DE3139904A1 - "gegossene elemente aus faserbewehrtem zementmaterial" - Google Patents

"gegossene elemente aus faserbewehrtem zementmaterial"

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DE3139904A1 DE19813139904 DE3139904A DE3139904A1 DE 3139904 A1 DE3139904 A1 DE 3139904A1 DE 19813139904 DE19813139904 DE 19813139904 DE 3139904 A DE3139904 A DE 3139904A DE 3139904 A1 DE3139904 A1 DE 3139904A1
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Description

Gegossene Elemente aus faserbewehrtem Zementmaterial
Die vorliegende Erfindung betrifft anorganische zementhaltige .(" cementation s") Bauelemente wie Betonträger oder Gipsgußstücke und insbesondere Konstruktionselemente dieser Art, die durch vorgeformte Formelemente aus Kohle- oder Graphitfasern verstärkt bzw. bewehrt sind.
Man verstärkt Portlandzementbeton gemeinhin mit Stahlstäben, die dem Produkt die erforderliche Steife, Schlagfestigkeit und Belastungseigensehafton erteilen. Eü iüL auch bekannt (ÜS-PS 4 199 366), zementhaltigen Substraten verschiedene Natur- und Kunstfasern beizugeben. Betonansätzen hat man vor dem Gießen Naturfasern wie Baumwolle, Jute, Sisal, Hanf und Wolle beigemischt, desgleichen Kunstfasern beispielsweise aus Kunstseite, Nylon, Polyester, Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril (PAN), Polyvinylchlorid, Polyäthylen und verschiedene andere Fasern beispielsweise aus Glas, Kohle und Metallcarbiden. Weiterhin ist bekannt, verschiedene Faserverstärkungen für zementhaltige Elemente anderer Art beizugeben - beispielsweise Gipsgieß stücke auf der Grundlage der Hemihydrate von Calciumsulfaten, Oder Magnesiumoxid bzw. -chlorid, Kalk und anderen anorga-
3ö nischen zementhaltigen Mischungen.
Die meisten oben erwähnten Natur- und Kunstfasern verlieren mit der Zeit einen Teil ihrer verstärkenden Eigenschaften, während sie dem alkalischen Einfluß des freien Kalks im Portlandzementbeton ausgesetzt sind; dies gilt sogar für Glasfasern. Was den Bewehrungsstahl anbetrifft, muß man ihn innerhalb eines Portlandzementbetons gut isolieren, damit Luft und Feuchtigkeit ihn nicht übermäßig korrodieren können. Die bei der Korrosion von Stahl entstehenden Produkte haben eine niedrigere Dichte als Stahl und dehnen sich bei IQ der Entstehung so stark aus, daß der Beton aufbrechen kann. Man kann also die Stahl-Bewehrungselemente nicht nahe an der Oberfläche anordnen, da sonst Oberflächenrisse erscheinen und die Güte des Betons verringern.
Während regellos gerichtete Fasern nach dem Stand der Technik zur Zähigkeit und zum Ermüdungswiderstand des Betonelements beitragen, muß man sie in ziemlich großen Mengen einsetzen (typischerweise mehr als 3 Gew.-%), damit man eine wesentliche Verbesserung erreicht. Hat man die Fasern in solchen Mengen zugegeben und mit den vorhandenen mechanischen Mischern im Ansatz zufallsverteilt, ist dieser bereits so .stark eingedickt, daß mehr Energie erforderlich ist und die Wahrscheinlichkeit von l.ul ^Einschlüssen slroiul:. Während also die Zugabe von Fasern auf diese Weise die Zähigkeit des Betons verbessert, muß man langfristig eine Schwächung des Widerstands des Betons gegen Umwelteinflüsse infolge von Lufteinschlüssen hinnehmen.
Die mit Kohle- und Graphitfasern verstärkten Elemente nach der vorliegenden Erfindung sind frei von den oben erwähnten Nachteilen des Standes der Technik. Es sind verschiedene Kombinationen von Kohle- und/oder Graphitfasern gefunden worden, die, wenn in einer bestimmten Anordnung in zementhaltigen Bauelementen verwendet, nicht nur als Ersatz für 3b Eisen- und Stahlbewehrungsstäbe dienen können, sondern auch hinsichtlich der Langlebigkeit sowie der Versteifung und Verstärkung von zementhaltigen Elementen anderen Fasern überlegen sind.
Im Gegensatz zu Bewehrungsstäben aus Stahl kann man die vororientierten ("predisposed") Kohle- und Graphitfasern, die chemisch insert sind, nahe an die Oberfläche heranbringen bzw. relativ zum Querschnitt des Portlandzementbetonteils so anordnen, daß sie am wirksamsten zur Steife und Dauerhaftigkeit des Bauteils beitragen, ohne dabei zu oxidieren oder andere nachteilige chemische Reaktionen einzugehen .
Die Vororientierung der Kohle- und Graphitfasern erlaubt, größere Fasermengen in ein zementhaltiges Bauteil aufzunehmen; auf diese Weise läßt die Steife des Bauteils sich erheblich erhöhen.
Die Kohle- und Graphitfaser läßt sich als einzige oder vorherrschende Faser in einem zementhaltigen Bauteil vorsehen. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, Hybride von Kohle- und/oder Graphitfasern mit Glasfasern und/oder Kunstfasern (beispielsweise Aramiden) und/oder Siliziumcarbidfasern anzuwenden.
Die Kohle- und Graphitfasern sind im Handel als Fäden oder Seile aus 600 bis 10000 kurzen Stapelfasern erhältlieh, in denen die einzelnen Fasern einen Durchmesser im Bereich von 7 bis 11 μπι haben. Nach der vorliegenden Erfindung werden diese zu Zwischenstoffen verarbeitet, die als Verstärkung bzw. Bewehrung eingesetzt werden. Repräsentative Formen dieser Zwischenstoffe aus vororientierten Kohle- und Graphitfasern sind einfach gerichtete Bänder, in denen die
Fasern flach ausgelegt oder zu Schnüren verdrillt und mit einem geeigneten Bindemittel bzw. Harz in der Sollage gehalten werden, sowie harzgetränkte Gewebe, einfach gerichtete Bänder oder Gewebe auf einem chemisch widerstandsfähigen Kern geringer Dichte, oder gehärtete Kohle- oder Graphitbänder, die mit Kunstharzen getränkt und um Bewehrungsstähle herumgelegt bzw. auf sie aufgetragen sind.
-δ-Einige dieser Zwischenprodukte sind außerdem gut geeignet für Modifikationen, um Bereiche größerer Dicke oder andere Verankerungsmittel darzustellen, mit denen die Verbindung zum zementhaltigen Bauteil verbessert werden soll. Diese Zwischenmaterialien können gemeinsam mit dem Portlandzementbeton oder einem anderen zementhaltigen System vergossen werden, indem man sie der Aufschlämmung zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Abbinden zugibt. Man erhält so die Gußteile nach der vorliegenden Erfindung.
In einer Ausführungsform kann die Erfindung die Form einfach gerichteter Bänder aus zusammengefaßten, im wesentlichen einfach gerichteten Kohle- oder Graphitfasern annehmen, bei denen die Fasern flach ausgelegt, zu flachen Bögen larniniert und mit einem Kunstharzbinder wie Epoxy- oder Polyesterharz ausgehärtet werden. Das resultierende Verbundmaterial wird dann an der gewünschten Stelle durch Abbinden einer zementhaltigen Aufschlämmung der gewünschten Art (beispielsweise Gipsmörtel), in die es eingebettet ist, festgelegt. Mit Pultrusionsverfahren kann man außerdem verschiedene Formen aus orientierten Kohle- und Grapyitfasern und gehärteten Harzmatrixmaterialien herstellen.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann man Gewebe aus Kohle- und Graphitfasern mit Kunstharzbindemitteln zu Verbundstrukturen konsolidieren. Ein wärmegehärtetes Material wie beispielsweise Epoxy-, Polyimid-, Polyester- oder Phenolharz, Silicon oder dergleichen läßt sich verwenden. Die Kunstharzbindemittel können thermoplastisch wie Polysulfön, Polystyrol, Polyvinylfluorid, Polyvinylchlorid oder Polyphenylensulfid sein. In diesen Fällen handelt es sich bei dem resultierenden Zwischenprodukt um einen Verbund von Bindemittel und Fasern, bei dem der Volumenanteil der Fasern größer als 30 % ist; 50 bis 65 % sind vorzuziehen. a^ In beiden Fällen ist die Konzentration der Fasern weit höher als sich erreichen läßt, indem man beispielsweise lockere Fasern in Portlandzementbeton mechanisch einmischt.
Das Harz selbst sollte nach seiner Widerstandsfähigkeit gegen Umgebungseinflüsse gewählt werden, denen die Aufschlämmung und der interessierende bewehrte Bauteil ausgesetzt sind. Beispielsweise kann man, will man eine Portlandzementbetonstruktur bewehren, Kohle- oder Graphitfasern in Form eines vorgeformten Zwischenprodukts mit einem Bindemittel aus einem amingehärteten Diglycidyläther von Bisphenol A (Epoxyharz) einsetzen.
In einer weiteren Ausführungsform lassen die Kohle- oder Graphitfasern sich in Form von Geweben anordnen, die man dann mit einem geeigneten Harz in einem ausreichenden Volumen tränkt, das nach dem Aushärten die Integrität der Fasern und ihre Ausrichtung aufrechterhält. Derartige Gewebe lassen sich so anlegen, daß man für das Endprodukt eine Faserorientierung erhält, mit der man im Verbund den gewünschten Elastizitätsmodul sowie auch den gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizienten erhält. Die harzgetränkten Kohle- oder Graphitfaserprodukte kann man zu Bändern oder anderen geometrischen Formen aufschneiden; desgleichen kann man geeignete dreidimensionale Strukturen lagenweise herstellen und clnnn mit Wärme und Druck zu den qewünschtun Bewehrungselementen ki3nsol.id1ort.M-i. Diet;«· Kpr ma Lücke aus einer oder mehreren Lagen sind als Einlagen für Portlandzementbeton gut geeignet. Die Könstruktionsanforderungen bestimmen dann die Faserverteilung, die Festigkeit und die Ausdehnungsbeiwerte im Vergleich zu einem gegebenenfalls stahlbewehrten Portlandzementbeton.
Verwendet man beispielsweise einen Verbund aus hochfestem Epoxyharz und Fasern mit mehr als 50 % (vorzugsweise 80 %) einfach gerichteter Graphitfasern und gewebten Graphitfasern, die unter beispielsweise 45° bis 80° zu den einfach gerichteten Fasern gelegt sind (vorzugsweise 10 bis 20 %
3^ mit 45" b i i; 50°), int er. nu'kj 1. i c h, einen Verbund mit einem Elastizitätsmodul von 12600 kp/mm2 (18.000.000 psi) und einem linearen Ausdehnungsbeiwert von 4 bis 7 um pro Milli-
meter Länge und Grad Celsius zu erreichen; dieser Wert liegt innerhalb des Bereiches für Portlandzementbeton. Sind für den Verbund ein niedrigerer Ausdehnungsbeiwert sowie ein höherer Elastizitätsmodul gefordert, würde man einen höheren Anteil von einfach gerichteten Fasern vorsehen. Bei einem sehr niedrigen Warmeausdehnungsbeiwert im Graphitverbund kann man weitere statische Vorteile in das Betonbauwerk "einkonstruieren".
!0 In einer weiteren Ausführungsform ordnet man einfach gerichtete Kohle- oder Graphitfasern bzw. ein Gewebetuch aus diesen auf einem chemisch widerstandsfähigen Kern niedriger Dichte beispielsweise aus Polystyrol schaum an. Man erhält so ein Zwischenprodukt,das in eine Portlandzementbetonaufschlämmung an gewünschter Stelle aufgenommen werden kann und nach dem Abbinden ein gewünschtes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ergibt. Einlagen aus gehärtetem einfach gerichtetem Graphitband (0,15 bis 0,3 mm (6-12 mils) auf einem 3 mm (1/8 in.) starken Polyurethankern ergeben in einem 12,7 mm (1/2 in.) Gipsguß eine zehnfache Erhöhung der Biegefestigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform bringt man gehärtete Kohle- oder Graphitbänder auf Bewehrungsstahl auf, um ihn örtlich zu verstärken. Zusätzlich bewirkt die Fasereinlage eine Verstärkung des Betons, die der Stahlkorrosion entgegenwirkt. Wenn, wie in diesem Fall, der Stahl, nicht der Kohle- oder Graphitverbund dem Beton Steife und Festigkeit erteilt, hält das Faserverbündmaterial die Integrität des Portlandzementbetons aufrecht und stellt eine zusätzliche Feuchtigkeitssperre dar.
In einer weiteren Ausführungsform kann man das Profil der vororientierten Kohle- oder Graphitfasern beispielsweise mit Knoten, Querschnittserweiterungen oder anderen Verankerungsformen verändern, um die mechanische Festlegung im Portlandzementbeton beim Kontakt mit der halbflüssigen Auf-
schlämmung zu unterstützen. Auf diese Weise erhält man in den gewünschten Bereichen des Betons eine Abmessungssteu- erhxng "bzw. eine gewünschte Zug- oder Druckbe las tuna. Mit der Verfügbarkeit von Verbundeinlagen, die dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Betons angepaßt sind oder zu dessen Veränderung dienen, erhält man erhebliche konstruktive Vorteile.
Schließlich wählt man nach einer Ausführungsform der Erfindung Graphitfasern mit hohem Elastizitätsmodul, wie sie beispielsweise aus PAN oder Pech hergestellt werden können. Sie zeigen Elastizitätsmodule im Bereich von 1470 bis 7100 kp/mm2 (20 - 100 Millionen psi). Diese Fasern werden zu einer Zwischenstruktur der gewünschten Gestalt zusammengefügt - beispielsweise einer Stabstruktur, in der die Fasern in einem geeigneten Harz vorliegen, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient etwa dem von Portlandzementbeton entspricht. Kohle- oder Graphitfasern mit den höchsten Elastizitätsmodulen besitzen in ihrer Achsrichtung einen geringfügig negativen Ausdehnungskoeffizient und die stabartige Zwischenstruktur stellt eine Bewehrung dar, deren Wärmeausdehnungskoeffizient sehr ähnlich ist. Die Erfindung erbringt also eine Bewehrung, mit der man einen weit höheren Elastizitätsmodul als den von Stahl (2100 kp/mm2 (30 millionpsi) bei erheblicher Gewichtsersparnis erhält, desgleichen Festigkeitsvorteile; gegenüber Stahl, die die höheren Kosten für die einzusetzenden Graphitfasern mehr als wettmachen.
Die Erfindung ist oben an beispielhaften Ausführungsformen erläutert worden; sie läßt sich jedoch auch in zahlreichen Varianten ausführen und anwenden. Desgleichen sollen die hier gewählten Ausdrücke nur zurErläuterung dienen, die Erfindung jedoch nicht einschränken. Der in den Ansprüchen gewählte Ausdruck "Kohlefasern" umfaßt beispielsweise auch Graphit, der unter weiterer Wärmebehandlung bei sehr hohen Temperaturen vorbereitet worden ist.

Claims (1)

1753 North Allen Avenue, Glendale, California 91 201, V.St.A.
Patent ansprüche
'1^ Gehärtete Struktur, gekennzeichnet durch ein gebundenes ("coalesced") zementhaltiges Material sowie eine in diesem angeordnete vorgeformte Verbundbewehrung, die einen diskreten Teil des Querschnitts der Struktur einnimmt, wobei die Bewehrung aus einer Vielzahl in im wesentlichen einer Richtung ausgerichtet zusammengefaßter Kohlefasern sowie einem gehärteten Bindemittel besteht, das die zusammengefaßten Fasern hält, und die Verbundbewehrung einen Wärmeausdehnungskoeffizienten vorbestimmter Höhe relativ zum Wärmeausdehnungskoeffizienten des gebundenen zementhaltigen Materials hat.
2, Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Kunstharz ist.
3. Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz und die Fasern eine Bewehrung darstellen, die zu mindestens 30 Vol.-% aus den Fasern besteht.
4. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengefaßten Fasern Teil eines Gewebes mit Kohlefasern darstellen, die die einfach gerichteten Fasern kreuzen.
5. Struktur nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stahlstange, um die herum die Fasern in deren Längsrichtung angeordnet sind.
6. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Graphitfasern mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von 1470 bis 7100 kp/mm2 (20 - 100 million psi) sind.
7. Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gebundene Material und die Bewehrung im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben.
8. Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß . das gebundene Material Portlandzementbeton ist und die Graphitfasern zu einer im wesentlichen zylindrischen stangenförmigen Gestalt zusammengefaßt sind.
9. Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung auch Kohlefasern enthält, die die einfach gerichteten Fasern mit einem Winkel im Bereich von 45 bis 80° kreuzen, wobei die einfach gerichteten Fasern mindestens 50 % des Fasergehalts der Bewehrung ausmachen.
10. Struktur nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen chemisch widerstandsfähigen Kern niedriger Dichte aus Polystyrol oder Polyurethanmaterial, auf dem die Fasern gehärtet und festgelegt sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9090752B2 (en) 2009-07-21 2015-07-28 Andrey Ponomarev Multi-layered carbon nanoparticles of the fulleroid type

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58224711A (ja) * 1982-06-23 1983-12-27 住友金属工業株式会社 セメント積層板の製造方法
GB2130627A (en) * 1982-11-02 1984-06-06 H L & H Timber Products Load support members
EP0223008B1 (de) * 1983-04-19 1990-11-14 Yoshiaki Hattori Gipspulver zur Herstellung von Modellen und Formen und Verfahren zu deren Herstellung
US4714642A (en) * 1983-08-30 1987-12-22 Basf Aktiengesellschaft Carbon fiber multifilamentary tow which is particularly suited for weaving and/or resin impregnation
US4781223A (en) * 1985-06-27 1988-11-01 Basf Aktiengesellschaft Weaving process utilizing multifilamentary carbonaceous yarn bundles
JPS62297265A (ja) * 1986-06-14 1987-12-24 大成建設株式会社 炭素繊維複合高強度耐火物
US5032181A (en) * 1988-04-20 1991-07-16 Chung Deborah D L Carbon fiber reinforced cement concrete composites improved by using chemical agents
US4936939A (en) * 1989-05-05 1990-06-26 Ceracom Technologies, Inc. Fabric-reinforced ceramic matrix composite material
US5700342A (en) * 1993-06-30 1997-12-23 Simmonds Precision Products Inc. Composite enclosure for electronic hardware
JPH0797460A (ja) * 1993-09-28 1995-04-11 Tonen Corp 強化繊維シート及びそれを用いたコンクリート構造物
US6174595B1 (en) 1998-02-13 2001-01-16 James F. Sanders Composites under self-compression
US6099947A (en) * 1998-06-05 2000-08-08 Maeta Techno-Research, Inc. Hybrid material and method of manufacturing the same
MXPA02005688A (es) * 1999-12-08 2004-09-10 Dow Global Technologies Inc Concreto arquitectonico que tiene un polimero de refuerzo y proceso para hacer el mismo.
CA2356724C (en) * 2000-09-06 2009-08-11 George Tunis Wire reinforced thermoplastic coating
US20070193179A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-23 Prolam, Societe En Commandite Wooden laminated floor product to improve strength, water protection and fatigue resistance
US7926524B2 (en) * 2006-10-02 2011-04-19 Prolam, Societe En Commandite Utilization of coloration to improve the detection of “hit or miss” defects when using scanner equipment and an automated saw to remove defects in wood pieces
US20090308010A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Thomas Lam Structural element
FR2948708B1 (fr) * 2009-07-29 2011-08-05 Maisons Naturelles En Beton De Chanvre Procede de fabrication de panneaux avec isolation integree pour la realisation de batiments, panneaux ainsi realises
RU2545226C1 (ru) * 2013-10-16 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" КГАСУ Комплексная добавка для бетонной смеси и способ ее приготовления
RU2627335C2 (ru) * 2016-01-15 2017-08-07 Автономная некоммерческая организация высшего образования "Российский новый университет" (АНО ВО "РосНОУ") Сырьевая смесь для строительных материалов
RU2637246C1 (ru) * 2016-10-12 2017-12-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") Наномодификатор строительных материалов
FR3107279B1 (fr) * 2020-02-16 2023-09-29 Technocarbon Tech France composite de pierre et fibre de carbone ininflammable et résistant au feu

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4133928A (en) * 1972-03-22 1979-01-09 The Governing Council Of The University Of Toronto Fiber reinforcing composites comprising portland cement having embedded therein precombined absorbent and reinforcing fibers
US4067164A (en) * 1975-09-24 1978-01-10 The Dow Chemical Company Composite panels for building constructions
US4229497A (en) * 1977-11-03 1980-10-21 Maso-Therm Corporation Composite module with reinforced shell
US4252588A (en) * 1977-09-19 1981-02-24 Science Applications, Inc. Method for fabricating a reinforced composite

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9090752B2 (en) 2009-07-21 2015-07-28 Andrey Ponomarev Multi-layered carbon nanoparticles of the fulleroid type

Also Published As

Publication number Publication date
FR2491917A1 (fr) 1982-04-16
US4316925A (en) 1982-02-23
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FR2491917B3 (de) 1983-08-12

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