NO148755B - Fremgangsmaate for innfoering av smaa, langstrakte, metalliske elementer, saasom jern- eller staalfibre, i et stoepbart materiale - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt armering av støpbare materialer, herunder spesielt, men ikke utelukkende, mørtel eller betong, ved i disse under blandeprosessen å fordele et flertall forholdsvis små, langstrakte, metalliske elementer, f.eks. av stål eller jern. Slike elementer kan hvert bestå av ett enkelt metall-filament, eller de kan omfatte to eller flere slike filamenter sammenføyet med hverandre, f.eks. i form av en tvunnet tråd, hvor begge disse muligheter skal ligge innenfor rekkevidden av betegnelsen "armeringselement" slik den anvendes i denne beskrivelse. Mere spesifikke eksempler på slike elementer er slike som er fremstilt av rund tråd, av rette eller skruelinjetvunne bånd, eller med langsgående varierende tverrsnitt for å forbedre vedhenget til det støpbare materiale, samt elementer som er fremstilt av to, tre eller fortrinnsvis fire runde tråder (f.eks. hver med en diameter på 0.175 mm), som er tvunnet sammen i kabelform. Tykkelsen av slike små metalliske elementer ligger generelt mellom 0,1 og 1 mm, og lengde/ tykkelses-forholdet vanlig mellom 50 og 200.

På området for mørtel og betong er det kjent at materialets strekkfasthet øker omtrent lineært med et økende prosentinnhold av slike armeringselementer som er homogent fordelt i materialet, og dette forhold kan også utnyttes i andre støpbare materialer, spesielt i slike som er basert på et vannaktivert bindemiddel. Dette er materialer omfattende bindemidler, som f.eks. kritt eller sement, som herder ved blanding med vann og sammenbinder de øvrige kornformede ingredienser i materialet, f.eks. sand. Slike materialer fremstilles vanlig ved sammenblanding av de nødvendige ingredienser, f.eks. sement, og/eller annet vann-aktivert bindemiddel, sand, masse, polymert materiale og vann, til en myk blanding som er klar til å herde når bindemiddelet aktiveres. Armeringselementene tilsettes før eller under sammenblandingen av ingrediensene. For å oppnå stor styrke,

er det ønskelig å tilføre blandingen en stor prosentdel armeringselementer, men det finnes en grense for denne på grunn av at elementene hekter seg sammen med hverandre og danner klumper og andre uønskede konglomerasjoner.

Armeringselementenes lengde/tykkelsesforhold velges som et kompromiss mellom kravet om god blandbarhet av disse og kravet om en god armeringsfunksjon pr. volumprosent elementer. På den ene side er korte, tykke elementer å foretrekke for en god blandbarhet, men på den annen side er slike elementer uønsket tykke og sterke i henseende til vedhenget til det omgivende materiale, og som følge herav blir den benyttede metallmengde ikke fordelt på en slik måte at den sikrer en optimal arme-ringseffekt. Vanlig, og særlig i forbindelse med mørtel og betong, velges lengde/tykkelsesforholdet i et område mellom 50 og 200, fortrinnsvis mellom 70 og 160. For elementer som ikke er rette, måles lengden ikke når dette er strakt ut, men som den rettlinjede avstand fra ende til ende. For elementer med et tverrsnitt som ikke er sirkulært eller konstant, måles tykkelsen som diameteren (eller gjennomsnittsdiameteren over de ulike tverrsnitt hvis det er hensiktsmessig) av en sirkel med det samme areal. Tykkelsen av de anvendte elementer ligger som nevnt vanlig mellom 0,1 og 1 mm.

Men selv innenfor dette kompromissområde er det vanskelig å oppnå en ønsket stor styrke av det armerte materiale, fordi god blandbarhet og god armeringsvirkning stadig kreves samtidig, men dette har inntil nå ikke vært oppnåelig på tilfredsstillende måte da de to krav har vært uforenlige. For å gjøre materialet så sterkt som mulig, har det hittil vært nødvendig å tilsette og blande elementene i prosentdeler som nærmer seg grensen for blandbarhet, og dra særlig omsorg for å hindre sammenhektning. Armeringselementene leveres imidlertid i beholdere i hvilke de allerede hekter seg sammen på grunn av vibrasjoner og rystelser under transporten. Denne masse av sammenhektede elementer egner seg ikke for å tilføre blandingen en ønsket porsjon. Som en annen ulempe kan elementene i den sammenhektede masse ikke tilføres blandingen i prosentdeler som nærmer seg grensen for blandbarhet da blandebevegelsen ved disse prosenter ikke vil oppløse sammenhektningen.

Det er en kjent metode for reduksjon av sammenhektningen å tilsette en blanding en stor prosentdel armeringselementer i form av et kontinuerlig regn av separate elementer. Disse fylles i en trakt plassert ovenfor blandingen, og det nedre utløp for elementene omfatter en kvern hvor disse skilles fra hverandre ved hjelp av mekaniske eller pneumatiske anordninger og hver for'seg går videre til blandingen. Denne løsning er ikke særlig praktisk da den krever hjelpemaskineri som betyr en ytterligere utgift, tar opp plass og gjør blandingen mindre tilgjengelig. Dessuten kreves det en uøkonomisk lang tid for innføringen av elementene i blandingen.

En annen metode for reduksjon av sammenhektning under blanding er beskrevet i US 3 716 386, hvor fibrene behandles med en friksjonsreduserende substans med stor viskositet før de føres sammen med blandingens grunnmasse. Denne metode gjør blandeprosessen mer komplisert og gjør det ikke mulig å hindre en sammenhektning i beholderne under transport.

Selv om anvendelsen av armeringselementer av den omhandlede art i mørtel eller betong kan skaffe et produkt med stor styrke, er følgelig problemet i forbindelse med hvorledes elementene skal tilføres og iblandes på en enkel måte for å hindre sammenhektning, stadig en faktor søm medfører tilbakeholdenhet med hensyn til å anta denne teknikk i stor målestokk, og det hindrer også oppnåelsen av styrkeverdier med en minimal stål-mengde som kunne gjøre denne teknikk særlig fordelaktig sett i konkurranse med konvensjonell armering.

Oppfinnelsen går således i første rekke ut på en fremgangsmåte for innføring av små, langstrakte, metalliske elementer, så som jern- eller stålfibre, i et støpbart materiale, f.eks. mørtel eller betong, hvilke elementer er sammenfattet til grupper som utgjør armeringselementer, ved hjelp av et bindemiddel, karakterisert ved at et flertall armeringselementer innføres i en blanding for det nevnte støpbare materiale,

at armeringselementene innblandes for å bli i det vesent-

lige jevnt fordelt i materialet, at armeringselementene bringes til å dele seg opp ved hjelp av en desintegreringssubstans som er tilstede i blandingen og danne separate elementer, og at materialblandingen blir ytterligere blandet for å fordele de separate elementer i det vesentlige homogent i denne.

I forbindelse med oppfinnelsen blir det således anvendt armeringselementer i form av små, langstrakte, metalliske elementer, f.eks. stål- eller jernfibre, som er sammenføyet i en gruppe ved hjelp av et bindemiddel påvirkbart av en desintegreringssubstans eller -ingrediens som er egnet til å bli inkludert i det støpbare materiale.

Oppfinnelsen er særlig anvendbar i området for støpbart materiale på basis av vannaktivert bindemiddel, f.eks. mørtel eller betong, som beskrevet her. Det foretrukne tykkelses-område ligger som nevnt mellom 0,1 og 1 mm, og lengde/tykkel-sesforholdet ligger mellom 50 og 200, fortrinnsvis mellom 70

og 160, selv om disse grenser ikke skal betraktes som absolutte .

Kort sagt kan oppfinnelsen innebære en fremgangsmåte for

å iblande armeringselementene i to perioder: en første periode med en jevn blanding i makroskopisk henseende hvor elementene holdes i form av små grupper av kombinerte del-elementer som fordeles jevnt, og en annen periode med jevn blanding av delelementene i "mikroskopisk henseende" etter desintegrering av gruppene. Faren for sammenhektning i den første periode er liten da de kombinerte grupper har bedre blandbarhet enn delelementene, og risikoen i den annen periode er også liten da denne kan holdes kort, som resultat av den forutgående makro-skopiske fordeling.

Armeringselementene fremstilles fortrinnsvis av hardtrukket stål med strekkfasthet på i det minste 85 kg/mm 2, fortrinnsvis i det minste 120 kg/mm 2, men de kan være fremstilt av støpejern som f.eks. beskrevet i fransk patent nr. 2 090 734. Jern legert med andre metaller, f.eks. nikkel eller krom, til forbedring av korrosjonsmotstanden, er også en mulighet, som nevnt former individuelle armeringselementer seg lett i sammenhektede konglomerasjoner som utviser sterk motstand overfor desintegrering. Ved anvendelse av oppfinnelsen forekommer elementene med hensikt som små grupper delelementer sammenføyet av et bindemiddel, og de utgjør på denne måte armeringselementene, men det må tas hensyn til to forhold.

For det første må armeringselementene ha større blandbarhet enn delelementene. Dette betyr at det må velges en gruppe-struktur hvis tendens til sammenhektning i større konglomerasjoner er mindre enn den samme tendens for delelementene. For en person som er kjent med denne teknikk, vil det være klart hvilke gruppestrukturer det skal velges og hvilke ikke, men instruksjoner for et godt valg vil bli gitt nedenfor. Blandbar-heten eller det motsatte av tendens til sammenhektning måles ved den maksimumsprosent som kan tilsettes i form av et kontinuerlig regn før det forekommer en konglomerasjon til sammen-

nektede klumper.

For det annet må det bindemiddel som benyttes i armerings-elementet, oppfylle bestemte betingelser. På den ene side må armeringselementene ha tid til å bli blandet til i hovedsaken jevn fordeling i blandingen før det forekommer noen vesentlig oppdeling som begynnelse til ytterligere desintegrering til separate delelementer. Dette krever i hvert fall en tilstrekkelig bindeevne av bindemiddelet for å holde elementene sammen, slik at de tåler blandebevegelsene i det nevnte tidsrom uten vesentlig oppdeling. På den annen side må bindemiddelet være tilstrekkelig påvirkbart av en annen substans eller ingrediens i blandingen for å muliggjøre oppdeling og ytterligere desintegrering av elementene på det ønskede tidspunkt. Dette oppnås ved å anvende et bindemiddel som f.eks. er oppløselig i vann.

Den nevnte annen substans kan betraktes som desintegrasjonssubstansen.

Det ønskede øyeblikk for oppdeling og ytterligere desintegrering kan da bestemmes enten ved valg av tidspunktet for tilsetning av desintegreringssubstansen, eller ved valg av en passende varighet av bindemiddelets motstand overfor denne substans. Den sistnevnte virkning kan f.eks. oppnås ved å variere tykkelsen av bindemiddelfilmen eller sammensetningen av oppløselig og uoppløselig materiale i bindemiddelet. I det første tilfelle tilsettes den nevnte substans etter innføringen av armeringselementene i blandingen, og blandearbeidet for å fordele elementene utføres i forsinkelsestlden mellom den nevnte innføring" og det øyeblikk hvor elementene er vesentlig oppdelt. I det annet tilfelle innføres elementene i en blanding som allerede inneholder desintegreringsingrediensen eller -substansen (fordi den ble tilsatt samtidig eller forut), og blandearbeidet for å fordele elementene utføres i forsinkelsestiden før de ér vesentlig oppdelt. I dette annet tilfelle velges det armeringselementer som har en motstand overfor desintegreringssubstansen som er bestemmende for den nevnte forsinkeIsestid.

Således blir enhver oppdeling av armeringselementene eller gruppene av disse retardert i en første blandeperiode ved en passende regulering av forsinkelsestiden mellom innføringen og vesentlig oppdeling av elementene. I dette tidsrom blir gruppene godt iblandet før oppdelingen. Vesentlig oppdeling av gruppene kan ansees for å være oppnådd når det totale antall tilbakeblivende hele grupper og delgrupper er tre ganger så stort som det først tilsatte antall grupper. Hvis det ikke tilsettes et for stort antall grupper, er det ingen risiko for sammenhektning i det nevnte tidsrom, da gruppene kan være utformet med mindre tendens til dette enn delelementene.

Den annen blandeperiode kan ansees for å være begynt når vesentlig oppdeling er nådd. Da fortsetter gruppene hurtig å dele seg opp til vesentlig desintegrasjon i separate del-elementer er oppnådd, og disse elementer må da blandes hurtig da det finnes risiko for sammenhektning. Men denne periode kan holdes kort, takket være -den stort sett jevne fordeling av gruppene i den forannevnte første periode hvor den nevnte risiko ikke var tilstede. Hvis de ikke tilsettes i for stort antall, får armeringselementer i tilstrekkelig konsentrasjon ikke tid til sammenhektning før blandingen er klar. Det er således konstatert at denne blandeprosess i to trinn fører til at det kan iblandes en større prosentdel armeringselementer uten sammenhektning og klumpdannelse enn hvis disse ble inn-ført som separate enkeltelementer.

Ved å være sammenføyet i armeringselementgrupper utviser massen av elementer også en mindre tendens til å hekte sammen under transport og ved innføringen i blandingen, og dette gjør det i de fleste tilfeller mulig at massen kan bulk-dumpes i blandingen i stedet for å danne et kontinuerlig regn.

Det må klart forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ikke må betraktes som å være delt i separate og avmålte stadier hvor armeringselementgruppene i det første av disse blir fordelt, og i det annet deler seg opp og desintegrerer til separate delelementer og disse i et tredje blandes videre. Det er f.eks. slik, særlig når desintegrasjonssubstansen er tilstede i blandingen når elementgruppene tilsettes, at en større eller mindre grad av oppdeling av disse nesten nødvendigvis må forekomme i det første blandetrinn.

Oppfinnelsen blir nærmere forklart nedenfor under henvis-ning til de skjematiske figurer, hvor

Fig. 1 viser to blandbarhetskurver, en for mørtel og en for

betong,

Fig. 2 viser en utførelsesform for et armeringselement til

bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og

Fig. 3 viser eksempler på delelementer til bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På Fig. 1 sees en kurve (a) for den nevnte standard-mørtelsammensetning omfattende to vektdeler sand, en del sement og en halv del vann under bruk av rette stålarmeringselementer med et s.irkulært tverrsnitt hvis diameter er 0,35mm. De an-gitte tall er volumprosenter. Det ble konstatert at omtrent samme kurve passer for enhver armeringselementdiameter i området omkring 0,1-1 mm. Dessuten viste det seg at omtrent samme kurve er gyldig for bunter av parallelle armeringselementer for hvilke l/d-forholdet er kalkulert som l/d-forholdet for et enkelt-element med 'samme tverrsnittsareal som en bunt.

Det vil si at en bunt med n armeringselementer virker som

et enkelt-element med et 1/d-forhold som er Vn ganger mindre enn for det enkelte element. Det sluttes herav at blandbar-heten av bunter av parallelle armeringselementer kan omtrent forutberegnes kvantitativt når blandbarhetskurven er kjent for de enkelte elementer. Som følge herav blir de elementer som utgjør armering, fortrinnsvis lagt på linje med hverandre i parallelle forhold, og fortrinnsvis side ved side som eksempelvis angitt på Fig. 2.

En annen type armeringselementer har skruelinjeform og er snodd sammen med hverandre. Herved kommer de til å se ut som avkuttede kabelbiter sammensatt av en eller flere tråder. Ved denne utførelsesform er det den fordel at kasserte kabler kan utnyttes.

Armeringselementene behøver ikke bare å omfatte buntfor-mede strukturer, men de kan også utgjøres av plane enheter sålenge de er tilstrekkelig regelmessige og kompakte. De anvendte armeringselementer er fortrinnsvis rette eller omtrent rette. Utførelsesformer som foretrekkes, er elementer med en rett midtre del og bøyde endepartier for å øke armeringsvirk-ningen av de enkelte elementer (Fig. 3). Andre former som foretrekkes, er elementer med skruelinjeform og stor stigning som oppnås ved avkutting fra kabelrester. Tverrsnittet kan være sirkulært eller plant, og elementene kan være kledt med et vilkårlig materiale eller gjort ru på overflaten for å øke adhesjonen til det materiale som skal forsterkes, eller for hindring av korrosjon.

Ved hjelp av alle de nevnte former for armeringselementer kan ikke bare mengden av disse bli fordelt med høyere konsentrasjon, men deres innfiltring i hverandre i beholdere under lagring og transport kan i hovedsaken unngås, og elementene kan bulk-uttømmes i mørtelmassen i blandemaskiner og deretter bli blandet opp i en regelmessig fordeling. Det må da benyttes armeringselementer med tilstrekkelig blandbarhet, f.eks. med en blandbarhet svarende til den for rette elementer med et l/d-forhold mindre enn 50. Ved f.eks. å bruke elementer med mindre bøyninger (f.eks. som vist på Fig. 3) med et ekvivalent rett l/d-forhold som ikke er meget høyere enn 50, vil disse elementer bli formet i bunter (det ekvivalente rette 1/d-forhold er 1/d-forholdet for et rett armeringselement med samme blandbarhet). Forårsaket av det forhold at bunter med n parallelle elementer oppfører seg som enkelt-elementer med et l/d-f orhold som erfn ganger mindre, vil det egnede minimale antall som skal buntes, være gitt ved

hvor d/d)eCj er den ekvivalente rette diameter.

Denne formel må ikke betraktes som et middel til å til-veiebringe forskjell mellom armeringselementer som er tilstrekkelig blandbare til å bli oppbevart i beholdere og bulk-uttømt uten å bli sfæreformet sammenfiltret, og elementtyper som ikke har disse egenskaper. Formelen må betraktes nærmest som en generell regel for bedømmelse av det antall elementer som fortrinnsvis skal buntes. I det område av 1/d-forholdet som foretrekkes, dvs. mellom 70 og 160, vil en buntform i et .område for n mellom 7 og, 15 være hensiktsmessig i avhengig-het av det benyttede l/d-forhold.

Et annet hovedpunkt som må tas i betraktning ved utform-ningen av armeringselementene, ligger i bruken av et egnet bindemiddel. Som omtalt ovenfor, må dette middel ha en tilstrekkelig bindeevne til å holde elementene sammen under den første periode av blandeoperasjonen, og dessuten må blande-middelet ha tilstrekkelig påvirkelighet fra en annen ingrediens eller substans i blandingen for ikke unødvendig å forlenge en etterfølgende blandeperiode.

Bindemiddelets nødvendige bindingsevne avhenger av blande-betingelsene og den ønskede blandetid under den første periode. Disse betingelser kan variere fra blanding til blanding, f.eks. i forbindelse med de mekaniske krefter som søker å oppdele armeringselementene og forekommer på grunn av ulik sammensetning og fuktighetsgrad samt ulike blandebevegelser og -krefter. Den ønskede blandetid under den første periode kan også variere fra det ene anvendelsesformål til det annet. Visse blandemaskiner er som kjent montert på kjøretøyer og kan forventes å fortsette blandeprosessen under en transporttid på 15 min.

og mere, mens andre blandemaskiner for storproduksjon forventes å fremstille en blanding på mindre enn ett minutt. Da den annen periode må holdes kort, må det regnes med disse diffe-ranser i total blandetid ved en variabel første periode. Dette kan oppnås på to måter: enten ved valget av det øyeblikk hvor en desintegrasjonssubstans blir tilført blandingen og ført sammen med armeringselementene og/eller ved å forutbestemme varigheten av motstanden mot denne ingrediens i de gitte blandebetingelser ved et passende valg av bindemiddelets sammensetning og tykkelse og av ingrediens- eller substanstypen.

I det mest alvorlige tilfelle, særlig under kjøretøytrans-port hvor desintegrasjonssubstans eller -ingrediens først tilsettes ved avslutningen, må'armeringselementene forventes å holde sammen i flere minutter før ingrediensene tilsettes.

I det mindre alvorlige tilfelle holdes den første periode så kort som mulig, ingrediensen befinner seg i blandingen når armeringselementene tilsettes, og forsinkelsestiden for den første blandeperiode tilveiebringes ved varigheten av armeringselementenes motstand overfor desintegrasjonsingrediensen.

Når den første periode blir holdt så kort som mulig, forventes armeringselementene bare å holde sammen i 10-15 sek., og således må de også være i stand til, a fortiori, å holde sammen i dette tidsrom i fravær av desintegrasjonsingrediensen.

Det vil si at med en standardbindeevne av bindemiddelet må aremeringselementene i det nevnte fravær være i stand til å holde sammen uten vesentlig oppdeling ved standard-blandebetingelser som angitt nedenfor i det minste i 10 sek. og fortrinnsvis i det minste i 30 min. Som allerede fastslått innledningsvis, må en vesentlig oppdeling ansees for å være

nådd når det totale antall av udelte og oppdelte armeringselementer når tre ganger antallet av tilsatte elementer.

Den annen betingelse som pålegges bindemiddelet for å bli kalt et sådant, er - bortsett fra tilstrekkelig bindeevne i fravær av desintegrasjonsingrediens, - en tilstrekkelig, men i visse tilfeller ikke for sterk påvirkelighet av en annen ingrediens i blandingen. Når det således tilsettes en desinte-gras jonssubstans , vil armeringselementene begynne å dele seg opp og desintegrere ytterligere ved den kombinerte virkning av de mekaniske krefter som forårsakes av blandebevegelsene og reaksjon av desintegrasjonsingrediensen med bindemiddelet. Oppdelingen bringes til å begynne direkte hvis armeringselementene allerede er iblandet, men i det tilfelle hvor armeringselementene også må blandes før oppdelingen begynner, gjøres bindemiddelet mindre påvirkelig for å kunne motstå i den forsinkelsestid som er nødvendig for å oppnå en jevn fordeling av elementene.

En slik desintegrasjonsingrediens eller -substans må være en del av blandingen, f.eks. vann, og påvirke bindemiddelet ved kjemisk reaksjon eller oppløseligheten av dette når det er i kontakt med ingrediensen. Denne kan da tilsettes blandingen i det rette øyeblikk, og den må derfor være anvendbar som en ingrediens uten vesentlig komplikasjon av blandeprosessen og uten vesentlig uheldig virkning på den endelige kvalitet eller kostprisen for mørtelen eller betongen eller annet støpemate-riale. Med "støpemateriale" forstås her et støp- og herdbart materiale i generelt kjent bruk, f.eks. gummi, plast, mørtel og betong.

Som nevnt foran, må bindemiddelet ha en tilstrekkelig, men i visse tilfeller ikke for sterk påvirkelighet av desintegrasjonssubstansen. Etter kontakten med denne nås et første tidspunkt hvor armeringselementene begynner en vesentlig oppdeling. Den tid det varer for å nå dette punkt, kalles motstandsvarig-heten mot vesentlig oppdeling ved hjelp av desintegrasjonsingrediensen . I det tilfelle hvor armeringselementene allerede var blandet før tilsetning av desintegreringsingrediensen, kan varigheten av motstanden mot vesentlig oppdeling ved hjelp av denne være null, og påvirkbarheten av bindemiddelet kan gjøres meget sterk. Men i det tilfelle hvor armeringselementene ikke er dette og stadig ikke er fullstendig og jevnt fordelt når de kommer i kontakt med ingrediensen, forventes varigheten av motstanden overfor vesentlig oppdeling å til-veiebringe den tidsforsinkelse som er nødvendig for en homogen fordeling av elementene. En slik motstandsvarighet vil ligge mellom 0 og 120 sek. Når elementene skal benyttes ved den fremgangsmåte hvor de tilsettes direkte i tilstedeværelse av desintegreringsingrediensen, vil varigheten være fra 10-120 sek., fortrinnsvis 15-45 sek. Når armeringselementene brukes ved den fremgangsmåte hvor de blir jevnt fordelt før de kommer

i kontakt med ingrediensen, kan den nevnte motstandsvarighet gjøres meget kort, ca. 0-10 sek., fortrinnsvis ikke mer enn

30 sek., eller endog ikke mer enn 20 sek. Det skal bemerkes

at de elementer som har den foretrukne varighet mellom 15 og

45 sek., kan benyttes ved begge fremgangsmåter uten større

tap av tid.

Når først armeringselementene er vesentlig oppdelt, forventes de hurtig å desintegrere til individuelle biter som hurtig må fordeles ytterligere i blandingen, for nå forekommer det et sammenhektningsproblem hvis den annen blandeperiode blir unødvendig forlenget, særlig ved en høy konsentrasjons-prosent over blandeevnekurven for de individuelle armeringselementer i den benyttede blanding (kurve analog med (a) på Fig. 1). Den totale varighet av en slik periode med ytterligere desintegrasjon og blanding må imidlertid være lang nok for å tillate elementene å desintegrere ytterligere til individuelle armeringsbiter og bli i hovedsaken jevnt fordelt og vilkårlig orientert. Generelt, f.eks. i forbindelse med konvensjonell mørtel eller betong, vil varigheten av denne periode ikke være kortere enn 20 sek., og i de fleste tilfeller ikke kortere enn 30 sek.. Det foretrekkes at denne periode ikke forlenges over .120 sek., i de fleste tilfeller ikke over 60 sek.

Således kan betingelsene for et armeringselement med et bindemiddel, anvendbart ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen for fremstilling av en blanding, summeres på følgende måte: a) I fravær av en desintegreringsingrediens må armeringselementene ha en motstandsvarighet overfor oppdeling på grunn.av blandebevegelsene på minst 10 sek., fortrinnsvis minst 30 min. b) Ved tilstedeværelse av ingrediensen må elementene ha en motstandsvarighet mot vesentlig oppdeling i området

0-120 sek., fortrinnsvis 15-45 sek.

c) Elementene må ha en ytterligere motstandsvarighet mellom vesentlig oppdeling og vesentlig desintegrering

til individuelle armeringsbiter som ikke er mer enn 120 sek., fortrinnsvis ikke mer enn 60 sek.

Disse betingelser vedrører den blandingstype i hvilken elementene benyttes .

I forbindelse med f.eks. mørtel og betong og andre materialer som bindes ved virkningen av vann, kan dette benyttes som desintegreringssubstans når bindemiddelet kan desintegreres av vannet påvirket av enten kjemiske eller fysikalske midler, f.eks. ved oppløsning av bindemiddelet i vann. Et foretruk-ket vannoppløselig bindemiddel til bruk ifølge oppfinnelsen er polyvinylalkohol. Oppløselighetsgraden av bindemiddelet kan justeres ved i dette å inkludere et uoppløselig additiv, f.eks. polyvinylacetat. Avhengig av den ønskede styrke av bindemiddelet for å holde elementene sammen under blandeforhold uten desintegreringssubstans, og av den ønskede motstandsvarighet overfor en oppdeling ved hjelp av denne, kan bindemiddelet inneholde inntil 20 % polyvinylacetat for lav des-integreringsmotstand, fra 20-50 % polyvinylacetat for en gjennomsnittsmotstand og fra 50 til 80 % for stor motstand.

For eksempel polyvinylacetat med tilsetning av et av vann påvirkbart bløtgjøringsmiddel kan være egnet til å holde elementene sammen under tørrblanding og tillate desintegrering under påvirkning av vann, og en slik bløtgjøring å fremkalles ved en oppløsning av det nevnte middel som tilfellet er for polyvinylalkohol. Som antydet, danner polyvinylalkohol en sterk bindingsfilm når den benyttes blandet med polyvinylacetat. Hvis det ønskes et oppløselig additiv, kan det benyttes kar-bonidplast. Det vil forstås at andre oppløselige bindemidler også kan benyttes med vann som desintegreringsingrediens i mørtel eller betong, f.eks. polyacylater, albuminer, gelatiner, kaseiner eller cellulosederivater som metyl-, hydroksy- eller karboksycellulose etc. Disse bindemidler kan også inneholde andre ikke-oppløselige additiver avhengig av den ønskede desintegrasjonsmotstand. 1 mørtel og betong kan ikke bare vann tjene som desintegreringsingrediens, men også andre ingredienser som til tider benyttes, f.eks. slike som tjener til å øke støpbarheten eller motstandsevnen mot frost eller annet. Det kan dessuten anvendes spesielle ingredienser som ikke har annen funksjon enn å desintegrere armeringselementenes bindemiddel og som ikke skadelig påvirker støpematerialet eller fremstillings-prosessen. Desintegreringen kan også fremkalles ved å tilføre blandingen damp for eksempelvis å utnytte dampvarmen til å frigjøre armeringsbitene fra hverandre. Men da det å tilføre blandingen vann er den vanligste prosess ved fremstilling av mørtel eller betong, er det nærliggende at denne ingrediens eller substans vil bli benyttet i de fleste tilfeller ved desintegreringen. Det kan også brukes mer enn én ingrediens i den samme blanding eller konsekutivt under samme blandeprosess, eller det kan benyttes en ingrediensblanding som ved kjemisk reaksjon eller ikke utgjør desintegreringsingrediensen.

Som en veiledning for mulig anvendelse av armeringselementer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av materialer på sementbasis (mørtel eller betong) uttrykkes de nevnte betingelser a)-c) bedre ved følgende standardforsøk: Standard-mørtel:

2 vektdeler sand (elvesand, mesh 0-3 mm)

1 del sement og

k del vann

Standard blandemaskin:

Sylindrisk beholder med en diameter på 39 cm og en høyde på 18 cm samt vertikal aksel, hvilken beholder er åpen i toppen og roteres omkring den nevnte aksel,

to rette vertikale blandearmer som strekker seg inn i beholderen ned mot bunnen av denne i diametrisk motstående

forhold med hensyn til deres rotasjonsakser, hvilke armer er i hovedsaken plane i radiell retning med en bredde på 4 cm og med kanten i en avstand på 10 cm fra rotasjonsaksen som har en eksentrisitet på 5 cm i forhold til beholderens

rotasjonsakse.

Standard blandebevegelse:

For beholderen 60 o/m og

for armene 16 o/m i motsatt retning.

Standardmengde armeringselementer:

1 volumprosent.

Hvis den desintegreringsingrediens som tilføres, ikke er vann: a) Prøve av motstanden overfor oppdeling i fravær av denne ingrediens: varighet av motstand overfor vesentlig oppdeling i det minste 10 sek., fortrinnsvis i det minste 30 min. etter tilsetning av armeringselementene under standard-blandeforhold. b) Prøve av motstand overfor oppdeling ved hjelp av en desintegreringsingrediens: bruk av ulike blandinger i området 5-40% (vekt) ingrediens, og for hver blanding konstatering av varigheten frem til en vesentlig oppdeling etter tilsetning av ingrediensen under de nevnte standard-blandeforhold. I det minste en av blandingene må vise en varighet på mindre enn 120 sek., fortrinnsvis 15-45 sek. c) Prøve av motstand overfor ytterligere desintegrering ved hj.elp av ingrediensen.

Det benyttes samme blandingsforhold som angitt i punkt b) etter observasjon av tidspunktet for en vesentlig oppdeling, og blandeprosessen fortsettes i 120 sek. I i det minste en blanding svarende til prøvene a) og b) må armeringselementene være oppdelt 90 %. Fortrinnsvis skjer dette etter en fort-settelse av blandeoperasjonen på bare 60 sek.

Hvis desintegrasjonsingrediensen er vann som tilsettes blandingen, er

Prøven a) den samme, men med vann i blandingen

Prøvene b) og c) er også de samme, men vanninnholdet i standardblandingen varierer fra 5 til 40% (vekt).

Selv om disse grenser ikke må betraktes som absolutte, utgjør de generelle retningslinjer i hovedsaken et godt kri-terium for konstatering av et egnet bindemiddel med tilstrekkelig bindeevne og tilstrekkelig påvirkelighet av en desintegreringsingrediens og til bruk for armeringselementer i mørtel og betong.

Fremgangsmåten for utnyttelse av armeringselementene omfatter en rekke varianter, og for hver individuell fremgangsmåte må det velges de elementer som har passende egenskaper ifølge det ovenstående.

Ved en første fremgangsmåte tilsettes blandingen armeringselementene når denne allerede inneholder desintegreringsingrediensen som blir tilsatt forut for eller på samme tid. Særlig for mørtel og betong bringes den første blandeperiode for elementene før oppdelingen til å vare fra 10 til 120 sek. Dette avhenger av den nødvendige tid for å fordele elementene vesentlig i blandingen, og dette avhenger igjen av kvantiteten, sammensetningen av blandingen og blandemaskintypen. Denne første periode blir bestemt ved valget av de armeringselementer som har den ønskede motstandsevne overfor desintegreringsingrediensen. Fortrinnsvis vil det bli fremstilt blandinger som bare behøver 15-45 sek. i den første periode. Generelt vil det bli benyttet vann som ingrediens, og armeringselementene vil da være påvirkbare av dette. Når elementene tillates å oppdele, tjener den ytterligere blandeprosess (annen periode) til jevn fordeling av de individuelle armeringsbiter. Spesielt for mørtel og betong vil varigheten av den annen periode ikke være kortere enn 20 sek. og i de fleste tilfeller ikke kortere enn 30 sek. Dette avhenger igjen av den nødvendige desinte-grasjonstid og ytterligere jevn fordeling av armeringselementene. Det foretrekkes at den annen periode ikke forlenges over 120 sek., i de fleste tilfeller ikke over 60 sek. i av-hengighet av risikoen for sammenhektning som oppstår når først elementene er desintegrert.

Denne første metode er meget egnet for hurtig produksjon i stor målestokk på arbeidssteder hvor alle komponentene føres sammen og blandes og er klar for tilføring etter kort tid, f.eks. 2-3 min. Ofte må imidlertid mørtel eller betong fortsette å bli blandet etter at de er klare, da de ikke direkte kan tilføres. Dette er tilfellet for blandemaskiner på kjøretøyer på vei til bestemmelsesstedet. Her tilsettes armeringselementene, f.eks. av den type som ble anvendt ved den første fremgangsmåte, ca. 2-3 min.før betongen tømmes ut. Det er en annen mulighet å tilsette desintegreringsingrediensen ca. 2-3 min. tidligere i stedet for armeringselementene. Dette er lettere da denne substans vanlig er vann eller kan være en annen væske for hvilken tilsetningen bedre kan manøv-reres, f.eks. fra førerrommet i kjøretøyet. Armeringselementene for denne annen fremgangsmåte må ikke ha motstand overfor vesentlig oppdeling når desintegreringsingrediensen er til stede, da de umiddelbart må begynne å desintegrere på grunn av at de allerede forut er godt blandet. Men hvis de har en minimal motstand på f.eks. 15 sek., kan de benyttes ved begge fremgangsmåter. Imidlertid må armeringselementene ved den annen fremgangsmåte ha stor motstand overfor vesentlig oppdeling i fravær av den nevnte ingrediens for ikke å dele seg opp og begynne å hekte seg sammen før det tidspunkt er nådd hvor ingrediensen eller substansen tilsettes. Ved anvendelse av den annen fremgangsmåte vil den første periode være avhengig av omstendighetene, og den kan være på inntil 30 min,, og den annen periode vil vare omtrent samme tid som ved den første fremgangsmåte, dvs. ikke kortere enn 20 sek. og i de fleste tilfeller ikke kortere enn 30 sek., og den vil ikke bli forlenget over 120 sek., i de fleste tilfeller ikke over 60 sek.

Hvis det er bestemte ingredienser og additiver som ikke

ble tilsatt i den første periode, vil det være nødvendig å tilsette disse i den annen blandeperiode, slik at alle komponenter da blir blandet sammen for å oppnå den endelige sammensetning. Det er også mulig å tilsette en andre porsjon armeringselementer og få disse desintegrert og fordelt i den annen periode, slik det vil fremgå av eksempel 4 nedenfor.

Ved fremstilling av armeringselementer til bruk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil bindemiddelet bli valgt slik at det har en bindeevne og påvirkbarhet som er egnet for de antesiperte blandeforhold og for den forut bestemte inn-føringstid og tilsetningen av desintegreringsingrediensen, slik at det tilveiebringes den nødvendige forsinkelsestid før vesentlig desintegrering av elementene, i hvilket tidsrom disse blandes i hovedsakelig jevn fordeling. Når den nevnte substans eller ingrediens blir tilsatt ved begynnelsen av blandeprosessen, vil bindemiddelet da være tilpasset ingrediens-mengden og de øvrige blandebetingelser for tilveiebringelse av en forsinkelsestid generelt på 10-120 sek., fortrinnsvis 15-45 sek. Hvis imidlertid ingrediensen tilsettes senere i blandeperioden for først å tillate at elementene blir fordelt i hovedsaken jevnt, må bindemiddelet være tilpasset for å bevirke en forsinkelsestid mellom tilsetningen av desintegreringsingrediensen og vesentlig oppdeling av armeringselementene på inntil 30 sek. og fortrinnsvis inntil 20 sek.

(0-30 sek. eller 0-20 sek.).

Nedenfor følger en rekke detaljerte eksempler på fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

Standard mørtelsammensetning med 2 vektdeler sand, 1 del

sement og i del vann.

Rette armeringselementer av hardtrukket stål (strekkfasthet 140 kg/mm 2) med en lengde på 30 mm og en diameter på 0,35 mm (l/d=85) .

Armeringselementer dannet av ti delelementer side ved side i ett plan (Fig. 2), hvor bindemiddelet var polyvinylalkohol med 2 0 % polyvinylacetat og konsentrasjonen av stål 3 volumprosent (punkt A på Fig. 1 i sonen for ikke-blandbarhet av enkeltelementer i forhold til blandbarhetskurven (a) i standardmørtelen).

Alle de tørre ingredienser inklusive armeringselementer ble bulkdumpet i den tidligere beskrevne standard-blandemaskin og blandet ved de førnevnte standardbetingelser i 30 sek. Deretter ble det tilsatt vann med en etter-følgende blandeperiode på andre 30 sek.

Etter den første periode på 30 sek. viste den tørre blanding en vesentlig regelmessig og vilkårlig orientert fordeling av for størstedelen udelte armeringselementer. Den endelige blanding etter den annen periode på 30 sek. viste

en tilsvarende fordeling av individuelle delelementer.

Eksempel 2

Samme mørtel som i eksempel 1

- Rette armeringselementer av samme stål og med samme dia-

meter som i eksempel 1, men med en lengde på 40 mm (l/d=114) .

Armeringselementer tildannet som i eksempel 1 og en stål-konsentrasjon på 2 volumprosent (punkt B på Fig. 1).

Samme blandeforhold og -maskin som i eksempel 1.

Samme tilfredsstillende resultater. Etter den annen blandeperiode med vann i 30 sek. ble blandeprosessen forlenget i ytterligere 20 sek., og det ble observert en tendens

til dannelse av klumper.

E ksempel 3

Betong: 1,5 vektdeler sand, 1 del sement, 2,5 deler grov masse (4-8 mm) og 0,55 deler vann. Kurve for blandbar-heten av enkeltelementer er angitt med (b) på Fig. 1.

Armeringselementer (l/d=85) og blandebetingelser som i eksempel 1 med benyttelse av 1,4 volumprosent stål

(punkt C på Fig. 1)

Det ble ikke oppnådd noen resultater, men tallene i dette eksempel er inkludert for å gi mening til eksempel 4.

Eksempel 4

Betong: 1,52 vektdeler sand, 1 del sement, 3,05 deler grov masse (halvt 4-8 mm og halvt 8-16 mm) og 0,45 deler vann. Blandbarhetskurve for enkeltelementer er ikke opp-tegnet, men må klart være dårligere enn i eksempel 3 (mindre vann og mere grov masse).

Armeringselementer (l/d=85) og standardblandemaskin og

betingelser som i eksempel 1.

Alle de tørre ingredienser inklusive 0,65 volumprosent elementer (punkt D på Fig. 1) ble bulkdumpet i maskinen og blandet i 30 sek. Deretter ble vannet tilsatt, og blandeprosessen ble fortsatt i ytterligere 30 sek. Så ble de resterende 0,35 volumprosent armeringselementer bulkdumpet direkte i den våte blanding med en påfølgende blandeperiode på 35 sek. (punkt E på Fig. 1).

Etter de første 30 sek. viste den tørre blanding en hovedsakelig regelmessig og vilkårlig orientert fordeling av for størstedelen udelte elementer. Etter de følgende 30 sek. våtblanding viste blandingen samsvarende fordeling av enkeltelementer. Etter sluttperioden på 35 sek. var de sist tilsatte 0,35 volumprosent elementer i hovedsaken desintegrert, og fordelingen av enkeltelementer var som angitt ovenfor.

Ved hjelp av disse elementer er det vist at det lett kan fremstilles blandinger med et 1/d-forhold som ifølge kurvene på Fig. 1 ligger i et område som tidligere ble ansett for å representere vanskelig blandbarhet eller endog utenfor den tidligere oppnåelige blandbarhetsgrense. Denne blandbarhet ble dessuten før målt med armeringselementene tilført i form av et kontinuerlig regn, mens disse i eksemplene simpelthen ble bulk-tilført. Dessuten finnes det i den beholder i hvilken elementene transporteres, i hovedsaken ingen risiko for sammenhektning i klumper, og i de fleste tilfeller, som f.eks. i forbindelse med buntede, parallelle delelementer, kan det pakkes

en større vektmengde innenfor samme volum.

Claims (21)

1. Fremgangsmåte for innføring av små, langstrakte, metalliske elementer, så som jern' eller stålfibre, i et støp-bart materiale, f.eks. mørtel eller betong, hvilke elementer er sammenfattet til grupper som utgjør armeringselementer, ved hjelp av et bindemiddel, karakterisert ved at et flertall armeringselementer innføres i en blanding for det nevnte støpbare materiale, at armeringselementene innblandes for å bli i det vesentlige jevnt fordelt i materialet, at armeringselementene bringes til å dele seg opp ved hjelp av en desintegreringssubstans som er tilstede i blandingen og danne separate elementer, og at materialblandingen blir ytterligere blandet for å fordele de separate elementer i det vesentlige homogent i denne.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at armeringselementene først tilsettes materialblandingen inneholdende desintegreringssubstansen, og at blandeprosessen for å fordele armeringselementene opprettholdes så lenge at armeringselementene i det vesentlige er blitt oppdelt, idet blandetiden fastlegges i forhold til varigheten av det anvendte bindemiddels motstand mot desintegreringssubstansen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at desintegreringssubstansen tilsettes blandingen efter inn-føringen av armeringselementene og at blandeprosessen for å fordele armeringselementene opprettholdes gjennom en forsinkelsestid mellom innføringen av armeringselementene og det tidspunkt da disse i det vesentlige er blitt oppdelt.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at det som støpbart materiale anvendes et materiale på grunnlag av et vann-aktivert bindemiddel, så som mørtel eller betong.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at det som støpbart materiale anvendes et materiale på sement-basis.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at det som desintegreringssubstans anvendes vann.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2 til 6, karakterisert ved at forsinkelsestiden utgjør mellom 10 og 120 sekunder, fortrinnsvis mellom 15 og 45 sekunder.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 3 til 6, karakterisert ved at forsinkelsestiden mellom inn-føringen av vann og det tidspunkt da armeringselementene er i det vesentlige oppdelt, er kortere enn 30 sekunder, fortrinnsvis kortere enn 20 sekunder.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at blandeprosessen efter begynnelsen av den vesentlige oppdeling av armeringselementene ikke videreføres under mer enn 120 sekunder, fortrinnsvis ikke mer enn 60 sekunder.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes separate metallelementer som hvert har et lengde/tykkelses-forhold på mellom 50 og 200, fortrinnsvis mellom 70 og 160.

11. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes metallelementer av hardtrukket ståltråd med en strekkfasthet på i det minste 85 kg/mm 2 , fortrinnsvis i det minste 120 kg/mm 2.

12. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i .hvilke de nevnte separate metallelementer er anordnet parallelt med hverandre.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke metall-elementene er anordnet side om side.

14. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer med et bindemiddel som er påvirkbart av vann.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer hvor en del av det materiale som er inkludert i bindemiddelet, er oppløselig i vann, mens resten er uoppløselig i vann.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke det nevnte opp-løselige materiale er polyvinylalkohol.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke den nevnte rest av bindemiddelet er polyvinylacetat.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke bindemiddelet inneholder mellom 0 og 20 % polyvinylacetat.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke bindemiddelet inneholder mellom 20 og 50 % polyvinylacetat.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke bindemiddelet inneholder mellom 50 og 80 % polyvinylacetat.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det anvendes armeringselementer i hvilke bindemiddelet består av polyvinylacetat med en tilsetning av et bløtgjørings-middel som er påvirkbart av vann.