NL1030275C2

NL1030275C2 - Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van een vezelversterkt element.

Info

Publication number: NL1030275C2
Application number: NL1030275A
Authority: NL
Inventors: Josephus Cornelis Pet Heerkens; Henricus Clemens Marie Breek
Original assignee: Heijmans Infrastructuur Bv
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-04-27
Also published as: EP1779986A2; EP1779986A3

Description

Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van een vezelversterkt element

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van elementen, in het bijzonder betonelementen, die zijn versterkt met vezels. Het gaat daarbij 5 in het bijzonder om vezels uit een magnetiseerbaar materiaal, zoals staal. Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Duitse octrooiaanvrage 19.750.746. Volgens deze bekende werkwijze wordt een mengsel uit een hydraulisch bindmiddel, zoals bijvoorbeeld beton of mortel, opgenomen in een vormmal. De met het mengsel gevulde vormmal wordt vervolgens door een spoel geleid die bijvoorbeeld een parallel magneetveld op-10 gewekt. Onder invloed van dat parallelle magneetveld worden vervolgens de magneti-seerbare vezels alle in één en dezelfde richting gericht.

Het voordeel van een dergelijk element met gerichte vezels komt tot uiting in de grotere weerstand tegen de buigbelastingen en trekbelastingen. Willekeurig georiënteerde vezels bieden eveneens reeds verbeterde mechanische eigenschappen voor het 15 element, doch deze verbeteringen zijn in alle richtingen vrijwel even groot. Voor elementen die slechts in een of enkele richtingen worden belast, is dat echter niet altijd een voordeel. In die gevallen zou het wenselijk zijn om het nuttig effect van alle in het bouwelement zich bevindende vezels nuttig te gebruiken voor de betreffende belastingen. In dat verband is het derhalve gunstig indien de vezels in bepaalde richtingen ge-20 richt zijn.

Niettemin bezit deze bekende werkwijze toch ook nog nadelen. Zo zijn de vezels bij het bekende element weliswaar uniform gericht, doch zij zijn nog steeds verspreid aanwezig over de dwarsdoorsnede van het element. Voor bepaalde toepassingen is het echter wenselijk de vezels te concentreren in bepaalde gebieden, in de vorm van aan-25 eengesloten reeksen. Dat is bij de bekende werkwijze niet mogelijk, aangezien het door de spoel opgewekte magneetveld noodzakelijkerwijze een uniforme werking heeft op de vezels en daardoor tot een uniforme, regelmatige verdeling van de vezels leidt.

Doel van de uitvinding is daarom een werkwijze te verschaffen waarbij enerzijds magnetiseerbare vezels in een mengsel uit een bindmiddel en dergelijke vezels in een 30 gewenste richting gericht kunnen worden, doch waarbij anderzijds die vezels in bepaalde gebieden geconcentreerd kunnen worden. Dat doel wordt bereikt met een werkwijze voor het vervaardigen van een door middel van magnetiseerbare vezels versterkt bouwelement, omvattende de stappen van: 1030275_ 2 -het verschaffen van een mengsel van een bindmiddel en magnetiseerbare vezels, -het verschaffen van een magneetinrichting in het mengsel, -het ten opzichte van elkaar verplaatsen van het mengsel en de magneetinrichting, -het onder invloed van de relatieve verplaatsing van het mengsel en de magneet-5 inrichting en het magnetische veld van de magneetinrichting vormen van tenminste een reeks vezels achter de magneetinrichting, -het doen verharden van het bindmiddel nadat tenminste een reeks vezels is gevormd.

Het voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het nu niet alleen 10 mogelijk is om de magnetiseerbare vezels te richten, doch ook om deze te concentreren. Daardoor kan men als het ware slierten vezels vormen, die een werking hebben analoog aan de wapeningsstaven die bekend zijn bij de betonelementen volgens de stand van de techniek. Door middel van dergelijke geconcentreerde reeksen vezels, in het bijzonder staalvezels, kan een betonelement worden verkregen waarvan de eigenschappen min of 15 meer overeenkomen met die van een betonelement waarin zich de traditionele wapeningsstaven bevinden. Het voordeel daarvan is dat het betonelement volgens de uitvinding tevens kan worden toegepast als vervanging van de op zich bekende betonelementen met wapeningsstaven.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden de vezels die zich in het bind-20 middel bevinden, naar de magneet toegetrokken. Uiteindelijk komen de vezels daardoor aan de magneet te kleven. De aan de magneet klevende, gemagnetiseerde vezels vormen op hun beurt weer aanhechtingspunten voor verdere vezels, zodat uiteindelijk een sliert vezels ontstaat. De wrijvingskrachten tussen het bindmiddel, dat langs de slierten stroomt, en die vezels leidden ertoe dat de onderste vezels op een zeker mo-25 ment losraken en worden “meegevoerd” met het bindmiddel. Dit effect treedt op zodra die wrijvingskrachten groter zijn dan de magnetische krachten. Wanneer daarna het bindmiddel verhard, is een betonelement verkregen met daarin slierten of reeksen vezels, welke reeksen vezels een zeer gunstige invloed hebben op de treksterkte en buig-sterkte van het betreffende betonelement.

30 De locatie van de magneet over de doosnede, en de vorm daarvan zijn bepalend voor de locatie van de vezel slierten over de doorsnede van het betonelement. Anders dan bij de werkwijze volgens de stand van de techniek, behoefte de oriëntatie van de vezels op zich niet te worden bepaald door de magneet. De oriëntatie geschiedt immers 1030275_ 3 door de wrijvingskrachten die bij het snelheidsverchil van het mengsel ten opzichte van de magneet optreden tussen het bindmiddel en de vezels.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat tevens het plaatsen van een kap aan de stroomopwaartse zijde van de magneetinrichting. Als gevolg van de aanwezigheid 5 van een dergelijke kap, die in het bijzonder uit een materiaal kan bestaan met een niet magnetiserende werking, wordt de vorming van slierten vezels stroomafwaarts van de magneet nog verder verbeterd.

Zoals reeds genoemd kan door middel van de werkwijze volgens de uitvinding een gereed bouwproduct worden verkregen met daarin een bepaalde, gewenste wape-10 ning in de vorm van slierten vezels. Het bouwproduct wordt verkregen door het bindmiddel te doen verharden na de vorming van de slierten vezels. Daartoe omvat de werkwijze volgens de uitvinding tevens de stap van het doen stromen van het mengsel door een vormmal of het stroomopwaarts bewegen van de vormmal en magneet voor het vormen van het bouwelement. In de betreffende vormmal kan het bindmiddel ver-15 harden, waarna het gerede product kan worden uitgenomen.

De werkwijze volgens de uitvinding kan op vele verschillende manieren worden uitgevoerd, in verband met het vervaardigen van verschillende typen producten, zoals bouwproducten. Zo kan de werkwijze volgens de uitvinding het toepassen omvatten van een ringvormige magneet of een stel volgens een ring geplaatste magneten zodanig 20 dat het mengsel binnen de door de ringvormige magneet of het volgens een ring geplaatste stel magneten kan stromen. Bij een dergelijke uitvoering van de magneetinrichting kunnen ringvormige gedaanten van de vezel slierten worden verkregen, die weer een bepaald gewenst versterkend effect opleveren.

De werkwijze volgens de uitvinding is niet alleen geschikt voor het vervaardigen 25 van bijvoorbeeld paalvormig bouwelementen, maar ook van plaatvormige bouwelementen en dergelijke. Ook is het mogelijk blokken te vervaardigen.

De uitvinding betreft tevens een inrichting voor het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze, omvattende een stromingskanaal met een toevoeropening voor het toevoeren van een mengsel uit een bindmiddel en magnetiseerbare vezels, alsmede 30 en zich daarin bevindende magneetinrichting. Aan de stroomopwaartse zijde van de magneetinrichting is bij voorkeur een kap van een niet magnetisch materiaal voorzien.

Tenslotte betreft de uitvinding een product, vervaardigd volgens de werkwijze zoals hiervoor beschreven.

1 03 0275_

J

4

De uitvinding zal vervolgens toegelicht worden aan de hand van een in de figuur weergegeven uitvoeringsvoorbeeld. In de schematisch weergegeven mal 1 wordt een snelheidsverschil 2 opgewekt tussen enerzijds een mengsel bestaande uit een bindmiddel 3, zoals beton, en vezels 4, in het bijzonder staalvezels, en anderzijds een magneet.

5 In de mal 1 is een sterke, in het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld ringvormige magneet 5 opgenomen, zodanig dat het mengsel 3, 4 langs de magneet 5 stroomt of de magneet door het mengsel wordt bewogen. Stroomopwaarts van de magneet 5 is een kap van een niet magnetisch materiaal (6) aangebracht.

Onder invloed van het door de ringmagneet 5 opgewekte magnetische veld wor-10 den de aanvankelijk willekeurig in het mengsel verdeelde vezels 2 geconcentreerd tot slierten 7, die zich stroomafwaarts van de magneet 5 bevinden en die aanvankelijk aan de magneet 5 hechten. Onder invloed van het relatieve snelheidsverschil 2 worden deze slierten 7 in de richting van de stroming gericht.

Op de slierten 7 worden niet alleen magnetische krachten uitgeoefend, doch ook 15 wrijvingskrachten als gevolg van het langs de slierten 7 stromende mengsel 3,4. Zodra i deze wrijvingskrachten groter worden, bijvoorbeeld door het langer worden van de | slierten 7, worden de onderste vezels van deze slierten 7 losgetrokken en meegevoerd met de stroming 2 in de vorm van losse slierten 8. De oriëntatie van de slierten 8 blijft echter dezelfde als die van de slierten 7 die nog aan de magneet 5 hechten.

20 Nadat aldus de gehele mal 1 is gevuld met het mengsel 3, 4, waarin nu de oor spronkelijke willekeurig verdeelde vezels 4 zijn geconcentreerd tot slierten 8, laat men het bindmiddel 3 verharden. Het gerede betonproduct bestaat dan uit een betonlichaam i met daarin op de gewenste wijze in langsrichting verlopende slierten 8 van metalen vezels 2 die een gunstige uitwerking hebben op de treksterkte en buigsterkte.

25 Hoewel in het uitvoeringsvoorbeeld een werkwijze is weergegeven waarmee een j paalvormig betonproduct kan worden vervaardigd, is de werkwijze daartoe niet beperkt. Door een geschikte keuze van de vorm van de mal 1 alsmede van de magneet 5 en een kap van een niet magnetisch materiaal 6, kan bijvoorbeeld ook een plaatvormig betonproduct worden vervaardigd, een blokvormige en dergelijke.

j i j 1 03 0275_

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een door middel van magnetiseerbare vezels (4) versterkt element, omvattende de stappen van: 5 -het verschaffen van een mengsel van een bindmiddel (3) en magnetiseerbare vezels (4), -het verschaffen van een magneetinrichting (5) in het mengsel (3,4), -het ten opzichte van elkaar verplaatsen van het mengsel (3, 4) en de magneetinrichting (5), 10 -het onder invloed van de relatieve verplaatsing van het mengsel (3, 4) en de magneetinrichting (5) en het magnetische veld van de magneetinrichting (5) vormen van tenminste een reeks vezels (7, 8) achter de magneetinrichting (5), -het doen verharden van het bindmiddel (3) nadat tenminste een reeks vezels (7, 8. is gevormd. 15

2. Werkwijze volgens conclusie 1, omvattende het onder invloed van de stroming (2) meevoeren van tenminste een reeks vezels (8) vanaf de magneetinrichting (5). j

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, omvattende het plaatsen van een kap (6) 20 aan de stroomopwaartse zijde van de magneetinrichting (5).

4. Werkwijze volgens conclusie 3, omvattende het toepassen van een kap (6) van een niet magnetisch materiaal.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende het doen stro men van het mengsel (3, 4) door een mal (1) voor het vormen van het element.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, omvattende het plaatsen van de magneetinrichting (5) in of voor de invoeropening van de mal (1). 30

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende het toepassen van een ringvormige magneet of een stel volgens een ring geplaatste magneten zodanig 1 03 0275__ dat het mengsel binnen de ringvormige magneet of het volgens een ring geplaatste stel magneten ten opzichte van elkaar verplaatsbaar is.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies voor het vervaardigen van 5 een paalvormig element.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-7 voor het vervaardigen van een plaatvormig element.

10. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een stromingskanaal (1) met een toevoeropening voor het toevoeren van een mengsel uit een bindmiddel (3) en magnetiseerbare vezels (4), alsmede en zich daarin bevindende magneetinrichting (5).

11. Inrichting volgens conclusie 10, omvattende een kap van een niet magnetisch materiaal (6) aan de stroomopwaartse zijde van de magneetinrichting (5).

12. Inrichting volgens conclusie 10 of 11, waarbij het stromingskanaal onderdeel uitmaakt van een vormmal (1) voor het vormen van het element. 1030275__