DE2532178A1

DE2532178A1 - Steel fibre-reinforced mortar and concrete mfr. - by magnetically aligning the fibres before the mortar or concrete sets

Info

Publication number: DE2532178A1
Application number: DE19752532178
Authority: DE
Inventors: Fritz Rune Bjoerklund; Arvo Ivar Miller
Original assignee: INNOVATIONSTEKNIK INST AB
Current assignee: INNOVATIONSTEKNIK INST AB
Priority date: 1975-07-18
Filing date: 1975-07-18
Publication date: 1977-02-03

Abstract

Reinforced mortar and concrete is made by mixing steel fibres with the mortar or concrete and magnetically aligning the fibres in a required orientation before the mortar or concrete sets.. Orientation is pref. effected with an oscillating magnetic field and the mortar or concrete may be separately vibrated during orientation. The prod. is used in pavements, cast coatings, concrete slabs, concrete panelling and shell construction. Alignment of the steel fibres improves the tensile, flexural and impact strength of the concrete.

Description

Verfahren zum Bewehren eines nicht ausgehärteten, weichen Materials und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bewehren eines nicht ausgehärteten, weichen Materials mit ferromagnetischen oder elektrisch leitenden Fasern und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Method for reinforcing an uncured, soft material and apparatus for carrying out the method. The invention relates to a Method for reinforcing an uncured, soft material with ferromagnetic or electrically conductive fibers and a device for carrying out the method.

Seit der Jahrhundertwende wird in der Bauindustrie häufig Beton verwendet. Zur Herstellung von Beton werden Zement, Sand, Kies und Wasser zu einer weichen Masse vermischt, die man in Formen gießt und dann zu Silikathydraten aushärten läßt. Beton hat eine hohe Druckfestigkeit, jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Zugfestigkeit. Um die Eigenschaften des Betons zu verbessern, pflegt man Stangen aus Stahl oder Eisen mit einzugießen, aber auch eine Vorspannung in der Eisenbewehrung auszubilden, um auf die gesamte Konstruktion eine bestimmte Spannung auszuüben.Concrete has been widely used in the construction industry since the turn of the century. To make concrete, cement, sand, gravel and water become soft Mixes mass, which is poured into molds and then allowed to harden to form silicate hydrates. Concrete has a high compressive strength, but only a relatively low tensile strength. In order to improve the properties of the concrete, bars made of steel or Pouring iron in, but also creating prestressing in the iron reinforcement, to exert a certain tension on the entire construction.

Die Verbesserung von Beton durch das Zusetzen verschiedener Fasern ist ebenfalls kein neuer Gedanke. So hat man bereits Asbestfasern verwendet, um die Eigenschaften von aus Zementmassen hergestellten Bauteilen zu verbessern, z. B. von Dachziegeln und Fassadenplatten.The improvement of concrete by adding different fibers is also not a new thought. Asbestos fibers have already been used to make to improve the properties of components made from cement compounds, e.g. B. of roof tiles and facade panels.

Die Festigkeit von mit Asbestfasern bewehrtem Beton ist jedoch für Bauzwecke noch nicht ausreichend, so daß man dort andere Fasern mit gutem Erfolg verwendet hat, hauptsächlich Fasern aus Glas, Stahl und plastischem Kunststoff (Polypropylen)(polypropene).However, the strength of concrete reinforced with asbestos fibers is for Building purposes are not yet sufficient, so that other fibers can be used there with good success mainly made of fibers Glass, steel and plastic Plastic (polypropylene) (polypropene).

Glasfasern haben sich zwar als besonders geeignet zur Bewehrung von plastischem Kunststoff erwiesen. Jedoch treten bei der Bewehrung von Beton andere Schwierigkeiten als bei der Bewehrung von plastischen Kunststoffen auf, und zwar wegen der unterschiedlichen Verhältnisse zwischen den Elastizitätsmodulen der Bestandteile. In plastischem Kunststoff nehmen die Bewehrungsfasern den größeren Teil einer bei Belastung auf das bewehrte Bauteil ausgeübten Zugspannung auf, so daß sie Risse und BrUche verhindern, während die Fasern in Beton eine Erweiterung von Mikrorissen verhindern, die in Beton stets vorhanden sind.Glass fibers have proven to be particularly suitable for reinforcing plastic. However, when it comes to the reinforcement of concrete, other factors occur Difficulties than in the reinforcement of plastic plastics, namely because of the different ratios between the elastic moduli of the components. In plastic, the reinforcement fibers take up the greater part of one Load exerted tensile stress on the reinforced component, so that it cracks and prevent cracks while the fibers in concrete expand microcracks that are always present in concrete.

Zur Bewehrung von Beton erscheinen Stahlfasern am geeignetsten.Steel fibers appear to be the most suitable for reinforcing concrete.

Dies ergibt sich daraus, daß man schon bisher Eisenbewehrungen verwendet hat und Stahlfasern verhältnismäßig preiswert sind, eine relativ hohe Festigkeit aufweisen und in einer alkalischen Umgebung korrosionsbeständig sind.This results from the fact that iron reinforcements have already been used and steel fibers are relatively inexpensive, a relatively high strength and are resistant to corrosion in an alkaline environment.

Sowohl in den USA als auch in Schweden wurden zahlreiche Untersuchungen bezüglich der Vermischung von Stahlfasern und Beton angestellt. Dieses Vermischen hat sich jedoch als verhältnismäßig schwierig erwiesen. Wenn zu viele Fasern in den Beton eingemischt werden, neigen sie zum Verklumpen. Die Grenze scheint bei 1 - 3 % zu liegen, wenn man ein einfaches Mischverfahren anwendet und die Fasern beim Mischen einfach in den Beton gestreut werden. Eine Aomeration der Fasern läßt sich jedoch bei Verwendung eines zementreichen Gemisches und einer maximalen Zuschlag-Korngröße von 10 - 12 mm verringern. Ferner hat sich gezeigt, daß ein günstiger Wert für das Verhältnis von Länge und Dicke der Fasern bei etwa 100 liegt.Numerous investigations have been carried out in both the USA and Sweden employed regarding the mixing of steel fibers and concrete. This mixing however, has proven to be relatively difficult. If too many fibers are in mixed into the concrete, they tend to clump together. The limit seems to be at 1 - 3% using a simple blending process and the fibers simply sprinkled into the concrete when mixing. Aomeration of the fibers leaves however, when using a cement-rich mixture and a maximum aggregate grain size decrease by 10 - 12 mm. It has also been shown that a favorable value for the The ratio of the length and thickness of the fibers is around 100.

Wegen seiner höheren Festigkeit und höheren Ermüdungsgrenze ist ein stahlfaserbewehrter Beton besonders für Straßenbeläge, Gußüberzüge und Betonplatten geeignet. Ferner ist es besonders zur fabrikmäßigen Vorfertigung von Täfelungen und Verkleidungsteilen geeignet.Because of its higher strength and higher fatigue limit it is a Steel fiber reinforced concrete, especially for road surfaces, cast coatings and concrete slabs suitable. It is also particularly suitable for factory prefabrication of paneling and trim parts suitable.

Zu den charakteristischen Eigenschaften von Beton gehört unter anderem, daß seine Zugfestigkeit in der Regel nur 10 % seiner Druckfestigkeit beträgt. Bei bewehrten Betonbauteilen treten die größten Zugkräfte in der Regel aufgrund einer Biegung auf, wobei in einem auf Biegung beanspruchten Balken auf der einen Seite Druckkräfte und auf der gegenüberliegenden Zugkräfte auftreten.The characteristic properties of concrete include, among other things, that its tensile strength is usually only 10% of its compressive strength. at Reinforced concrete components usually experience the greatest tensile forces due to a Bending on, with a beam stressed on bending on one side Compressive forces and on the opposite tensile forces occur.

Ein bewehrtes Betonbauteil soll statisch wirken. In vielen Fällen soll es jedoch auch ästhetisch wirken. Wenn der Stahl, d. h. die Bewehrung, im Beton korrodiert, wird die Festigkeit des Bauteils beeinträchtigt. Ferner kann eine Korrosion zu unschönen Brüchen oder Rissen und Verfärbungen führen.A reinforced concrete component should have a static effect. In many cases however, it should also have an aesthetic effect. When the steel, i.e. H. the reinforcement, in the concrete corrodes, the strength of the component is impaired. Corrosion can also occur lead to unsightly breaks or cracks and discoloration.

Theoretisch sollte ein dünner Betonüberzug aus kompaktem Beton ausreichen, um eine Korrosion zu verhindern. Kein Beton ist jedoch völlig kompakt. Um einer möglichen Durchlässigkeit entgegenzuwirken, kann der Uberzug dicker gewählt werden. Wenn er jedoch zu dick gewählt wird, kann er leicht reißen, da die Fähigkeit des Stahls, den Beton zusammenzuhalten, verringert wird, wenn die Dicke des Überzugs erhöht wird. Die Dicke der Überzugsschicht ist abhängig von der Adhäsion und Verankerung der Bewehrungsfasern im Beton.Theoretically, a thin concrete coating of compact concrete should be sufficient, to prevent corrosion. However, no concrete is completely compact. To one To counteract possible permeability, the coating can be chosen thicker. However, if it is chosen too thick, it can tear easily because of the ability of the Steel used to hold the concrete together is reduced when the thickness of the coating is increased. The thickness of the coating layer depends on the adhesion and anchoring the reinforcement fibers in the concrete.

In herkömmlichem, faserbewehrtem Beton sind die Fasern willkürlich verteilt. Dies hat zur Folge, daß einige Fasern in der Nähe oder an der Oberfläche liegen und einer Korrosion unterliegen.In conventional, fiber-reinforced concrete, the fibers are arbitrary distributed. As a result, some fibers are close or on the surface and are subject to corrosion.

Bei Platten ist man ferner bestrebt, eine parallele ebene Ausrichtung der Fasern und eine bestimmte Konzentration der Fasern in der Nähe desjenigen Randes des Bauteils zu erzielen, der auf Zug beansprucht wird.In the case of plates, the aim is also to have a parallel planar alignment of fibers and a certain concentration of fibers near that edge to achieve the component that is subjected to tensile stress.

Um eine wirksame Faserbewehrung zu erzielen, sollten die Fasern in Richtung der Beanspruchung ausgerichtet sein. Bei den herkömmlichen Verfahren erfolgt die Vermischung des Betons und der Stahlfasern jedoch so, daß sich eine willkürliche dreidimensionale Ausrichtung der Fasern ergibt.In order to achieve effective fiber reinforcement, the fibers should be in Be aligned in the direction of the stress. In the conventional process takes place the mixing of the concrete and the Steel fibers, however, so that results in an arbitrary three-dimensional orientation of the fibers.

Der Bewehrungseffekt der Faserausrichtung wird anhand der folgenden Tabelle veranschaulicht: Ausrichtung Effektivität Unidirektional 100 % Orthogonale Ebene 40 - 50 % 2-dim. Anordnung, beliebige Ebene 30 - 38 % 3-dim. Anordnung, beliebig, fest O - 20 % Man sieht beispielsweise, daß der Bewehrungseffekt bei einem bestimmten Faservolumen und in Faserrichtung mehr als fünf mal größer als in irgendeiner anderen Richtung ist und daß eine zweidimensionale Ausrichtung in einer Ebene etwa doppelt so wirksam wie eine dreidimensionale Ausrichtung ist. Ferner ist es möglich, mehr Fasern in einem flachen, blechartigen Material als in einem dreidimensionalen Material anzuordnen.The reinforcement effect of the fiber orientation is illustrated by the following Table illustrates: Alignment Effectiveness Unidirectional 100% Orthogonal Level 40 - 50% 2-dim. Arrangement, any level 30 - 38% 3-dim. Arrangement, any, fixed O - 20% You can see, for example, that the reinforcement effect for a certain Fiber volume and in the fiber direction more than five times larger than in any other Direction is and that a two-dimensional alignment in a plane is approximately double as effective as three-dimensional alignment is. It is also possible to do more Fibers in a flat, sheet-like material than in a three-dimensional material to arrange.

Wenn man weiß, daß das Material in einer bestimmten Richtung beansprucht wir4 ist es am gürstigsten, die Fasern in der gleichen Richtung auszurichten. Bei verhältnismäßig dünnen Bauteilen ist es zweckmäßig, eine bestimmte Konzentration von Fasern an besonders beanspruchten Stellen vorzusehen, z.. B. in der Nähe von Rändern, die auf Zug beansprucht werden.When you know that the material is stressing in a certain direction We4 it is most convenient to orient the fibers in the same direction. at relatively thin components, it is useful to have a certain concentration of fibers to be provided in particularly stressed areas, e.g. in the vicinity of Edges that are subjected to tensile stress.

Nach der Erfindung erfolgt die Ausrichtung der Fasern mittels magnetischer Felder. Unter dem Einfluß des magnetischen Feldes sind die ferromagnetischen Fasern bestrebt, sich längs der Feldlinien des Magnetfeldes auszurichten. Die Fasern können auch magnetisch einer Vibration unterzogen werden, die die Viskosität des Betons beeinflußt und die Ausrichtung und Bewegung der Fasern in der Betonmasse erleichtert.According to the invention, the alignment of the fibers takes place by means of magnetic Fields. The ferromagnetic fibers are under the influence of the magnetic field strives to align itself along the field lines of the magnetic field. The fibers can also be subjected to a magnetic vibration, which increases the viscosity of the concrete affects and facilitates the alignment and movement of the fibers in the concrete mass.

Ein geeigneter Impulsgeber für Elektromagnete, die die ferromagnetischen Fasern in Vibration versetzen und ausrichten kann im wesentlichen einen mit Impulsen betriebenen Vollweggleichrichter aufweisen, bei dem die Länge der Impulse und ihr zeitlicher Abstand veränderbar ist. Ferner ist es auch möglich, die Fasern mittels einer mit Wechselstrom betriebenen Magnetspule in Vibration zu versetzen.A suitable pulse generator for electromagnets, which are ferromagnetic Vibrating and aligning fibers can essentially be one with pulses operated full-wave rectifier, in which the length of the pulses and her time interval is changeable. It is also possible to use the fibers to vibrate an alternating current operated solenoid.

Nach der Erfindung kann sich die Polarität des magnetischen Feldes mit einer Frequenz ändern, deren Größe von der Masse und Länge der Fasern abhängt. Auf diese Weise wird eine Vibration der Fasern erzielt, die die Viskosität des Betons beeinflußt und die Ausrichtung und Verschiebung der Fasern in der Betonmasse erleichtert. Es ist auch möglich, mehrere Magnetfelder zu überlagern, um eine starke Wirkung bei der Ausrichtung der Fasern in komplizierten Bauteilen zu erzielen.According to the invention, the polarity of the magnetic field change at a frequency the size of which depends on the mass and length of the fibers. In this way a vibration of the fibers is achieved, which increases the viscosity of the concrete affects and facilitates the alignment and displacement of the fibers in the concrete mass. It is also possible to superimpose several magnetic fields to create a powerful effect when aligning the fibers in complex components.

Das zur Ausrichtung oder Verschiebung der Fasern erforderliche Magnetfeld kann im Prinzip mittels Elektromagneten oder Dauermagneten ausgebildet werden. Eine ausführlichere Beschreibung einer besonders einfachen Art der elektromagnetischen Faserausrichtung wird nachstehend beschrieben.The magnetic field required to align or move the fibers can in principle be formed by means of electromagnets or permanent magnets. One more detailed description of a particularly simple type of electromagnetic Fiber orientation is described below.

Formt man einen Draht zu einer Spule, dann zeigt sich, daß die Feld- oder Kraftlinien längs der Seiten der Spule zusammenwirken. Die Folge ist eine Gruppe von Feldlinien, die an den Spulenenden ein- bzw. austreten und sich durch die umgebende Luft erstrecken. Mit anderen Worten, die Feldlinienverteilung entspricht der eines stabförmigen Dauermagneten. Die Magnetfeldstärke ist proportional dem in der Spule fließenden Strom und ihrer Windungszahldichte. In der Praxis benutzt man daher häufig die Amperewindungszahl pro Längeneinheit zur Angabe der Feldstärke.Forming a wire into a coil shows that the field or lines of force interacting along the sides of the coil. The result is a group of field lines that enter or exit at the coil ends and run through the surrounding ones Air stretch. In other words, the field line distribution corresponds to that of one rod-shaped permanent magnets. The magnetic field strength is proportional to that in the coil flowing current and its number of turns density. In practice, therefore, they are often used the number of ampere turns per unit of length to indicate the field strength.

Zur Ausrichtung der Fasern in Pfeilern, Platten, Balken, Rohren usw. aus Beton können verschieden große Spulen verwendet werden.For aligning the fibers in pillars, plates, beams, pipes, etc. Concrete spools of different sizes can be used.

Um eine schnelle und wirksame Ausrichtung zu erzielen, sollten Spulen in einer Größenordnung von 1000 Amperewindungen verwendet werden.For quick and effective alignment, coils should be used on the order of 1000 ampere-turns can be used.

Die Vorteile der Vibration kommen nur voll zur Geltung, wenn die Konsistenz und der Wassergehalt dem Verfahren und den Möglichkeiten entsprechend gewählt werden.The benefits of vibration only come into their own when the consistency and the water content can be selected according to the process and the possibilities.

Die Wirkung eines Vibrators im Beton hängt sowohl von den Frequenzen als auch der Höhe der Amplituden ab. Die Vibrationsbewegungsbeschleunigung, die eine Funktion des Produkts (Frequenz)2 x (Amplitude) ist, wird häufig als Maß für die Vibrationsintensitäten verwendet.The effect of a vibrator in concrete depends on both the frequencies as well as the level of the amplitudes. The vibratory motion acceleration that a function of the product (frequency) 2 x (amplitude) is often used as a measure of the vibration intensities used.

Die besten Ergebnisse wurden mittels einer Kombination aus einer herkömmlichen und einer elektrischen Vibration erzielt.The best results have been achieved using a combination of a conventional one and electrical vibration.

Der in der Praxis gewählte Fasergehalt des Faserbetons ist verhältnismäßig gering. Im allgemeinen liegt er nur bei 1 - 3 Volumenprozent, so daß er nicht in der Lage ist, die gesamte Betonmasse in Bewegung zu versetzen, wenn normale Konsistenzen gewählt werden. Die Wirkung der herkömmlichen Vibration hängt ab von ihrer Frequenz oder Amplitude oder der Beschleunigung der Vibrationsbewegung - (Frequenz)2 x (Amplitude). Bei einer bestimmten Betonkonsistenz muß eine bestimmte Minimalbeschleunigung des Vibrators erreicht werden, um den Beton zu konvertieren und eine hinreichende Festigkeit zu erzielen. Die Minimalbeschleunigung hängt von der Konsistenz des Betons und den Abmessungen der Form ab. Ein erdfeuchter Beton benötigt etwa 5 g, während ein elastischer bis harter Beton bei einer Beschleunigung von 1 - 2 g konvertiert wird.The fiber content of the fiber concrete selected in practice is proportional small amount. In general it is only 1 - 3 percent by volume, so that it is not in is able to set the entire mass of concrete in motion if normal consistencies to get voted. The effect of conventional vibration depends on its frequency or amplitude or the acceleration of the vibratory movement - (frequency) 2 x (amplitude). With a certain concrete consistency, a certain minimum acceleration of the Vibrators can be achieved to convert the concrete and provide sufficient strength to achieve. The minimum acceleration depends on the consistency of the concrete and the Dimensions of the shape. An earth-moist concrete needs about 5 g, while an elastic one until hard concrete is converted at an acceleration of 1 - 2 g.

Es ist günstig, wenn sowohl die Frequenz als auch die Amplitude bei einem idealen Vibrator in Abhängigkeit von der Konsistenz des Betons und den Abmessungen der Form veränderbar ist. Bei einer Tischviition lassen sich völlig zufriedenstellende und im-wesentlichen vergleichbare Schwingungsergebnisse z. B. mit Frequenzen von 3000 bis 9000 Schwingungen pro Minute und Amplituden von mehr als 0,05 mm die,us einem verhältnismäßig großen Bereich ausgewählt sind,/In einigen Fällen lag die günstigste Frequenz auch in der Größenordnung von 18000.It is beneficial if both the frequency and the amplitude are at an ideal vibrator depending on the consistency of the concrete and the dimensions the shape is changeable. A table viition can be completely satisfactory and substantially comparable vibration results z. B. with Frequencies from 3000 to 9000 vibrations per minute and amplitudes of more than 0.05 mm selected from a relatively wide range / in some Cases, the most favorable frequency was also in the order of 18,000.

Ein Magnetfeld mit sich ändernder Amplitude (Feldstärke) und Frequenz läßt sich mittels mehrerer Elektromagnete ausbilden.A magnetic field with changing amplitude (field strength) and frequency can be formed by means of several electromagnets.

Das Magnetfeld kann auch über die Form geführt werden, in die der Faserbeton gegossen wurde, wobei diese Form auf einem herkömmlichen Vibrationstisch (Rütteltisch) angeordnet werden kann.The magnetic field can also be guided over the shape in which the Fiber concrete was poured, this form being on a conventional vibrating table (Vibrating table) can be arranged.

Der Vibrationstisch und der Magnet können auch zu einer Einheit ausgebildet sein.The vibration table and the magnet can also be formed into a unit be.

Die Faserausrichtung kann auch durch Drehen der Magnete und durch eine unsymmetrische Amplitude beeinflußt werden.The fiber alignment can also be done by rotating the magnets and by an asymmetrical amplitude can be influenced.

Die Fasern können unmittelbar nach dem Gießen mit der Betonmasse vermischt oder auf der Oberseite des Betons zugesetzt werden.The fibers can be mixed with the concrete mass immediately after pouring or added on top of the concrete.

Stattdessen können die Fasern auch vor dem Einfüllen des Betons in der Form angeordnet werden.Instead, the fibers can also be put in before the concrete is poured the shape can be arranged.

Die Fasern können also mittels magnetischer Felder und Vibration in den Beton eingearbeitet, darin verschoben und ausgerichtet werden. Von besonderem Interesse ist die Tatsache, daß die Fasern von der Oberfläche aus nach innen in den Beton verlagert und auf diese Weise daran gehindert werden können, die Betonoberfläche aufgrund einer Korrosion zu verfärben.The fibers can be moved in by means of magnetic fields and vibration incorporated into the concrete, moved and aligned in it. Of special Interest is the fact that the fibers move inwards from the surface the concrete can be displaced and in this way prevented from hitting the concrete surface to discolor due to corrosion.

Ferner ist es möglich, die Fasern mit kleinen, kurzen Stahlstangen oder mit einer herkömmlichen Bewehrung (Eisen oder Maschendrahtbewehrung) zu kombinieren und auf diese Weise ein Zusammenwirken zwischen den guten Eigenschaften der Fasern und der anderen Bewehrung zu erzielen.It is also possible to cut the fibers with small, short steel rods or to combine with conventional reinforcement (iron or wire mesh reinforcement) and in this way a co-operation between the good properties of the fibers and the other reinforcement.

Die erfindungsgemäße Ausrichtung der Fasern wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Fasern in Beton, Fig. 2 die Schnittansicht II - II nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Querschnitt einer horizontalen Anordnung der Magntspule.The alignment of the fibers according to the invention is illustrated below with reference to of an embodiment and the drawings. They show: Fig. 1 shows a cross section through a device for aligning fibers in concrete, FIG. 2 shows the sectional view II - II according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a cross section of a horizontal arrangement of the magnet coil.

Die Faserausrichtung erfolgt mit Hilfe einer Form 1 aus nichtmagnetischem Material, z. B. Schichtholz oder Kunststoff, die mit Faserbeton 2 gefüllt und durch eine Magnetspule 3 hindurch befördert wird, wobei die Form in Vibrationen versetzt wird.The fibers are aligned with the aid of a mold 1 made of non-magnetic Material, e.g. B. plywood or plastic that is filled with fiber concrete 2 and through a solenoid 3 is conveyed therethrough, causing the mold to vibrate will.

Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daß zu beiden Seiten der Magnetspule 3 ein Tischvibrator 4 und 5 angeordnet ist, und die Form 1 mit dem Faserbeton 2 mehrmals, vorzugsweise 4 - 8 mal, durch die Spule hindurch hin- und herbewegt wird.The device is designed so that on both sides of the solenoid 3 a table vibrator 4 and 5 is arranged, and the mold 1 with the fiber concrete 2 several times, preferably 4-8 times, is moved back and forth through the coil.

Wenn die Fasern an Stellen verankert werden sollen, die einer besonderen Beanspruchung unterliegen, wird die Geschwindigkeit der Beförderung durch die Spule hindurch verringert, wenn diese Stellen durch die Spule hindurchgehen.When the fibers are to be anchored in places that are special Subject to stress is the speed of conveyance through the spool when these locations pass through the coil.

Das Zusetzen der Fasern zum Betongemisch, das vorzugsweise in eine flache Form gegossen wurde, läßt sich auf folgende Weise durchführen. Die Magnetspule 3, die beispielsweise zwischen zwei Tischvibratoren angeordnet ist, wird in eine horizontale Lage gedreht, so daß die Spulenachse und die Magnetfeldlinien vertikal gerichtet sind, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.Adding the fibers to the concrete mix, preferably in a flat shape can be performed in the following manner. The solenoid 3, which is arranged between two table vibrators, for example, is converted into a rotated horizontal position so that the coil axis and the magnetic field lines are vertical are directed, as shown in FIG.

Die Fasern werden oben auf dem Beton angeordnet, und wenn Strom durch die Magentspule 3 geleitet und die Form 1 in Vibration versetzt wird, werden die Fasern mehr oder weniger vertikal in den Beton 2 gezogen. Durch Drehen des Magneten in Bezug auf die horizontale Ebene werden die Fasern unter einem schrägen Winkel in den Beton gezogen. Die Fasern werden daher entsprechend der obigen Beschreibung ausgerichtet, wobei die Form durch eine vertikale Magnetspule gezogen wird, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.The fibers are placed on top of the concrete, and when electricity passes through the magnet coil 3 is passed and the mold 1 is vibrated, the Fibers drawn more or less vertically into the concrete 2. By turning the magnet With respect to the horizontal plane, the fibers are under an oblique angle pulled into the concrete. The fibers are therefore as described above aligned with the mold being pulled by a vertical solenoid, like it is shown in FIG.

Gewünschtenfalls kann eine endgültige Verdichtung nach der magnetischen Ausrichtung allein durch die Vibration (Rütteln) erfolgen.If desired, a final compaction after the magnetic Alignment is done solely by vibration (shaking).

Prinzipiell läßt sich eine Magnetspule mit beliebigen Abmessungen wickeln, so daß auch die Abmessungen des Betonteils beliebig sind. Die magnetische Ausrichtung wurde bisher mit Erfolg bei Probenkörpern mit einer Dicke von bis zu 40 mm durchgeführt.In principle, a magnet coil can have any dimensions wrap so that the dimensions of the concrete part are arbitrary. The magnetic Alignment has heretofore been successful on specimens up to in thickness 40 mm carried out.

Beispiel Zusammensetzung des Gemisches: Wasser/Zement/Sand 0,5 : 1,0 : 2,3 Zuschlagkorngröße O - 2 mm Fasergehalt 1,5 Volumenprozent Spule: Anzahl der Windungen 1000 Stromstärke 8 Ampere Vibration während der Faserausrichtung: Frequenz 3000 Schwingungen/min.Example Composition of the mixture: water / cement / sand 0.5: 1.0 : 2.3 aggregate grain size O - 2 mm fiber content 1.5 volume percent Spool: number of Turns 1000 amperage 8 amps Vibration during fiber alignment: frequency 3000 vibrations / min.

Amplitude 0,5 mm Vibrationen während der endgültigen Verdichtung: Frequenz 4500 Schwingungen/min. Amplitude 0.5 mm vibrations during final compaction: Frequency 4500 oscillations / min.

Amplitude 0,2 mm. Amplitude 0.2 mm.

Die Dauer der magnetischen Ausrichtung betrug 15 Sekunden, und der 36 cm lange Probenkörper wurde sechsmal durch die Spule hindurch hin- und herbewegt.The magnetic alignment time was 15 seconds and the 36 cm long specimens were moved back and forth through the coil six times.

Ferner wurden Untersuchungen mit verschiedenen Faserabmessungen und Probendicken sowohl mit als auch ohne Ausrichtung der Fasern ausgeführt und die Biege- und Stoßfestigkeiten gemessen. Die Meßergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt: Faserart Dicke Biegefestigkeit Stoßfestigkeit Länge/ der MN/m KJ/m Durchmesser Probe Ausgericht. Ausgericht Unausgericht. Ausgericht.Furthermore, investigations with different fiber dimensions and Sample thicknesses carried out both with and without alignment of the fibers and the Bending and impact strengths measured. The measurement results are in the following Table compiled: Type of fiber Thickness Flexural strength Impact resistance Length / der MN / m KJ / m diameter sample alignment. Alignment misalignment. Alignment.

25/0,38 mm 10 mm 9,1 25,7 11 19 20 » 7,5 21,0 16 31 25/0,25 mm 10 " 10,2 21,6 16 30 Gegebenenfalls können die Bewehrungsfasern einer Korrosion ausgesetzt sein, entweder durch das umgebende Material oder durch verschiedene korrosive Substanzen, die aus der Umgebung in das bewehrte Material hineindiffundieren. Beispiele hierfür sind Stahlfasern in Betonbauteilen, in die Wasser durch die Poren oder Mikrorisse des Betons eindringen kann. In diesen Fällen ist es zwar möglich, korrosionsfeste Fasern zu verwenden, z. B.25 / 0.38 mm 10 mm 9.1 25.7 11 19 20 »7.5 21.0 16 31 25 / 0.25 mm 10 "10.2 21.6 16 30 If necessary, the reinforcing fibers can be exposed to corrosion either by the surrounding material or by various corrosive substances, which diffuse from the environment into the reinforced material. Examples of this are steel fibers in concrete components into which water penetrates pores or microcracks the concrete can penetrate. In these cases it is possible to be corrosion-resistant To use fibers, e.g. B.

Fasern aus rostfreiem Stahl. Dies ist jedoch eine kostspielige Lösung.Stainless steel fibers. However, this is an expensive solution.

Dagegen ist es auch möglich, die Fasern mit einem korrosionsbeständigen Überzug zu versehen. So können beispielsweise herkömmliche Stahlfasern mit einem korrosionsbeständigen Kunststoffüberzug versehen oder kauterisiert oder mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden, z. B. durch herkömmliches Galvanisieren.On the other hand, it is also possible to treat the fibers with a corrosion-resistant To provide coating. For example, conventional steel fibers can be combined with a corrosion-resistant plastic coating or cauterized or with a thin metal layer are coated, e.g. B. by conventional electroplating.

Eine einfache Art der Ausbildung dieses Schutzes, der normalen Beanspruchungen standhält, besteht darin, die Fasern zu besprühen mit oder einzutauchen in einer Lösung, Emulsion oder Kunststoffschmelze, die gewünschtenfalls mit einem Korrosions-Inhibitor versehen sein kann. Bei Verwendung eines plastischen Kunststoffs, der mit dem Material befeuchtet bzw. benetzt wird, das bewehrt werden soll, ergibt sich keine Beeinträchtigung der Festigkeitswerte der fertigen Bauteile.A simple way of training this protection for normal stresses withstands, consists in spraying or immersing the fibers in one Solution, emulsion or plastic melt, if desired with a corrosion inhibitor Mistake can be. When using a plastic that is moistened with the material or is wetted that is to be reinforced, there is no impairment of the Strength values of the finished components.

Weiter ist es auch möglich, andere Materialien, z. B. plastische Kunstsbffe, mittels ferromagnetischer Fasern in der gleichen Weise wie Beton zu bewehren. So läßt sich durch Bewehrung von Polyesterkunststoffen mit Stahlfasern und deren Ausrichtung durch Magnetfelder eine wesentlich größere Festigkeit als bei herkömmlichen glasfaserbewehrten Bauteilen, in denen die Fasern mehr oder weniger willkürlich angeordnet sind, erzielen. Ferner läßt sich auf diese Weise die Herstellung sehr viel schneller als bei der herkömmlichen Bewehrung mittels Glasfasern ausführen, und es sind wesentlich weniger Glasfasern erforderlich, um die gleiche oder eine größere Festigkeit der Bauteile zu erzielen. So kann beispielsweise die Herstellung von Kunststoff-Kraftfahrzeugchassis im Vergleich zu derzeitigen Blech- Bauteilen konkurrenzfähig werden, wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird.It is also possible to use other materials, e.g. B. plastic art monkeys, reinforced with ferromagnetic fibers in the same way as concrete. So can be achieved by reinforcing polyester plastics with steel fibers and their alignment due to magnetic fields a much greater strength than with conventional glass fiber reinforced ones Components in which the fibers are arranged more or less randomly achieve. Furthermore, the production can be much faster than in this way conventional reinforcement using glass fibers, and there are considerably less Glass fibers required to have the same or greater strength of the components to achieve. For example, the manufacture of plastic motor vehicle chassis Compared to current sheet metal components are competitive when the invention Procedure is applied.

Durch Anwendung elektrostatischer Felder können andere Fasern als ferromagnetische Fasern, z. B. Kohlefasern, die eine sehr große Festigkeit aufweisen, ausgerichtet werden. Vorversuche mit Borfasern und Fasern aus anderen halbleitenden Materialien hatten vielversprechende Ergebnisse.By applying electrostatic fields, fibers other than ferromagnetic fibers, e.g. B. carbon fibers, which have a very high strength, be aligned. Preliminary tests with boron fibers and fibers from other semiconducting Materials had promising results.

Claims

Method for reinforcing an uncured, soft U material with ferromagnetic or electrically conductive fibers, characterized in that that the fibers in the non-hardened, soft material by means of electrical Force fields are shifted and aligned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fibers by aligning the lines of force of the field in the desired direction be aligned.

3. The method according to claim 1, characterized in that the polarity of the field is changed at a frequency that affects the fibers and the casting compound is adapted.

4. The method according to claim 1, characterized in that the fibers be mixed into the casting compound.

5. The method according to claim 1, characterized in that the magnetic Alignment is combined with a conventional vibration.

6. The method according to claim 5, characterized in that the fibers be placed before the application of the vibration under the casting compound or immediately applied to the surface of the casting compound after casting and incorporated into the compound and aligned under the influence of a magnetic force field.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that the fibers are concentrated in specially exposed areas, which by a Calculation of the anticipated stress can be determined.

8. The method according to claim 1, characterized in that the soft The material is a cement material and the reinforcement is made using steel fibers.

9. The method according to claim 8, characterized in that the fibers be provided with a corrosion-resistant protective coating before mixing.

10. The method according to claim 1, characterized in that the soft The material is plastic and the reinforcement is made using steel fibers.

11. The method according to claim 10, characterized in that the plastic is a polyester plastic.

12. The method according to claim 10, characterized in that the fibers Are carbon fibers or graphite fibers.

13. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 12, characterized in that a container (1) for receiving the uncured, soft material is assigned to an electric force field generator (3) in such a way that that the container (1) is in the electric force field.

14. Apparatus according to claim 13, characterized in that between Container (1) and force field generator (3) a relative movement can be carried out.

15. Apparatus according to claim 13 or claim 14, characterized in that that the container (1) is surrounded by a magnetic coil (3).

16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized in that that the container (1) is arranged on a vibrating table (4, 5).

L e r s e i t e