHFB) und Verstärkungsfasern gelöst, wobei der Schritt der Zugabe der Verstärkungsfasern als Bündel zu fließfähigem Zementleim umfasst ist.Further, the object underlying the invention is achieved by a method for producing a mixture of high-strength concrete (HFB) or ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, wherein the step of adding the reinforcing fibers is included as a bundle to flowable cement paste.

Zementleim ist hier derart zu verstehen, dass Zementleim ein Gemisch aus Zement und Anmachwasser zur Herstellung von hochfestem Beton ist. Zementleim kann zudem auch bereits Fließmittel aufweisen. Damit wird gewährleistet, dass während eines Rührprozesses bzw. Mischprozesses die Bündel nicht übermäßig mechanisch belastet werden. Da weder Zuschlagstoffe noch Gesteinskörnung in dem Zementleim vorhanden sein, erfolgt die Mischung der Bündel in dem Zementleim relativ behutsam. Folglich kann eine Beschädigung oder sogar Zerstörung der Bündel verhindert werden.Cement glue is to be understood here as cement paste is a mixture of cement and mixing water for the production of high-strength concrete. Cement glue can also already have flow agent. This ensures that the bundles are not excessively mechanically stressed during a stirring process or mixing process. Since neither aggregates nor aggregate are present in the cement paste, the mixing of the bundles in the cement paste is relatively gentle. Consequently, damage or even destruction of the bundles can be prevented.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Mischung ist zunächst eine gute Fließfähigkeit, soweit die Mischung in einer noch nicht verfestigten Form vorliegt. Die Fließfähigkeit unterscheidet sich vorteilhaft von der Fließfähigkeit eines mit der selben Menge an vereinzelten Fasern versetzten Betons, der damit auch verstärkt viskos erscheint, soweit er noch fließfähig und noch nicht verfestigt ist. Folglich läst sich die erfindungsgemäße Mischung gut verarbeiten. Insbesondere lässt sich die Mischung in vorteilhafter Weise in Formen vergießen.An advantage of the mixture according to the invention is first a good flowability, as far as the mixture is present in a not yet solidified form. The flowability differs advantageously from the fluidity of a mixed with the same amount of isolated fibers concrete, which thus also appears increasingly viscous, as far as it is still flowable and not yet solidified. Consequently, the mixture according to the invention can be processed well. In particular, the mixture can be poured into molds in an advantageous manner.

Ist die Mischung jedoch bereits verfestigt bzw. sogar ausgehärtet, ist die Duktilität des erfindungsgemäßen Betons deutlich gesteigert im Vergleich zu einem ausgehärteten Beton, der nicht mit den Bündeln an Verstärkungsfasern versehen ist. Die Steigerung der Duktilität erklärt sich damit, dass die Bündel selbst bei Bruch des verfestigten Betons vollständig oder wenigstens teilweise intakt bleiben und die Verankerung der Bündel in dem Beton ausreichend fest ist, um ein Ausreißen der Bündel aus dem Beton zu verhindern. Die Verstärkungsfasern verhindern aufgrund der ihnen eigenen Zugfestigkeit ein Auseinanderbrechen des Betons. Hierbei können die Verstärkungsfasern sowohl auf Zug wie auch auf Biegespannung belastet werden. Im realen Fall des Bruchs eines verfestigten Betonbauteils werden die Faserbündel zudem auch mit Scherkräften bzw. mit Schubkräften beaufschlagt, die teilweise ebenso von den Faserbündeln aufgenommen werden können. Durch eine geeignete Verteilung der Fasern in dem Beton, insbesondere durch eine weitgehend gleichmäßige Verteilung, d. h. einer in Bezug auf einzelne Volumenabschnitte des Betons weitgehend konstanten Dichteverteilung der Bündel, wird die Duktilität des verfestigten Betons vorteilhaft erhöht.However, if the mixture is already solidified or even cured, the ductility of the concrete according to the invention is significantly increased compared to a cured concrete which is not provided with the bundles of reinforcing fibers. The increase in ductility is explained by the fact that the bundles remain completely or at least partially intact even if the solidified concrete breaks, and the anchoring of the bundles in the concrete is sufficiently strong to prevent the bundles from tearing out of the concrete. The reinforcing fibers prevent breakup of the concrete due to their inherent tensile strength. In this case, the reinforcing fibers can be loaded both on train and on bending stress. In the real case of the fracture of a solidified concrete component, the fiber bundles are also subjected to shear forces or shear forces, which can also be partially absorbed by the fiber bundles. By a suitable distribution of the fibers in the concrete, in particular by a substantially uniform distribution, d. H. a density distribution of the bundles which is largely constant with respect to individual volume sections of the concrete, the ductility of the consolidated concrete is advantageously increased.

Weiterhin als vorteilhaft erweist sich die gute Korrosionsbeständigkeit der Verstärkungsfasern im Vergleich zu Stahlfasern. Dies ist insbesondere für Verstärkungsfasern festzustellen, welche Kohlenstofffasern umfassen. Kohlenstofffasern sind gegen viele chemisch aggressive Substanzen weitgehend innert, so dass eine Korrosion der Verstärkungsfasern in den meisten Einsatzumgebungen nicht zu befürchten steht. Dies ist insbesondere auch vorteilhaft bei Einsatz in nassen und feuchten Umgebungen, in welchen die Kohlenstofffasern nicht weiter chemisch angegriffen werden. Vor allem, wenn der Beton zum Einsatz in Wasser, etwa in Meerwasser, vorgesehen ist, muss keine Qualitätsverminderung des Betons im Laufe der Zeit befürchtet werden. Im Vergleich hierzu ist ein mit Stahlfasern verstärkter Beton für den Einsatz unter Wasser, vor allem in Meerwasser nicht geeignet.Furthermore, the good corrosion resistance of the reinforcing fibers in comparison to steel fibers proves to be advantageous. This is especially noticeable for reinforcing fibers comprising carbon fibers. Carbon fibers are largely inert to many chemically aggressive substances, so corrosion of the reinforcing fibers in most environments is not to be feared. This is particularly advantageous when used in wet and humid environments in which the carbon fibers are not further chemically attacked. Above all, if the concrete is intended for use in water, for example in seawater, no reduction in the quality of the concrete over time has to be feared. In comparison, reinforced concrete with steel fibers is not suitable for use under water, especially in seawater.

Weiterhin kann der Einsatz von Verstärkungsfasern auch ein korrosionsbedingtes Abplatzen bzw. Aufbrechen des Betons vermeiden, da die Verstärkungsfasern, anders als metallische Fasern sich nicht in ihrer geometrischen Ausdehnung verändern.Furthermore, the use of reinforcing fibers can also prevent a corrosion-caused flaking or breaking up of the concrete, since the reinforcing fibers, unlike metallic fibers, do not change their geometric extent.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, dass die erfindungsgemäßen Verstärkungsfasern in einem Bündel ausreichend nachgiebig sind, um eine Verletzung der Personen zu vermeiden, die erfindungsgemäße Mischung von Beton und Verstärkungsfasern handhaben müssen.A further advantage of the invention is also to be seen in that the reinforcing fibers according to the invention are sufficiently yielding in a bundle in order to avoid injury to the persons who have to handle the mixture of concrete and reinforcing fibers according to the invention.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass zusätzlich vereinzelte Verstärkungsfasern im ultrahochfestem Beton vorliegen. Diese Verstärkungsfasern können zur weiteren Einstellung der Eigenschaften des Betons vorgesehen sein, insbesondere zur Verbesserung der Zugfestigkeit. Die vereinzelten Verstärkungsfasern sind insbesondere länger als die Verstärkungsfasern, welche in den Bündeln vorliegen. Bevorzugt sind die vereinzelten Verstärkungsfasern aus einem anderen Grundmaterial als die Verstärkungsfasern, welche in den Bündeln vorliegen.According to a first embodiment of the invention can also be provided that additionally isolated reinforcing fibers are present in ultra high strength concrete. These reinforcing fibers may be provided for further adjusting the properties of the concrete, in particular for improving the tensile strength. In particular, the singulated reinforcing fibers are longer than the reinforcing fibers present in the bundles. Preferably, the singulated reinforcing fibers are of a different base material than the reinforcing fibers present in the bundles.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Bündel verfestigt vorliegen und eine verfestigte faserverbindende Matrix, insbesondere eine duromere Harzmatrix und/oder thermoplastische Matrix, aufweisen. Die Verfestigung gewährleistet, dass die Bündel gegenüber mechanischen Einwirkungen stabil vorliegen können. Hierbei sind die Verstärkungsfasern insbesondere in einer Harzmatrix eingebettet, welche dem Bündel zum Teil seine Festigkeit verleiht. Eine duromere Harzmatrix und/oder eine thermoplastische Harzmatrix ermöglicht zudem eine geeignete Anbindung an den mineralischen Beton, so dass eine Verankerung mit ausreichender Festigkeit erreicht werden kann. Als duromere Harze eignen sich insbesondere Phenol-, Epoxid, Cyanatester-, Polyester-, Vinylester-, Benzoxazinharz oder Mischungen dieser Harze. Als thermoplastische Harze eignen sich thermoplastische Stoffe wie Polyimiden, Polyetherimiden, Polyamiden, Polyketonen.According to a particularly preferred embodiment, it can also be provided that the bundles are solidified and have a solidified fiber-bonding matrix, in particular a thermosetting resin matrix and / or thermoplastic matrix. The solidification ensures that the bundles can be stable against mechanical effects. In this case, the reinforcing fibers are embedded in particular in a resin matrix, which gives the bundle in part its strength. A thermosetting resin matrix and / or a thermoplastic resin matrix also allows a suitable Connection to the mineral concrete, so that an anchorage with sufficient strength can be achieved. Phenolic, epoxy, cyanate ester, polyester, vinyl ester, benzoxazine resin or mixtures of these resins are particularly suitable as thermosetting resins. Suitable thermoplastic resins include thermoplastic materials such as polyimides, polyetherimides, polyamides, polyketones.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die verfestigte faserverbindende Matrix zumindest teilweise pyrolysiert, bevorzugt vollständig pyrolysiert. Die verfestigten Kohlenstofffaserbündel werden dazu unter Sauerstoffausschluss erhitzt, sodass das Matrixmaterial überwiegend zu Kohlenstoff umgesetzt wird, wodurch ein kohlenstofffaserverstärkter Kohlenstoff erzeugt wird. Die Pyrolyse und Pyrolyseverfahren sind in der Literatur bekannt.According to a preferred embodiment, the solidified fiber-bonding matrix is at least partially pyrolyzed, preferably completely pyrolyzed. The solidified carbon fiber bundles are heated to exclude oxygen so that the matrix material is predominantly converted to carbon, thereby producing a carbon fiber reinforced carbon. The pyrolysis and pyrolysis processes are known in the literature.

Zudem ist auch der Einsatz von präkeramischen Polymeren als Matrixmaterial denkbar. Solche präkeramischen Polymere stabilisieren im gehärteten Zustand die Bündel, wobei sie durch thermische Behandlung in eine keramische Phase überführt werden können. Insbesondere eignen sich hierzu Polysilazane, Polyborsilazane, Polycarbosilazane, und Polyborcarbosilazane, die durch eine thermische Behandlung in Siliciumnitrid, Siliciumbornitrid, Siliciumcarbonitrid, und Siliciumborcarbonitrid überführt werden können.In addition, the use of preceramic polymers as a matrix material is conceivable. Such preceramic polymers stabilize the bundles in the cured state, whereby they can be converted by thermal treatment in a ceramic phase. Particularly suitable for this purpose are polysilazanes, polyborosilazanes, polycarbosilazanes, and polyborocarbosilazanes, which can be converted by thermal treatment into silicon nitride, silicon boron nitride, silicon carbonitride, and silicon boron carbonitride.

Eine Verfestigung mittels einer faserverbindenden Matrix erlaubt weiterhin, die Verstärkungsfasern dosiert in dem Beton zu verteilen, ohne jedoch befürchten zu müssen, dass im Laufe der Herstellung der Mischung die Verstärkungsfasern agglomerieren, also die Homogenität des Betons nicht gewährleistet werden kann. Weiter kann durch die Verfestigung erreicht werden, dass die Verstärkungsfasern auch bei dem Verfahren zur Herstellung der ausführungsgemäßen Mischung während des Mischvorgangs nicht vereinzelt werden. Gerade aber aufgrund der Bündelung der Verstärkungsfasern erhält der verfestigte oder ausgehärtete Beton seine verbesserte Duktilität, so dass das Vorliegen der Verstärkungsfasern in Bündeln wesentlich ist. Dadurch erhält der Beton, besonders jedoch der ultrahochfeste Beton ein pseodoplastisches Bruchverhalten. Dieses Bruchverhalten ist in 1 veranschaulicht dargestellt.A solidification by means of a fiber-bonding matrix further allows to distribute the reinforcing fibers dosed in the concrete, but without having to fear that in the course of the preparation of the mixture, the reinforcing fibers agglomerate, so the homogeneity of the concrete can not be guaranteed. Furthermore, it can be achieved by solidification that the reinforcing fibers are not separated during the mixing process, even in the process for producing the mixture according to the invention. However, it is precisely because of the bundling of the reinforcing fibers that the consolidated or hardened concrete obtains its improved ductility, so that the presence of the reinforcing fibers in bundles is essential. This gives the concrete, but especially the ultra-high-strength concrete a pseodoplastic fracture behavior. This fracture behavior is in 1 illustrated illustrated.

1 zeigt einen Vergleich zweier Biegespannungsmessungen, welche in den Beispielen näher erläutert werden. Messkurve B stellt dabei die Biegespannungskurve einer verfestigten Mischung aus Beton und Bündel aus Kohlenstofffasern dar (Mischung B), während Messkurve A mit einer Mischung aus Beton und vereinzelten Kohlenstofffasern erhalten wurde (Mischung A). Der Versuch zeigt, dass ab einem gewissen Verformungsgrad, die Biegspannung der Mischung A sprunghaft auf Null absinkt, das heisst, der Beton bricht auseinander. Bei Mischung B jedoch, ist für eine weitere Verformung des Betons, weiterhin ein Kraftaufwand nötig. Dies stellt einen großen Vorteil, beispielsweise im Hinblick auf die Sicherheit von Gebäuden dar. 1 shows a comparison of two bending stress measurements, which are explained in more detail in the examples. Measurement curve B represents the bending stress curve of a solidified mixture of concrete and bundle of carbon fibers (mixture B), while measurement curve A was obtained with a mixture of concrete and singulated carbon fibers (mixture A). The experiment shows that after a certain degree of deformation, the bending stress of the mixture A suddenly drops to zero, that is, the concrete breaks apart. For compound B, however, further effort is needed to further deform the concrete. This is a great advantage, for example with regard to the safety of buildings.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher ein Kohlenstofffaserverstärkter ultrahochfester Beton (UHFB), der ein pseudoplastisches Bruchverhalten aufweist.Another aspect of the present invention is therefore a carbon fiber reinforced ultra-high strength concrete (UHFB) having a pseudoplastic fracture behavior.

Entsprechend einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bündel eine äußere Oberflächenstruktur mit Vorsprüngen und/oder Aussparungen, welche als mechanische Ankerstrukturen für den hochfesten Beton dienen können, nachdem dieser verfestigt ist, aufweisen. Die Aussparungen sind vorteilhaft als Rillierung, Riefen oder Nuten ausgebildet. Die Vorsprünge sind vorteilhaft als Wulste, Kanten, Zacken, Dorne, Ecken oder Spitzen ausgebildet. Gemäß einer weitergehenden Ausführungsform können die Aussparungen auch als Materialporen ausgeformt sein, wobei die Materialporen jedoch ausreichend groß sein müssen, um ein Eindringen von fließfähigem Beton zu erlauben, so dass eine Verankerung erreicht ist, wenn der Beton anschließend verfestigt oder ausgehärtet ist. Das Vorsehen von Vorsprüngen und/oder Aussparungen erlaubt eine verbesserte Verankerung in dem Beton mit der Folge, dass die Kräfte im Falle eines Betonbruches verbessert auf die Bündel aus Verstärkungsfasern übertragen werden können.According to a further preferred embodiment of the invention it is provided that the bundles have an outer surface structure with protrusions and / or recesses, which can serve as mechanical anchor structures for the high-strength concrete after it has solidified. The recesses are advantageously designed as grooving, grooves or grooves. The projections are advantageously formed as beads, edges, teeth, spikes, corners or tips. According to a further embodiment, the recesses may also be formed as pores of material, but the pores of material must be sufficiently large to allow ingress of flowable concrete, so that anchoring is achieved when the concrete is subsequently solidified or hardened. The provision of protrusions and / or recesses allows for improved anchoring in the concrete, with the result that the forces in the event of a concrete fracture can be transferred to the bundles of reinforcing fibers in an improved manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln mit einem Polymer beschlichtet sind. Insbesondere sind solche Polymere derart funktionalisiert, dass eine verbesserte Anbindung an die mineralischen Stoffe in dem Beton ermöglicht werden kann. Besonders eignen sich hierzu silikatbasierte Polymerverbindungen.According to a further embodiment it can also be provided that the reinforcing fibers in the bundles are coated with a polymer. In particular, such polymers are functionalized in such a way that improved binding to the mineral substances in the concrete can be made possible. Silicate-based polymer compounds are particularly suitable for this purpose.

Entsprechend einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln synthetische Fasern, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Aramidfasern, Glasfasern und/oder hochfeste Polyethylenfasern sind. Synthetische Verstärkungsfasern sind insbesondere solche Fasern, welche nicht in der natürlichen Umgebung vorkommen oder aus dieser abgetrennt und gewonnen werden können. Kohlenstofffasern sind aufgrund ihrer hohen Steifigkeit bevorzugt.According to another particularly preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the reinforcing fibers in the bundles are synthetic fibers, such as carbon fibers, aramid fibers, glass fibers and / or high-strength polyethylene fibers. Synthetic reinforcing fibers are in particular those fibers which do not occur in the natural environment or can be separated and recovered from it. Carbon fibers are preferred because of their high stiffness.

Ebenso können die Verstärkungsfasern auch aus keramischen Materialien wie Siliciumcarbid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbonitrid, Silicium-Bor-Carbonitrid, die durch Pyrolyse von siliciumorganischen Polymeren, aus aromatischen Polyamiden (Aramiden), aus thermotropen flüssigkristallinen Polymeren, insbesondere aromatischen Copolyestern auf Basis von Hydroxybenzoesäure oder Hydroxynaphthoesäure sein.Likewise, the reinforcing fibers may also be made of ceramic materials such as silicon carbide, silicon nitride, silicon carbonitride, silicon boron carbonitride obtained by pyrolysis of organosilicon polymers, aromatic polyamides (aramids), thermotropic liquid crystalline polymers, in particular aromatic copolyesters based on hydroxybenzoic acid or hydroxynaphthoic acid.

Gemäß einer weiter führenden Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Verstärkungsfasern in den Bündeln recycelte Fasern oder Fasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt, insbesondere recycelte Kohlenstofffasern oder Kohlenstofffasern aus Produktionsabfällen oder Verschnitt aufweisen. Recycelte Fasern betreffen hierbei Fasern, welche bereits in einem Bauteil vorgesehen waren und durch einen Recyclingschritt aus diesem wieder vereinzelt oder in Bündeln zurück gewonnen wurden. Der Einsatz von recycelten Verstärkungsfasern verringert typischerweise die Kostenanforderungen im Vergleich zu Originalfasern. Fasern aus Produktionsabfällen sind Fasern die nach der Produktion aus verschiedenen Gründen nicht weiter verarbeitet werden. Verschnitt entsteht, wenn beispielsweise ein Gewebe von Fasern in eine gewünschte Form zugeschnitten wird.According to a further embodiment, it can also be provided that the reinforcing fibers in the bundles comprise recycled fibers or fibers from production waste or waste, in particular recycled carbon fibers or carbon fibers from production waste or waste. Recycled fibers in this case relate to fibers which were already provided in a component and were separated out of this again by a recycling step or recovered in bundles. The use of recycled reinforcing fibers typically reduces the cost requirements compared to original fibers. Fibers from production waste are fibers that are not further processed after production for various reasons. Cuttings occur when, for example, a fabric is cut into fibers of a desired shape.

Fernerhin kann entsprechend einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Bündel eine Längenausdehnung parallel zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 2 mm bis 40 mm, bevorzugt von 8 mm bis 12 mm aufweisen. Diese Längen ermöglichen einerseits eine ausreichende Verankerung der Bündel in dem Beton und andererseits vermeiden Sie einen übermäßigen Materialeinsatz an Verstärkungsfasern, welcher keinen wesentlichen Zugewinn an Festigkeit erlauben würde. Weiter erlauben die Bündel dieser ausführungsgemäßen Längenausdehnungen eine gute Mischfähigkeit als auch eine vorteilhafte Schüttfähigkeit. Diese Vorteile sind insbesondere bei der Herstellung der Mischung aus hochfestem Beton und Verstärkungsfasern vorteilhaft. Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit stünde zu befürchten, dass Verstärkungsfasern mit einer größeren als der ausführungsgemäßen Längenausdehnung bei Herstellung der Mischung agglomerieren und damit die Herstellungszeiten deutlich verlängern.Furthermore, according to a further embodiment it can be provided that the bundles have a longitudinal extent parallel to the mean fiber extension direction of 2 mm to 40 mm, preferably 8 mm to 12 mm. These lengths allow on the one hand sufficient anchoring of the bundles in the concrete and on the other hand avoid excessive use of reinforcing fibers, which would not allow significant gain in strength. Furthermore, the bundles of these lengthwise extensions allow a good mixing capability as well as an advantageous pourability. These advantages are particularly advantageous in the production of the mixture of high-strength concrete and reinforcing fibers. With regard to the processability would be feared that reinforcing fibers agglomerate with a greater than the execution lengthwise expansion in the preparation of the mixture and thus significantly extend the production times.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bündel eine Breitenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0,8 mm bis 1,2 mm, und/oder eine Dickenausdehnung senkrecht zur mittleren Fasererstreckungsrichtung und senkrecht zur Breitenerstreckungsrichtung von 0,1 mm bis 2 mm, bevorzugt von 0,2 mm bis 0,4 mm aufweisen. Die Breite entspricht hierbei der größten Ausdehnung der Bündel senkrecht zur Fasererstreckungsrichtung. Die Breite unterscheidet sich damit zur Dicke, welche sich sowohl senkrecht zur Fasererstreckungsrichtung erstreckt als auch senkrecht zur Breitenerstreckungsrichtung orientiert ist. Alle Werte sind Mittelwerte entsprechend der jeweiligen Orientierungen, gemittelt über die Gesamtheit aller Verstärkungsfasern in dem jeweiligen Bündel. Diese Ausdehnungen, verleihen den Bündeln eine geeignete Schutt- und Mischfähigkeit, die sich vor allem bei der Herstellung der Mischung vorteilhaft darstellt. Weiter erweisen sich diese Maße als vorteilhaft in Bezug auf die Verankerungsfähigkeit der Bündel im verfestigten bzw. ausgehärteten Beton.According to a further advantageous embodiment, it is provided that the bundles have a width extension perpendicular to the central fiber extension direction of 0.1 mm to 5 mm, preferably 0.8 mm to 1.2 mm, and / or a thickness extension perpendicular to the central fiber extension direction and perpendicular to Width direction of extension of 0.1 mm to 2 mm, preferably from 0.2 mm to 0.4 mm. The width corresponds to the greatest extent of the bundles perpendicular to the fiber extension direction. The width thus differs from the thickness, which extends both perpendicular to the fiber extension direction and oriented perpendicular to the width direction. All values are mean values corresponding to the respective orientations, averaged over all the reinforcing fibers in the respective bundle. These expansions give the bundles a suitable debris and mixing ability, which is advantageous, above all, in the preparation of the mixture. Furthermore, these dimensions prove advantageous with respect to the anchoring ability of the bundles in the consolidated or hardened concrete.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bündel einen relativen Volumengehalt von 0,05 Vol.-% bis 5 Vol.-%, bevorzugt von 1 Vol.-% bis 2 Vol.-% in der Mischung einnehmen. Damit bleibt einerseits die Mischung fließfähig und kann ohne Probleme weiter verarbeitet werden. Andererseits ist der Volumengehalt an Bündeln ausreichend, um die Duktilität des Betons im verfestigten bzw. ausgehärteten Zustand merklich zu erhöhen.According to a further embodiment it is provided that the bundles occupy a relative volume content of 0.05 vol .-% to 5 vol .-%, preferably from 1 vol .-% to 2 vol .-% in the mixture. On the one hand, this keeps the mixture free flowing and can be further processed without any problems. On the other hand, the volume content of bundles is sufficient to significantly increase the ductility of the concrete in the solidified or cured state.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass die Bündel eine flächenbezogene Masse von 100 g/m² bis 500 g/m², bevorzugt von 200 g/m² bis 300 g/m² aufweisen. Derartige Bündel lassen sich leicht aus industrieüblichen Textilstrukturen herstellen, ohne dass spezialisierte Herstellungsverfahren angewandt werden müssen.According to a further embodiment, it can also be provided that the bundles have a basis weight of from 100 g / m ² to 500 g / m ² , preferably from 200 g / m ² to 300 g / m ² . Such bundles are easily made from industry-standard textile structures without the need for specialized manufacturing processes.

Ebenso ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform möglich, dass die Bündel einen volumenbezogenen Anteil von Fasern von 8% bis 95%, bevorzugt von 15% bis 60% aufweisen. Dementsprechend wird der restliche Anteil von der verbindenden Matrix eingenommen. Bei pyrolysierten verfestigten Bündeln ist der Anteil von Fasern entsprechend höher als bei nicht pyrolysierten, da durch die Pyrolyse ein Masseverlust einhergeht. Die relativen Anteile ermöglichen eine vorteilhafte Kraftübertragung von der Matrix auf die Verstärkungsfasern, welche die Kräfte aufnehmen, mit welchen das Bündel beaufschlagt sein kann. Weiter kann damit eine vorteilhafte Anbindung der Bündel an den Beton erfolgen, welcher sich bevorzugt an der Matrix über physikalische und chemische Wechselwirkungen anbindet.Likewise, according to another embodiment, it is possible for the bundles to have a volume-related fraction of fibers of 8% to 95%, preferably 15% to 60%. Accordingly, the remaining portion of the connecting matrix is taken. In the case of pyrolyzed consolidated bundles, the proportion of fibers is correspondingly higher than in the case of non-pyrolyzed since pyrolysis results in loss of mass. The relative proportions allow for an advantageous transmission of force from the matrix to the reinforcing fibers, which absorb the forces with which the bundle can be acted upon. Furthermore, an advantageous connection of the bundles to the concrete can take place, which binds preferably to the matrix via physical and chemical interactions.

Eine weiter bevorzugte Ausführungsform stellen pyrolysierte oder nicht pyrolysierte, mit einer Matrix verfestigte Bündel dar, welche recycelte oder aus Verschnitt gewonnene Kohlenstofffasern enthalten.A further preferred embodiment is pyrolyzed or non-pyrolyzed matrix-solidified bundles containing recycled or carbon fiber recovered from waste.

Um die Anbindung der mineralische Betonbestandteile an die Matrix noch weiter zu verbessern, kann auch vorgesehen sein, dass die verfestigte faserverbindende Matrix einen keramischen und/oder mineralischen Füllstoff aufweist, welcher in den verfestigten Bündeln definierte, nach außen weisende Oberflächen zur Verfügung stellt, über welche eine Anbindung, insbesondere eine chemische Anbindung an den ultrahochfestem Beton in der Mischung erreicht werden kann. So kann etwa in die Matrix Quarz- und/oder Silikapulver eingebracht werden, dessen Pulverkörner teilweise in der Matrix eingebettet sind, die freien Flächen jedoch weiterhin mineralische Anbindungsflächen für die Anbindung zu Bestandteilen in dem Beton bereit stellen.In order to further improve the bonding of the mineral concrete constituents to the matrix, it may also be provided that the solidified fiber-bonding matrix comprises a ceramic and / or mineral filler which provides defined, outwardly facing surfaces in the solidified bundles over which a connection, in particular a chemical connection to the ultra-high-strength concrete in the mixture can be achieved. So can in about the Matrix quartz and / or silica powder are introduced, the powder grains are partially embedded in the matrix, the free surfaces, however, continue to provide mineral attachment surfaces for connection to components in the concrete.

Ausführungsgemäß kann der hochfeste Beton eine maximale Korngröße von höchstens 20 mm, bevorzugt von höchstens 1 mm aufweisen. Bevorzugt weist die Korngröße nicht mehr als 0,8 mm auf. Hierbei wird die Korngröße durch die Korngröße der Zuschlagstoffe, insbesondere durch der Mischung zugegebenen Quarzsand bestimmt.According to the embodiment, the high-strength concrete may have a maximum grain size of at most 20 mm, preferably of at most 1 mm. Preferably, the grain size does not exceed 0.8 mm. Here, the grain size is determined by the grain size of the aggregates, in particular by the mixture added quartz sand.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen verfestigten Betonbauteils kann vorgesehen sein, dass es eine Druckfestigkeit [gemessen nach DIN EN 196-1 ] von wenigstens 120 N/mm², bevorzugt von wenigstens 180 N/mm² aufweist. Damit entspricht die Druckfestigkeit der von ultrahochfestem Beton (UHFB).According to one embodiment of the solidified concrete component according to the invention can be provided that it has a compressive strength [measured according to DIN EN 196-1 ] of at least 120 N / mm ² , preferably of at least 180 N / mm ² . Thus, the compressive strength of ultra-high-strength concrete (UHFB).

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das verfestigte Betonbauteil eine Biegezugfestigkeit [gemessen nach DIN EN 196-1 ] von 10 bis 100 N/mm², insbesondere 24 bis 30 N/mm² aufweist. Damit entspricht die Biegezugfestigkeit der von mit Stahlfasern verstärktem Beton und kann im Wesentlichen für vergleichbare Anwendungen vorgesehen werden. Im Vergleich zu mit Stahlfasern verstärkter Beton ist jedoch der ausführungsgemäße faserverstärkte Beton auch leichter, da die Verstärkungsfasern typischerweise eine wesentlich geringere Dichte aufweisen.According to a further embodiment, it can also be provided that the solidified concrete component has a bending tensile strength [measured according to DIN EN 196-1 ] of 10 to 100 N / mm ² , in particular 24 to 30 N / mm ² . Thus, the bending tensile strength of steel reinforced with reinforced concrete and can be provided essentially for comparable applications. However, as compared to steel reinforced with steel fibers, the fiber reinforced concrete of the invention is also lighter because the reinforcing fibers typically have a much lower density.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das verfestigte Betonbauteil eine Bruchdehnung [gemessen nach DIN EN 196-1 ] von 2,0 bis 8,0‰, bevorzugt von 3,0 bis 6,0‰ aufweist. Auch diese Bruchdehnungswerte entsprechen im Wesentlichen denen von mit Stahlfasern verstärktem Beton.According to a further embodiment it can be provided that the solidified concrete component has an elongation at break [measured according to DIN EN 196-1 ] from 2.0 to 8.0 ‰, preferably from 3.0 to 6.0 ‰. These elongation at break values also correspond essentially to those of concrete reinforced with steel fibers.

Weiterhin kann gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Mischung vorgesehen sein, dass nach dem Schritt der Zugabe von Verstärkungsfasern als Bündel zu dem fließfähigen Zementleim ein Schritt des Rührens für wenigstens 3 min, bevorzugt von wenigstens 8 min vorgesehen ist. Die Rührzeit erlaubt eine im Wesentlichen homogene Verteilung der Bündel an Verstärkungsfasern in dem noch fließfähigen Beton. Weiter hat es sich gezeigt, dass die ausführungsgemäßen Rührzeiten die Mischung in einen fließfähigen Zustand überführen kann. Kürzere Rührzeiten erlauben mitunter keine ausreichend homogene Verteilung der Bündel in dem Beton und verringern damit auch die Fließfähigkeit, d. h. erhöhen die Viskosität des noch fließfähigen Betons.Furthermore, according to a first preferred embodiment of the method for producing the mixture, it may be provided that after the step of adding reinforcing fibers as a bundle to the flowable cement paste a stirring step is provided for at least 3 minutes, preferably at least 8 minutes. The stirring time allows a substantially homogeneous distribution of the bundles of reinforcing fibers in the still flowable concrete. Furthermore, it has been found that the execution of stirring times can convert the mixture into a flowable state. Shorter stirring times sometimes do not allow a sufficiently homogeneous distribution of the bundles in the concrete and thus also reduce the flowability, ie. H. increase the viscosity of the still flowable concrete.

Nachfolgend soll anhand einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Mischung von Verstärkungsfasern und Beton die Erfindung im Detail erklärt werden. Die dargestellte Ausführungsform stellt hinsichtlich der Allgemeinheit der beanspruchten Erfindung keine Einschränkung dar. Insbesondere werden die nachfolgend beanspruchten Merkmale in Alleinstellung wie auch in Zusammensicht mit den vorab beschriebenen Merkmalen jeweils beansprucht. Folglich wird vorliegend jede technisch mögliche sowie in Sinne der vorliegenden Erfindung geeignete Kombination an Merkmalen beansprucht.Hereinafter, the invention will be explained in detail by means of an embodiment of the method for producing a mixture of reinforcing fibers and concrete according to the invention. The illustrated embodiment does not constitute a limitation with respect to the generality of the claimed invention. In particular, the features claimed below are claimed alone as well as in conjunction with the features described above respectively. Consequently, in the present case, any technically possible combination of features suitable for the purposes of the present invention is claimed.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Zur Herstellung einer Mischung von Beton und Verstärkungsfasern wurde ein Massenanteil Zement (CEM I 42.5 R HS), 0,18 Massenanteile Silikastaub, 0,54 Massenanteile Quarzmehl, 1,3 Massenanteile Quarzsand mit einer Körnung von 0,3 bis 0,8 mm sowie 0,044 Massenanteile FM ViscoCrete – 20 Gold als Fließmittel bereit gestellt.For the production of a mixture of concrete and reinforcing fibers, a proportion by mass of cement (CEM I 42.5 R HS), 0.18 parts by mass of silica fume, 0.54 parts by mass of quartz flour, 1.3 parts by mass of quartz sand with a grain size of 0.3 to 0.8 mm as well 0.044 mass fraction FM ViscoCrete - 20 Gold provided as flux.

Die trockenen Substanzen wurden in einem handelsüblichen Rührer zunächst für etwa 120 s trocken bei mittlerer Rührintensität gemischt. Zu der trockenen Mischung wurde Wasser zugesetzt und für weitere 510 s gemischt. In dem Wasser wurde vor der Zugabe zu der Trockenmischung das Fließmittel aufgelöst. Nach Insgesamt 630 s des Rührens wurden die Bündel an Kohlstofffasern zugegeben und ebenfalls mit dem Rührer in den nun fließfähigen Beton eingemischt. Die gesamte Mischdauer zum Einmischen der Bündel an Kohlenstofffasern in den Beton betrug 600 s bei normaler Rührintensität.The dry substances were first mixed in a commercial stirrer for about 120 s dry at medium stirring intensity. Water was added to the dry mixture and mixed for a further 510 seconds. In the water, the flow agent was dissolved before addition to the dry mix. After a total of 630 s of stirring, the bundles of carbon fibers were added and also mixed with the stirrer in the now flowable concrete. The total mixing time for blending the bundles of carbon fibers into the concrete was 600 seconds at normal agitation intensity.

Die Bündel an Kohlenstofffasern wiesen eine Breite von 1,25 mm sowie eine Länge von 9 mm auf. Die Dicke der Bündel aus Kohlenstofffasern betrug 0,125 mm. Ein Bündel bestand aus einer Vielzahl an Kohlenstoffeinzelfilamenten (= Kohlenstofffasern) mit einem Filamentdurchmesser von ca. 7 μm, welche mittels Epoxyharz als Matrix zu einem Bündel zusammen gefasst wurden. Die Bündelgeometrie wurde durch Schneiden auf die gewünschte Länge und Breite eines mit Epoxyharz behandelten UD-Kohlenstofffaser-Tapes hergestellt. Das angewandte Herstellungsverfahren zur Herstellung der Bündel gleicht im Wesentlichen dem, welches in der EP 1 645 671 B1 offenbart ist. Aus diesem Grund soll das Herstellungsverfahren zur Herstellung der Bündel an Kohlenstofffasern gemäß der EP 1 645 671 B1 auch explizit in die vorliegende Beschreibung mit einbezogen sein.The bundles of carbon fibers had a width of 1.25 mm and a length of 9 mm. The thickness of the bundles of carbon fibers was 0.125 mm. A bundle consisted of a plurality of carbon single filaments (= carbon fibers) with a filament diameter of about 7 microns, which were collected by means of epoxy resin as a matrix into a bundle. The bundle geometry was made by cutting to the desired length and width of an epoxy resin treated UD carbon fiber tape. The manufacturing method used to produce the bundles is substantially the same as that used in the EP 1 645 671 B1 is disclosed. For this reason, the manufacturing process for producing the bundles of carbon fibers according to the EP 1 645 671 B1 also be explicitly included in the present description.

Nach Herstellung der Mischung aus Beton und gebündelten Verstärkungsfasern betrug der Faservolumengehalt etwa 1,75 Vol.-%. Der w/z-Wert betrugt 0,25, wobei das Volumenverhältnis von Leim und Gestein in dem Beton etwa 0,64 betrug.After making the mixture of concrete and bundled reinforcing fibers, the fiber volume content was about 1.75% by volume. The w / z value was 0.25 with the volume ratio of glue and stone in the concrete being about 0.64.

Aus dieser Mischung von Beton und Bündel an Verstärkungsfasern wurden Prismen von 4 cm × 4 cm × 16 cm geformt, wobei nach anschließender Verfestigung ein Bruchtest, sowie daran anschließend eine Biegezugprüfung für die Ermittlung der Druckfestigkeit vorgenommen wurden. Die Formung der Prismen erfolgte mittels eines Rütteltisches, welcher zur Formgebung ca. 30 s betrieben wurde. Nach 24 h der Härtung zur Verfestigung wurde der Versuchskörper aus der Form entnommen und in Wasser bei 20°C bis zum Versuchszeitpunkt gelagert. Die Versuche wurden etwa 28 Tage danach durchgeführt.Prisms of 4 cm × 4 cm × 16 cm were molded from this mixture of concrete and bundles of reinforcing fibers, a fracture test being carried out after subsequent solidification, followed by a bending tensile test to determine the compressive strength. The shaping of the prisms was carried out by means of a vibrating table, which was operated for shaping for about 30 s. After 24 hours of hardening for solidification, the test specimen was removed from the mold and stored in water at 20 ° C until the time of the experiment. The experiments were carried out about 28 days after.

Die Biegezugprüfung erfolgte als Dreipunktbiegezugprüfung (10 cm Spannweite zwischen den Auflagerpunkten) an einer weggesteuerten 50 kN Shimadzu AG-50 kNG Prüfanlage. Die Druckprüfung erfolgte an einem der normalerweise zwei verbleibenden Bruchstücken mit einer kraftgesteuerten Prüfmaschine des Herstellers Toni Technik.The bending tension test was carried out as a three-point bending tensile test (10 cm span between the support points) on a path-controlled 50 kN Shimadzu AG-50 kNG test rig. The pressure test was carried out on one of the normally two remaining fragments with a force-controlled testing machine of the manufacturer Toni Technik.

Hierbei hat sich ergeben, dass die Ergebnisse der Druckprüfung des ausführungsgemäßen Versuchkörpers sich im Wesentlichen nicht unterscheiden, von Ergebnissen eines Vergleichskörpers, welcher entsprechend dem Versuchskörper hergestellt wurde, dem jedoch keine Verstärkungsfasern zugesetzt wurden. In anderen Worten hat die Druckprüfung ergeben, dass es unerheblich ist, ob dem Beton Bündel an Verstärkungsfasern oder auch vereinzelte Verstärkungsfasern zugesetzt werden oder nicht.It has been found that the results of the pressure test of the test body according to the invention essentially do not differ from the results of a reference body which was produced according to the test body, but to which no reinforcing fibers were added. In other words, the pressure test has revealed that it is irrelevant whether or not bundles of reinforcing fibers or isolated reinforcing fibers are added to the concrete.

Zu einem anderen Ergebnis gelangte jedoch die Auswertung der Biegezugprüfung. Hier hat sich eine deutliche Duktilitätsverbesserung eingestellt, welche sich auch anhand der nachfolgend im Einzelnen erklärten 1 nachvollziehen lässt.However, the evaluation of the bending tension test reached a different result. Here, a significant improvement in ductility has come about, which has also been explained in detail on the basis of the following 1 understand.

1 zeigt einen Vergleich von Biegespannungsmesswerte, welche bei Ausführen einer entsprechend der obigen Darstellung ausgeführten Biegezugprüfung gewonnen wurden. Hierbei wurde ein Prisma einer verfestigten Mischung aus Beton und Bündel aus Kohlenstofffasern (Messkurve B) getestet, wie auch eine Mischung aus Beton und vereinzelten Kohlenstofffasern, welche nicht in Bündel gefasst waren (Messkurve A). Der Volumenanteil der Kohlenstofffasern betrug etwa 1,75%. 1 shows a comparison of bending stress measured values, which were obtained by performing a bending tension test carried out in accordance with the above diagram. Here, a prism of a consolidated mixture of concrete and bundles of carbon fibers (trace B) was tested, as well as a mixture of concrete and isolated carbon fibers, which were not bundled (trace A). The volume fraction of the carbon fibers was about 1.75%.

Wie sich leicht nachvollziehen lässt, nimmt die Verformung anfänglich bei zunehmender Biegebelastung gemäß dem Biegespannungsdiagramm linear zu. Die Zunahme erfolgt bis zu einer Biegebelastung von etwa 13 bis 15 MPa. Anschließend erfolgt ein spontaner Bruch, welcher ein Versagen des Versuchskörpers zur Folge hat. Der Unterschied der einzelnen Biegespannungsmaxima von Messkurve A und B liegt im Bereich der versuchstechnischen Schwankungen.As can be easily understood, the deformation initially increases linearly as the bending load increases in accordance with the bending stress diagram. The increase takes place up to a bending load of about 13 to 15 MPa. This is followed by a spontaneous break, which results in a failure of the test body. The difference between the individual bending stress maxima of trace A and B is in the range of experimental variations.

Im Falle des Versuchskörpers, welcher lediglich durch vereinzelte Kohlenstofffasern verstärkt wurde (Messkurve A), erfolgt das Versagen vollständig, d. h. der Bruch führt zu einer Zerstörung des Materials und eine weitere Verformung tritt nicht mehr ein. Vielmehr bricht der Versuchskörpers typischerweise in zwei Bruchstücke, die voneinander separiert werden können. Dies erfolgt entsprechend dem vorliegenden Diagram bei etwa 0,3 mm Verformungsweg.In the case of the test body, which was reinforced only by isolated carbon fibers (trace A), the failure is complete, d. H. the break leads to a destruction of the material and no further deformation occurs. Rather, the test sample typically breaks into two fragments that can be separated from each other. This is done according to the present diagram at about 0.3 mm deformation.

Im Falle des Versuchskörpers, welcher durch gebündelte Kohlenstofffasern verstärkt ist, erfolgt das Versagen nur teilweilweise, so dass nun die Bündel an Kohlenstofffasern ein vollständiges Versagen des Betons verhindern.In the case of the test body, which is reinforced by bundled carbon fibers, the failure occurs only partially, so that now the bundles of carbon fibers prevent complete failure of the concrete.

Dementsprechend wird ein Teil der Biegespannungsbelastung von den Bündeln an Kohlenstofffasern aufgenommen, bzw. von dem Beton über die Matrix auf die Kohlenstofffasern geleitet. Selbst bei Überschreiten von etwa 0,3 mm Verformungsweg kann so der Versuchskörper weiterhin eine Biegespannungsbelastung aufnehmen. Die Biegespannungskurve flacht anschließend nach durchlaufen einer „Schulter” zunehmend ab und nähert sich asymptotisch einem Biegespannungswert von 0 MPa an.Accordingly, part of the bending stress load is absorbed by the bundles of carbon fibers, or passed from the concrete via the matrix to the carbon fibers. Even when exceeding about 0.3 mm deformation path so the test body can continue to absorb a bending stress. The bending stress curve subsequently flattens after passing through a "shoulder" and asymptotically approaches a bending stress value of 0 MPa.

Wie die Messkurve A zeigt, ist das Biegespannungsverhalten eines Versuchskörpers mit vereinzelten Kohlenstofffasern in dem Beton kaum unterschiedlich von dem Verhalten von einem Beton, welcher keine Verstärkungsfasern aufweist. Der Grund ist nach ersten Erkenntnissen darin zu sehen, dass die Kohlenstofffasern bei Scherbeanspruchung im Vergleich zu Zugbeanspruchungen relativ leichter brechen. Mikroskopische Untersuchungen der Bruchstellen haben gezeigt, dass die Kohlenstofffasern weiterhin in dem Beton eingebettet waren, jedoch auf dem Niveau der Bruchfläche des Betons auch einen Faserbruch aufwiesen. Dies lässt den Schluss zu, dass die Kohlenstofffasern die auftretenden Quer- bzw. Scherkräfte nicht ausreichend aufnehmen konnten und durch Bruch versagten.As measured curve A shows, the bending stress behavior of a test piece with singulated carbon fibers in the concrete is hardly different from the behavior of a concrete which has no reinforcing fibers. The reason is to be seen, according to preliminary findings, that the carbon fibers break relatively more easily under shear stress compared to tensile stresses. Microscopic examinations of the fractures have shown that the carbon fibers continued to be embedded in the concrete, but also had fiber breakage at the level of the fracture surface of the concrete. This leads to the conclusion that the carbon fibers could not sufficiently absorb the transverse or shear forces that occurred and failed due to breakage.

Anders verhält sich das Biegespannungsverhalten des Versuchskörpers, welcher Kohlenstofffaserbündel zur Verstärkung aufweist (Messkurve B). Dort sind die verfestigten Bündel aus Kohlenstofffasern ausreichend in der Lage, die auftretenden Querkräfte aufzunehmen, so dass ein Faserbruch über den gesamten Querschnitt des Bündels nicht eintritt. Ein Versagen des Versuchskörpers über seinen gesamten Querschnitt war damit ausgeschlossen. Bei weiterhin zunehmender Biegespannungsbelastung werden nun teilweise die Verbindungen zwischen dem Beton und der Matrix einzelner Bündel gelöst, wobei ein bereichsweises Ausreißen des Bündels erfolgt. Gleichzeit sind jedoch auch Brüche einzelner Verstärkungsfasern möglich, welche zu einer zunehmenden Schwächung einzelner Bündel beitragen. Weiterhin ist auch ein Lösen der Fasern aus dem Matrixverbund möglich. Diese Prozesse sind im Wesentlichen dafür verantwortlich, dass der Versuchskörper bei weiterer Verformung zunehmend eine geringere Biegespannung aufnehmen kann.The bending stress behavior of the test body, which has carbon fiber bundles for reinforcement, behaves differently (measurement curve B). There, the consolidated bundles of carbon fibers are sufficiently able to absorb the transverse forces that occur, so that a fiber break does not occur over the entire cross section of the bundle. A failure of the test body over its entire cross-section was thus excluded. As the bending stress load continues to increase, in part, the connections between the concrete and the matrix of individual bundles become solved, wherein a partial ripping out of the bundle takes place. At the same time, however, fractures of individual reinforcing fibers are possible, which contribute to an increasing weakening of individual bundles. Furthermore, a release of the fibers from the matrix composite is possible. These processes are essentially responsible for the fact that the test body can increasingly absorb a lower bending stress with further deformation.

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DE 19654502 A1 [0009, 0009]
EP 1645671 B1 [0053, 0053]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 206-1 [0005]
DIN 1045-2 [0005]
DIN EN 206-1 [0005]
DIN EN 196-1 [0046]
DIN EN 196-1 [0047]
DIN EN 196-1 [0048]

Claims

Mixture of high-strength concrete (HFB), in particular of ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, characterized in that the reinforcing fibers are present as individual bundles in the ultra high-strength concrete such that the bundles are surrounded on all sides by the concrete.

Mixture according to claim 1, characterized in that in addition individualized reinforcing fibers are present in ultra-high-strength concrete

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the bundles are solidified and have a solidified fiber-bonding matrix, in particular a thermosetting resin matrix and / or thermoplastic matrix.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the bundles have an outer surface structure with projections and / or recesses, which can serve as mechanical anchor structures for the concrete, after it is solidified.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing fibers are coated in the bundles with a polymer, which in particular increases the connection to the concrete.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing fibers in the bundles comprise or consist of synthetic fibers, in particular carbon fibers, aramid fibers, glass fibers and / or high-strength polyethylene fibers.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing fibers in the bundles have recycled fibers or fibers from production waste or waste, in particular recycled carbon fibers or carbon fibers from production waste or waste.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the bundles have a longitudinal extent parallel to the mean fiber extension direction of 2 mm to 40 mm, preferably from 8 mm to 12 mm.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the bundles have a width extension perpendicular to the mean fiber extension direction of 0.1 mm to 5 mm, preferably from 0.8 mm to 1.2 mm, and / or a thickness extension perpendicular to the central fiber extension direction and perpendicular to the width direction of 0.1 mm to 2 mm, preferably from 0.2 mm to 0.4 mm.

Mixture according to one of the preceding claims, characterized in that the bundles occupy a relative volume content of 0.05 vol .-% to 5 vol .-%, preferably from 1 vol .-% to 2 vol .-% in the mixture.

Mixture according to one of the preceding claims 3 to 10, characterized in that the bundles have a volume fraction of fibers of 8% to 95%, preferably from 15% to 60% compared to the volume fraction of a matrix.

Mixture according to one of the preceding claims 3 to 11, characterized in that the solidified fiber-bonding matrix comprises a ceramic and / or mineral filler, which in the solidified bundles defined, outwardly facing surfaces provides over which a connection, in particular a chemical Connection to the concrete in the mixture can be achieved.

Mixture according to one of claims 3 to 12, characterized in that the solidified fiber-bonding matrix is at least partially pyrolyzed.

Mixture according to one of claims 3 to 13, characterized in that the solidified fiber-bonding matrix is completely pyrolyzed.

Mixture according to one of claims 3 to 14, characterized in that the matrix has pitch and / or particulate carbon.

Solidified concrete component, characterized in that it is obtainable from a mixture of high-strength concrete (HFB) and ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers according to one of the preceding claims after a step of solidifying the flowable mixture.

Solidified concrete component according to claim 16, characterized in that it has a compressive strength, measured according to DIN EN 196-1, of at least 120 N / mm ² , preferably of at least 180 N / mm ² .

Solidified concrete component according to claim 16 or 17, characterized in that it has a bending tensile strength, measured according to DIN EN 196-1, of 10 to 100 N / mm ² , in particular from 24 to 30 N / mm ² .

Process for producing a mixture of high-strength concrete (HFB) or ultra-high-strength concrete (UHFB) and reinforcing fibers, characterized in that the step of adding reinforcing fibers is included as a bundle to flowable cement paste,

A method according to claim 20, characterized in that after the step of adding reinforcing fibers as a bundle to the flowable cement paste a stirring step is provided for at least 3 minutes, preferably at least 8 minutes.

Carbon fiber reinforced ultra-high-strength concrete (UHFB), characterized in that it has a pseudoplastic fracture behavior.