DK152935B - Forstaerkningsfibre for stoebelige materialer. - Google Patents

Description

i

DK 152935 B

Den foreliggende opfindelse angår en forstærkningsfiber for et støbeligt materiale, som for eksempel beton, hvilken fiber er fremstillet af jern ud fra et retliniet, trådformigt legeme og er ved hver ende forsynet med et hoved, hvor i det mindste én tværdimension er 5 større end diameteren for det trådformige legeme.

Ved forstærkning af støbelige materialer med hydraulisk bindemiddel er teknikken til forstærkning af beton ved hjælp af metalliske fibre, som for eksempel korte trådformige elementer af jern, for tiden en almindelig fremgangsmåde; egenskaberne for betonen, der er forstær-10 ket ved hjælp af disse fibre, er for tiden velkendt og flere forskellige typer fiberprodukter, der er beregnet til disse vel specificerede anvendelser, er for tiden tilgængelige.

De forskellige typer fibre er kendetegnet ved deres forstærkningseffekt på det sammensatte materiale, hvilken effekt er frembragt ved 15 deres geometriske og mekaniske egenskaber.

Ideelt vil forstærkningen ved hjælp af fibre medføre en forøgelse af det sammensatte materiales brudenergi i forhold til det uarmerede materiales.

Energi forøgel sen, der er nødvendig for brud, svarer til den energi, 20 som er nødvendig til forlængelse og brud af den fibrøse forstærkning.

Denne forklaring af den fibrøse forstærknings optræden gør det let at forstå nødvendigheden af, at tilvejebringe en fuldkommen fast forbindelse mellem fibrene og det støbelige materiale.

Man kan karakterisere de forskellige typer fibre, der for tiden er 25 tilgængelige, og som er vist i medfølgende tegnings fig. 1-5.

- Lange og rette fibre, således som vist i fig. 1.

- Kun adhæsionsspændingerne, der forekommer langs grænsefladen mellem fibre og form, kan frembringe en forankring af fibren i materialet.

30 Det ses, at det er nødvendigt, at fibrens diameter er mindst 200 gange mindre end dens længde, for at kunne påvirke fibren med et træk til den når en trækspænding i umiddelbar nærhed af dens brudspænding; af praktiske fremstillingsårsager er det udelukket at anvende fibre, som har et sådant geometrisk særpræg.

35 - Lange fibre der er forsynet med kroge ved deres ender.

Tre forskellige kendte typer er vist i fig. 2. Krogenes tilstedeværelse ved enderne gør det muligt, at tilvejebringe fibrens vedhæftning i formen.

Fibrens opførsel afhænger af krogenes holdekraft i formen.

DK 152935 B

2

Det er eksperimentelt konstateret, at uanset krogenes geometri (antal modstillede krumninger, rundingsradius) er den nødvendige energi til deres udretning altid mindre end brudenergien ved trækpåvirkning af fibren; det følger heraf, at fibrene, der er forsynet med kro-5 ge, ofte ikke bliver bragt i en tilstand i umiddelbar nærhed af deres brudstyrke i en revne i formen, men vil være løsnet ved udretning af krogene.

Som konklusion erkendes det, at krogene ved enderne, selv om de i væsentlig grad forbedrer det sammensatte materiales fastholdelseskraft, 10 ikke er tilstrækkelige til at opnå den ideelle fastholdelseskraft.

- Kendte fibre der er forsynet med sinusformede bølgeformer, som er fordelt regelmæssigt langs hele deres længde.

I dette tilfælde er udretningsenergien atter meget mindre end fibrens brudenergi ved træk; antallet af bølgeformer langs en fiber vil 15 ikke kompensere for en krumningsradius, der er for stor til hver bølgeform.

Disse fibre er vist i fig. 3.

- Fibre, der er glatte og rette, og som langs deres længde omfatter udhamrede dele, der ligeledes kan være tilvejebragt ved deres ender.

20 Disse kendte fibre er vist i fig. 4.

I dette tilfælde er vedhæftningen begrænset, da de udhamrede deles kanter er for agressive for materialet.

Således som det er konstateret eksperimentelt vil materialet faktisk kunne overskæres af de udhamrede dele som følge af den skadelige 25 løsgørelse, når fibren er underlagt en trækkraft - Ujævne fibre der er rette eller ikke rette.

Disse kendte fibre er vist i fig. 5.

I dette tilfælde er ruheden og/eller krumningerne utilstrækkelige til at tilvejebringe en vedhæftning.

30 I engelsk patentskrift nr. 1.446.855 angives blandt andet fibre, hvis trådformige legemer er forsynet med bølgeformer, og hvis to ender hver er forsynet med et hoved, der enten er udhamret eller fortykket som et sømhoved men uden rotationssymmetri.

Forstærkningsfibre, der omfatter et ret trådformigt legeme, og som 35 ved hver ende har et sfærisk hoved kendes desuden fra fransk patentskrift nr. 2.370.839 samt fra USA patentskrift nr. 3.684.474. Ingen af disse kendte fibre fungerer fuldt tilfredsstillende. Enten er forankringen utilstrækkelig eller også brækker fibren itu ved punktet for overgangen mellem et hoved og det trådformige legeme, eller også kan 3

DK 152935B

selve det støbelige materiale skades.

Den velbegrundede sammenligning mellem forskellige aktuelt tilgængelige fibre hjælper til en bedre forståelse af det stillede problem: - Tilvejebringelse af en fiber, der vedhæfter fuldkommen til det 5 støbelige materiale, det vil sige som aldrig løsgør sig hverken på grund af selve fibren eller på grund af et brud i det støbelige materiale i nærheden af forankringsstedet.

Med en sådan type fibre er det sammensatte materiales brudenergi den samme som for det uarmerede materiale forøget med den fibrøse for-10 stærknings brudenergi.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe en fiber af den type, som er angivet i indledningen til kravet, og som er beregnet til at forstærke et støbeligt materiale, .for eksempel beton, hvilken fiber aldrig løsner sig herfra hverken på grund af selve 15 fibren eller på grund af et brud i det støbelige materiale i umiddelbar nærhed af forankringen.

Med henblik på opfyldelse af dette formål er forstærkningsfibren ifølge den foreliggende opfindelse særpræget ved, at i det mindste den del af hovedet, som er i kontakt med det trådformige legeme, har form 20 som et omdrejningslegeme, der er afgrænset af en frembringerkurve, hvor vinklen mellem tangenten i hvert af frembringerkurvens punkter og aksen for det trådformige legeme har en værdi mellem 0° og 60°, og at tangentens skæring med aksen altid befinder sig i selve volumenet for hovedets indre del.

25 Med en således fremstillet forstærkningsfiber vil der aldrig opstå en løsgørelse af forstærkningsfibren fra materialet, og forstærkningsfibren vil heller ikke forårsage et brud i materialet i en umiddelbar nærhed af dens forankring i materialet, idet den indre del af hovedet er udformet som et omdrejningslegeme med en "jævn" overgang, hvilket 30 sikre fibrens vedhæftning til materialet, samtidig med at den ikke fremkalder noget brud i materialet, hvilket ville kunne fremkaldes af skarpe overgange, som vil kunne overskære materialet, når fibren er underlagt en trækkraft.

Størrelsen for vinklen mellem tangenten i et hvert punkt på frem-35 bringerkurven og aksen for det trådformige legeme vil for at opnå den ideelle opførsel afhænge af egenskaberne ved det materiale, som udgør fibren.

For eksempel vil jern, for mindre mekanisk styrke, fordre større vinkler for hovedet og vil for større mekanisk styrke fordre mindre 4

DK 152935B

vinkler for hovedet.

De trådformige fibre, som beskrives herefter, kan fremstilles ved anvendelse af flere fremgangsmåder.

Opfindelsen vil herefter blive beskrevet mere detaljeret under 5 henvisning til den medfølgende tegning, hvor fig. 1-5 viser billeder af fibre med kendte udformninger, fig. 6A og 6B viser skematiske billeder af et apparat, der anvendes ved fremstilling af fibre ifølge opfindelsen, fig. 7 et billede af detaljen X i fig. 6A, 10 fig. 8 et billede set forfra af cylinderparret i fig. 6A, fig. 9 et snitbillede gennem detaljen Y i fig. 6B, og fig. 10 et perspektivisk billede af nogle udførelsesformer for fibre ifølge opfindelsen.

I de forskellige figurer vil samme henvisningsbetegnelser betegne 15 identiske elementer.

Således som vist i fig. 6A trækkes den opviklede tråd, der generelt er betegnet med henvisningsbetegnelsen 1, mod et valseapparat 2, der består af et par valsecylindre med spor, der regelmæssigt over deres længde, og som er forsynet med indsnitsmatricer for fibrenes 20 hoveder, for hvilke figurerne 7 og 8 viser et eksempel på en måde til at reducere tråddiameteren af grundmaterialet til diameteren for fibrens trådformige legeme med undtagelse af stillingerne for disse fibres hoveder.

Dette valseapparat 2 tilvejebringer en tråd med en diameter der er 25 mindre end udgangsdiameteren og som med regelmæssige mellemrum er forsynet méd forstørrelser. En overklipningsmekanisme 4 adskiller tråden, for således at opnå halvdele af hver forstørrelse, for således at danne fibrene, der er forsynet med hoveder.

Således som vist i fig. 6B trækkes den opviklede tråd, der gene-30 relt er betegnet med henvisningsbetegnelsen 1, mod et overklipningsapparat, der frembringer rette trådformige elementers 6, der har en kort konstant længde og som kan gribes individuelt, og fastklemmes, således som vist i fig. 9, ved deres ender mellem to matricer, og de ønskede hoveder frembringes ved hjælp af prægestempler i deres nøjagtige form.

35 Således som det fremgår af fig. 10 omfatter fibren 5 et trådfor- migt legeme 6 og ved hver ende af denne et hoved 8 med en større diameter. I det mindste den indre del af hovedet, det vil sige af dette, som er i kontakt med det trådformige legeme 6, har form som et omdrejningslegeme, som er defineret af en frembringerkurve. Tangenten i et-

DK 152935B

s hvert punkt af denne frembringerkurve danner sammen med længdeaksen for det trådformige legeme 6 en vinkel <*, hvis værdi er mellem 0° og 60°. Tangentens skæring med aksen vil altid befinde sig i selve volumenet for nævnte indre del af hovedet.

5 Fig. 10 viser nogle mulige værdier for or som funktion af kontakt punktet mellem tangenten og frembringerkurven.

Ifølge en fremgangsmåde til fremstilling af fibre ifølge opfindelsen vil et trådformigt element med en ubestemt længde og en diameter, der er identisk med den største tværdimension for hovedet, ved passage 10 gennem et par med riller forsynede valsecylindre, hvis riller er forsynet med indbyrdes adskilte indsnit, faktisk undergå en diameterreduktion over hele længden med undtagelse af hovederne, der dannes ved stillingerne for indsnittene, der er udskåret langs valsecylindrenes riller.

15 Det følgende trin i denne fremgangsmåde består i en regelmæssig udskæring af det kontinuert udvalsede trådformige element på en måde så der dannes fibre med en præcis længde, og som er forsynet med et hoved ved hver ende.

En anden fremgangsmåde udføres gennem prægning af en knebel på 20 hver ende af et trådformigt element, der er tilvejebragt uden hoved, og som har en diameter, der er identisk med den for fibrens legeme, hver af hvilke ender fastholdes under prægningen ved hjælp af en matrice, for således at opnå et hoved med ønsket form.

En tredje fremgangsmåde udføres ved dannelse af en dråbeform ved 25 enderne af det trådformige element ved en temperatur i nærheden af grundmaterialets smeltepunkt. Efter denne formgivning kan der følge en hærdning for at forbedre fibrens mekaniske egenskaber.

30 35

Claims (1)

1. DK 152935B PATENTKRAV. Forstærkningsfiber for et støbeligt materiale, som for eksempel beton, hvilken fiber er fremstillet af jern og ud fra et retliniet, trådfor-5 migt legeme (6) og er ved hver ende forsynet med et hoved (8), hvor i det mindste én tværdimension er større end diameteren for det trådfor-mige legeme (6), kendetegnet ved, at i det mindste den del af hovedet (8), som er i kontakt med det trådformige legeme (6), har form som et omdrejningslegeme, der er afgrænset af en frembringerkur-10 ve, hvor vinklen mellem tangenten i hvert af frembringerkurvens punkter og aksen for det trådformige legeme har en værdi mellem 0° og 60°, at tangentens skæring med aksen altid befinder sig i selve volumenet for hovedets (8) indre del. 15 20 25 30 35