NO20130401A1

NO20130401A1 - Armeringsstav og fremgangsmate for a fremstille slike armeringsstaver

Info

Publication number: NO20130401A1
Application number: NO20130401A
Authority: NO
Inventors: Per Cato Standal; Leonard W Miller
Original assignee: Reforcetech Ltd
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-06-17
Also published as: KR20210047372A; HK1184430A1; ZA201302119B; KR20140032350A; JP2014502319A; CN103180258A; MX2013004122A; MY162784A; KR20180132937A; EA025976B1; CL2013001081A1; PE20140444A1; IL225335A0; BR112013007348A2; WO2012053901A1; US20240109811A1; PE20142423A1; ECSP13012625A; AU2011318673B2; EP2630100A1

Abstract

Oppfinnelsen vedrører armeringsstaver for betongkonstruksjoner, omfattende et stort antall kontinuerlige, parallelle fibere, fortrinnsvis laget av basalt, karbon eller glassfiber, eller lignende, innbakt i en herdet matriks der stavene har en gjennomsnittlig lengde på 20 mm til 200 mm, og en gjennomsnittlig diameter på 2 mm til 10 mm, der hver stav er laget av minst en fiberbunt omfattende et antall parallelle, fortrinnsvis rette fibere som har et sylindrisk tverrsnitt og der nevnte staver er utstyrt med en overflate form og/eller tekstur som bidrar til god heft med betongen. Minst en del av overflaten på hver stav er deformert forut for eller under herdestadiet av matriksen, ved hjelp av: a) en eller flere strenger av et elastisk eller uelastisk, men strekkpåført materiale som er helisk tvunnet rundt nevnte minst en fiberbunt med parallelle, rette fibere forut for hendingen av matriksen som fibrene er innbakt i, for derigjennom å opprettholde fibrene i en parallell tilstand under hendingen og for å fremskaffe en ujevn utvendig overflate i lengderetningen til fiberarmeringsstavene, og/eller b) minst en deformert del og/eller minst en ende på hver armeringsstav, for derved å gjøre overflaten ru. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for fremstilling av anmeningsfiben og for bruk av slike korte fibere.

Description

Oppfinnelsens tekniske område

Foreliggende oppfinnelse vedrører et armeringselement for anvendelse i tilknytning til en konstruksjon som skal støpes, slik som for eksempel en betongkonstruksjon.

Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse armeringsstaver for betongkonstruksjoner og en fremgangsmåte for fremstilling av slike staver, omfattende et stort antall kontinuerlige, parallelle fibere, som er satt under et lett strekk for å virke sammen, fortrinnsvis laget av basalt, karbon, glassfiber eller lignende, innbakt i en herdet matriks, idet stavene fortrinnsvis har en gjennomsnittlig lengde på 20 mm til 200 mm og en gjennomsnittlig diameter på 0,3 mm til 3 mm, der hver stav er laget av minst en fiberbunt som omfatter et antall parallelle, fortrinnsvis rette fibere som har en sylindrisk eller oval tverrsnittform og der nevnte staver er utstyrt med en overflateform og/eller -tekstur for å skape heftegenskaper.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Uarmert betong har stor trykkfasthet, men tåler ikke særlig store strekkbe-lastninger, noe som resulterer brudd selv ved lav strekkbelastning. Det er derfor en etablert praksis å tilføre betongen fiber med liten lengde under miksingen av ingredi-enser i betongen. Fiber blandet med betong under miksingen vil dispergere i alle retninger på en vilkårlig måte og fremskaffe en armeringseffekt i alle retninger i den herdede, harde betongen. Tilføring av fiber vil endre riss- og sprekkdannelsen i betongen fra makroriss eller-sprekker til mikroriss eller-sprekker. Ved å modifisere oppsprekkingsmekanismen vil makrorissene bli mikroriss. Rissbredder blir redusert og de ultimate strekkopprissingsbelastningene i betongen vil øke. Den mekaniske heften mellom de innstøpte fibrene og den sammenbindende matriksen frembringer denne redistribusjonen av belastingene. I tillegg vil evnen til modifisert rissmodus resultere i kvantifiserbare fordeler i form av redusert mikrooppsprekking, noe som leder til redusert permeabilitet og økt motstand mot overflateslitasje, støtmotstand og styrke for å tåle økt utmatting. Denne type betong er kjent som fiberforsterket betong.

Bruk av fiberforsterket polymerarmering med korrosjonsmotstand (FRP = Ffiber Reinforced Polymer) har også tidligere vært foreslått brukt i forbindelse med veikonstruksjoner, og da særlig de konstruksjoner som utsettes for fjerning av is og snø ved hjelp av salt og/eller plassert i svært korrosive miljøer. Glass-, karbon- og aramidfiber blir vanligvis anvendt for fremstilling av armerings-stenger for anvendelse i tilknytning til slike betongkonstruksjoner.

En nylig utvikling i fiberproduksjonsteknologien gjør det mulig å fremstille polymerarmeringstenger laget av basaltfiber (BFRP = Basalt Fiber Reinforcement Polym,ers), laget av basaltfiber som igjen er omdannet fra basaltstein. Basaltfiber har et stort område for termisk nyttevirkning, høy strekkstyrke, god motstand mot syrer, gode elektromagnetiske egenskaper, har en inert natur, motstand mot korro-sjon, stråling og UV-lys, vibrasjons- og støtegenskaper. BRFP-produkter er tilgjengelig i et stort antall ulike former, slik som rette stenger, løkker, to-dimensjonale nett og spiraler.

Andre områder for bruk av fiber for armering av konstruksjoner er betonglag eller foringer som skal anvendes i tilknytning til tunnelvegger, enten for å forhindre at steiner faller ned eller som en brannhindrende innretning. Slik betong blir sprøytet på overflaten og er vanligvis benevnt som sprøytebetong, gunite eller shotcrete. Like-ledes kan på forhånd støpte betongskiver eller pre-fabrikkerte betongelementer anvendes.

For å forhindre konsekvenseffektene av kryp under herdeprosessen, det vil si å forhindre dannelse av svært små eller større sprekker eller riss under herdefasen, har det vært kjent å anvende fiber. En type fiber som har vært benyttet er stålfiber som har en lengde i området fra 2 til 5 cm og en diameter på om lag 1 mm. For å remskaffe tilstrekkelig heft med betongen er endene til slike fibre gjort flate for derigjennom å fremskaffe utvidede hoder. Hensikten med nevnte stålfiberarmering er å forhindre oppsprekking under herdefasen av den grønne betongen.

Fiberarmering fremstilt lav et stort antall parallelle glass-, aramid- eller karbonfiber, innbakt i en matriks og herdet, er også tidligere foreslått brukt i stedet for stålfiber.

GB 2 175 364 A vedrører et armeringselement i form av lange, rette, kontinuerlig avlange armeringsstenger, som har minst en utkragning på sin overflate som er dannet ved å binde om et taulignende materiale på omkretsoverflaten til en fiberforsterket syntetisk kjerne. Det taulignende materialet er dannet ved kontinuerlig å vikle fiberbunter med en stigning i området tre viklinger per ti centimeter til femten viklinger per ti centimeter. Fiberbuntene omfatter fiber av glass, eller karbon eller bor, eller metall eller naturlige eller syntetiske fibere.

US 5,182,064 beskriver en fremgangsmåte for å fremstille en lang, avlang fiberforsterket plaststang som har ribber på overflaten, ved å impregnere et for-sterkningsmateriale i form av kontinuerlige, lange fiberbunter med et uherdet resin. En ribbedannende del er preparert separat ved å impregnere et fiberbuntfor-sterkende materiale med en uherdet væskeresin. En fiberforsterket plaststang blir dannet ved helisk å påføre den ribbedannende delen og sammen herde de to til et integrert legeme.

JP 4224154 beskriver et armeringselement for betong som har høy tilbakeholdende heftstyrke og strekkstyrke ved å vikle tykke tråder og fine tråder rundt et kjernemateriale som forsterkende fibre og varmeherdende resin, og som gjøres hardt og herdet mens det dannes et grovt belegg med en varmeherding.

JP 07-149552 beskriver hvordan armeringsstyrken til sement kan forbedres ved å anvende utad ragende ringformede utkragninger, eller avflatede ender, på avlange fiberbunter, innbakt i et svært heftende materiale, for så å kutte disse opp i korte fiberbunter anordnet i én retning og innbakt i en resinmatriks.

JP 1207552 beskriver en løsning der en termoplastisk resin blir forsterket med bunter av forsterkende fibere som er orientert i én retning og hvoretter en bøyepro-sess anvendes. Der hvor bøyeprosessen skal anvendes blir et garn som består av samme fiber som nevnte forsterkende fiber viklet rundt og pulver bestående av silikonkarbid, aluminiumsoksid, rustfritt stål og så videre med gode heftkvaliteter mot betong strøs på periferiene til stangen for derigjennom å øke armeringsdelens heftstyrke i forhold til betongen.

CN 2740607 viser en forsterkende fiberstruktur for betong. Fiberen er en høypolymer fiber som er utstyrt med en overflate som er gjort ru. Tverrsnittsformen til den forsterkende fiberstruktur kan være sekskantformet eller femkantformet. En profilform kan være en bølgeform eller en sagtannform. Diameteren til fiberen er mellom 0,5 mm og 1,0 mm. Lengden på fiberen er mellom 40 mm og 75 mm. Fiberstrukturen har en høy strekkstyrke, lav elastisitetsmodulus, sterk syremotstand og alkalitetsmotstand og en liten spesifikk tyngde. Fiberen er benyttet for å styre sprekkdannelse i betongen under herdestadiet.

CN 201236420 beskriver et ribbemateriale som kan bli anvendt i konstruksjoner i stedet for armeringsjern av stål. Ribben som er i et fiberkomposittmateriale, er en bøyelig sylindrisk seksjonsstang dannet ved liming og sammenstilling av et flertall basaltfiberkjernebunter og et resinmateriale som danner et belegg rundt basaltfiberkjernebunten. Stengene er lange enheter med en lengde som tilsvarer konvensjonelle armeringsjern av stål.

EP 2087987 beskriver en fremgangsmåte og en innretning for introduksjon av lange stålfibere i betong ved å bruke en innretning montert på eller nære en betongdyse, der fibrene kuttes og skytes inn i betongstrømmen gjennom et rør, direkte inn i betongblanderen.

JP 2007070204 og JP 2008037680 beskriver en karbonfiberbunt i form av en tråd av to eller flere karbonfiberbunter. Karbonfiberbunten er tvunnet 50-120 ganger per meter og har en lengde i størrelsesorden 5 til 50 mm. Karbonfiberbuntens overflate har korrugerte intervaller på 3 til 35 mm. Den flate karbonfiberbunten, som har et bredde/tykkelsesforhold på 20 eller større, er tvunnet og prosessert. Tverrsnittsarealet er i størrelsesorden 0,15 til 3 mm2.

WO 98/10159 beskriver fibere, kontinuerlige eller diskontinuerlige, og stenger som har optimaliserte geometrier for anvendelse som armering av sement, der tverrsnittsarealet har polygon form. Geometriene er utformet for å øke forholdet mellom overflateareal som er tilgjengelig for heft mellom fiber og matriks og tverrsnittsarealet til fiberen.

US 2001/0051266 og US 2004/0018358 beskriver fibere som er mikro-mekanisk deformert, slik at fibrene flates og har overflatedeformasjoner for å forbedre kontakten med matriksmaterialet, som for eksempel kan være betong. Fiberne har fortrinnsvis en lengde i området 5 til 200 mm og en gjennomsnittlig bredde fra 0,5 til 8 mm, idet fibrene er laget av en eller flere syntetiske polymerer eller metall, slik som stål.

WO 02/06607 beskriver fibere som skal anvendes i en betongblanding, der fibrene er flate eller blir avflatet og har en første og en annen motsatt flate eller avflatet ende som er snodd ut av fase og som definerer mellom seg et mellomliggende, heliskfiberlegeme. Fibrene haren gjennomsnittlig lengde på mellom rundt 5 til 100 mm og gjennomsnittlig bredde på mellom 0,25 og 8,0 mm, mens gjennomsnittlig tykkelse er rundt 9,005 til 3 mm. Fibrene er laget av polypropylen eller polyetylen.

Det vises også til WO 2009/025305, som tilhører søkeren og som herved inkluderer ved referansen både med hensyn til fremgangsmåte for fremstilling og konfigurasjonen og oppbyggingen av avlange armeringsstenger.av et kompositt-materiale

Det er et behov for en forbedret type armering som på en enkel måte er egnet for reparering av konvensjonelt oppsprukkete betongkonstruksjoner, armert med konvensjonell stålarmering, slik at eksponert stålarmering kan forsegles og der en i tillegg kan gjenvinne og fortrinnsvis fremskaffe tilføyelse av strukturell styrke i den oppsprukkede betongkonstruksjonen.

Det er videre et behov for å fremskaffe armering for betongkonstruksjoner som unngår nødvendigheten av komplekse eller konvensjonell armering som må plasseres på byggeplassen, der en baserer forsterkningen på mer eller mindre vilkårlig plassert armering inne i den grønne betongen for slik å redusere kravet til eller i det minste redusere deler av den konvensjonelle armering.

Videre er det et behov for en effektiv og forbedret fremgangsmåte for å produsere korte fiberstenger og for å forbedre hefteffekten mellom den omliggende betong og de korte stavene.

Det er også et behov for en kort stavarmering som bidrar til betongens styrke også i fasene etter fullstendig herding av betongen.

Det skal også anføres at det er et behov for en pålitelig, vedlikeholdsfri armering for plassering på steder der tilgangen for installasjon av konvensjonelle løsninger med armeringsstål er begrenset eller for anvendelse der automatisert maskineri begrenser muligheten for å anvende armering i form av rette armrings-stenger eller pre-fabrikkerte eller plasslagte armeringsbur, inkludert konstruksjoner slik som plater, rør, dreneringskulverter, fortau, sjømoringer ankere, og så videre.

I de fleste dokumenter referert til ovenfor er plastfibere valgt fra en gruppe som har en spesifikk egenvekt som bidrar til en total egenvekt på fibrene, det vil si egenvekt både for fiber og matriks, som er mindre enn 1, noe som gjør at korte staver har en tendens til å flyte opp mot overflaten under støpeprosessen. Plastfibrene ifølge den kjente teknikk har videre også en tendens til å absorbere vann, noe som kan forårsake dehydrering i støpefasen der det er et behov for vannover-skudd for å oppnå en god herding av betongen.

Når en støper betong har plastfibrene ifølge den kjente teknikk en tendens til å flyte opp mot overflaten når betongen forlater støperenna. Videre har konvensjonelle fibre en tendens til å filtre seg sammen under blande- og støpefasen, noe som resulterer i sammenfiltring og som også vanskeliggjør innblandingen på grunn av de vannabsorberende tendenser, noe som gir en negativ effekt på dehydreringen og herdingsprosessen av den plasserte betongen. Disse negative effektene reduserer det området av volumfraksjon der stål- og plastfibere som kan anvendes. For-delen med basalt MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse er tettheten og den ikke-vannabsorberende egenskapen, noe som gjør det mulig å ha en blanding i området opp til 10% volumfraksjon (VF), noe som ellers ville ha vært umulig ved bruk av konvensjonelle fibere.

Oppsummering av oppfinnelsen

Et hovedformål med foreliggende oppfinnelse består i å øke strekkstyrken ril fiberarmert betong opp mot 15 MPa i bøyestrekkfasthet testet med ASTM testme-toder og også reststrekkstyrke, og å transformere trykkfeilingsmodus til plastisk versus sprøhet ved å redusere volumfraksjonen til fortrinnsvis under 10, for derigjennom å etablere en svært effektiv armering.

Det er også et formål ved foreliggende oppfinnelse å fremskaffe en MiniBar™ - armert betong som har svært god bøyefasthet og energiabsorberende kapasiteter etter oppsprekking. Definisjonen av MiniBar™ omfatter korte armeringsstaver av basalt-, karbon- eller glassfiber, dannet av et antall i hovedsak parallelle fibre, innbakt i en egnet matriks og omfattende en heliks viklet rundt de innbakte fibrene for derigjennom å forme helisk anordnede fordypninger som strekker seg omkrets-messig på en kontinuerlig måte langs staven, idet staven har en lengde i området 20 til 200 mm og en diameter i området 0,3 til 3 mm, og fortrinnsvis med en overflate som er gjort ru og som videre referert til nedenfor, heretter benevnt MiniBars™..

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie en armering som er aktiv både under herdestadiet som innebygd riss-styring og under levetiden til den ferdigstilte betongkonstruksjon, som har lastbærende og lastdistri-buerende egenskaper også etter fullendt herding, for derigjennom å forbedre den strukturelle integriteten til slike betongkonstruksjoner.

Et annet formål ved oppfinnelsen er å skaffe tilveie et armeringselement som reduserer omfanget av forberedende arbeid på skadede betongkonstruksjoner for slik å kunne reparere skade på slike konstruksjoner.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse er å skaffe tilveie en fremgangsmåte for å produsere slik stavarmering med forbedrede heftkvaliteter og heftegenskaper ved bruk i betong.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse består i å fremskaffe et armeringssystem som også kan bli anvendt i betongkonstruksjoner, slik som en sjøvegg hvor den forbedrede betongstyrken i strekk vil kunne eliminere behovet for lett eller moderat stålarmering eller andre typer armering.

Nok et formål med foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie en FRP-armering som består av korte staver som ikke påvirker på en negativ måte herdeprosessen til betongen, samtidig med at hefteffekten og heftmekanismen med den omliggende betong forbedres.

Det skal anføres at stålfibre vil, på grunn av dens manglende korrosjonsmotstand, gradvis miste dens forsterkende og armerende styrke. Følgelig består et annet formål ved foreliggende oppfinnelse i å skaffe tilveie et armeringsfiber med alkalisk motstand.

Nok et formål med oppfinnelsen består i å skaffe tilveie en MiniBar™-armering som tillater vilkårlig plassering i blandingen og som ikke blir influert av bruk av vibratorer ved vibrering av grønn betong.

Et ytterligere formål ved foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie en armering som er egnet for armering av konstruksjoner som ellers ville være van skelig å komme fram til, slik som dypfundamentering ved utgraving, fundamentpæler eller diafragmavegger.

Et annet formål med oppfinnelsen består i å skaffe tilveie en MiniBar™-armering hvor plasseringen av denne ikke påvirkes når grønn betong blir vibrert for øking av betongens tetthet.

Et annet formål med foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie et armeringssystem hvor den armerende effekten til fibrene og konvensjonell armering i form av armeringsstenger eller løkker kan virke sammen over hele tverrsnittsarealet til betongkonstrukturen og også forhindre dannelse av sprekker eller riss i betongen og/eller flakavskalling på betongoverflaten etter at betongen er fullstendig herdet. I et slikt tilfelle vil fiberarmeringen og armering i form av stenger, løkker eller forspenning fungere som en integrert armering.

Et annet formål ved foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie et armeringssystem som reduserer kostnadene knyttet til nødvendig arbeid og kostnader forbundet med opprettholdelse av et rimelig nivå på bearbeidelse av grønn betong.

Nok et formål med foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie armerings-elementer som er konfigurert på en slik måte at når en betongkonstruksjon armeres med armeringselementene ifølge foreliggende oppfinnelse og utsettes for laster og krefter, vil feil oppstå ved tap av heft mellom et armeringselement og ikke ved brudd i MiniBar™, noe som tillater at betongen kan feile eller sprekke opp, men uten feiling i nevnte MiniBar™, noe som gir den armerte betong styrke etter oppsprekking på grunn av fibrenes gode heftstyrke.

Nok et annet formål ved foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie forbedrede korte staver som ikke baller eller klumper seg samme under innblandingen i grønn betong og som ikke synker ned eller flyter opp i en blandet grønn betongbatch under miksing eller ifylling i støpeformen.

Nok et annet formål ved foreliggende oppfinnelse består i å skaffe tilveie MiniBar™-armering der diameter og heftstyrken, som er kritiske dimensjoner for å oppnå styrke, blir kombinert på en slik måte at den krevde bøyefasthetsstyrke og reststrekkstyrke overstiger 15 MPa.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er nevnte MiniBar™-armering også ment å eliminere behovet for stål- eller basaltfiberarmerte polymers i noen applikasjoner, slik som for skjærarmering.

Ovennevnte formål blir oppnådd ved hjelp av armeringsstaver og en fremgangsmåte for å anvende og å produsere slike staver som videre definert i de selvstendige patentkrav. Alternative utførelsesformer av oppfinnelsen er definert av de uselvstendige patentkrav.

Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter hver armeringsstav for betongkonstruksjonen et stort antall kontinuerlige, parallelle fibre som fortrinnsvis er laget av basalt-, karbon-, glassfiber eller lignende, innbakt i en herdet matriks. Stavene kan fortrinnsvis ha en gjennomsnittlig lengde i området 20 mm til 200 mm, og en gjennomsnittlig diameter i området 0,3 mm til 3 mm, og hver stav kan være laget av minst én fiberbunt som omfatter et antall parallelle, fortrinnsvis rette fibere som har et sylindrisk tverrsnitt, idet tverrsnittet fortrinnsvis er mer eller mindre sirkulært eller ovalt. Minst en del av overflaten på hver stav kan være deformert forut for eller under herdningsstadiet til matriksen ved hjelp av: a) én eller flere strenger av et elastisk eller ikke-elastisk, men strukket materiale som blir helisk viklet rundt nevnte minst én bunt med parallelle, rette fibre forut for herding av matriksen som fibrene er innbakt i, og der fibrene opprettholdes i en parallell tilstand under herdningen og fremskaffer en ujevn utvendig overflate med langsgående anordnede heliske fordypninger i lengderetningen på overflaten til den i matriksen innbakte én eller flere fiberbunter som utgjør armeringsstaven(e), og/eller

b) at nevnte stav(er) blir utformet med en overflate og/eller tekstur som bidrar til god heft med betongen, for derigjennom å fremskaffe en overflate som er gitt en

ruhet..

Ifølge én utførelsesform av oppfinnelsen kan nevnte to eller flere strenger være helisk viklet i motsatt retning rundt nevnte matriksinnbakte fiberbunt(er).

Videre kan nevnte MiniBar™ fortrinnsvis være laget av basaltfiber, karbonfiber, glassfiber, eller lignende.

Det skal anføres at stigningsheliksen er i området 10 mm til 22 mm, og fortrinnsvis rundt 17 mm for å tilpasses med betongkvaliteten og størrelsen på tilslagsmaterialet, mens vinkelen på heliksen i forhold til senterlinjen til MiniBar™-fibrenes fortrinnsvis er i området fra 4 til 8 grader, mens vinkelen til de parallelle fibrene i forhold til minibarfibrenes senterlinjen bør være mellom 2 og 5 grader.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for fabrikkering av armeringsstaver. Hver stav kan omfatte et stort antall kontinuerlige, parallelle fibre, fortrinnsvis laget av basalt, karbon eller glassfiber, eller lignende, som er innbakt i en herdet matriks, der stavene fortrinnsvis har en lengde i området 20 mm til 200 mm, og en diameter i området fra 0,3 til 3 mm. Nevnte staver kan være laget av minst én fiberbunt som forut for eller under herdningsprosessen utstyres med en overflatetekstur som bidrar til god heft med betongen, der nevnte tekstur oppnås ved å vikle helisk én eller flere strenger av et elastisk materiale rundt nevnte minst én bunt med parallelle fibre, der også fibrene er rette.

Ifølge én utførelsesform er minst en helisk streng viklet forut for herdingen av matriksen, for slik å holde fibrene i en parallell stilling under herdingen og for å skaffe tilveie en ujevn utvendig overflate i armeringsstavenes lengderetning. To eller flere slike strenger kan bli anvendt, for eksempel viklet helisk i motsatt retning.

Den heliske viklingen kan være viklet med en vinkel i området fra 4 til 8 grader i forhold til senterlinjen til den avlange ministaven.

Slike fibre kan være vilkårlig blandet med grønn betong og anvendt for reparasjonsarbeider av oppsprukket betong og kan også skaffe tilveie en gjennomsnittlig reststyrke og bøyefasthetsstyrke i den herdede betongkonstruksjonen, for slik å gjenopprette eller forbedre betongkonstruksjonens strukturelle integritet.

Ifølge én utførelsesform av oppfinnelsen, omfatter armeringstaven et stort antall kontinuerlige, parallelle fibre, fortrinnsvis laget av basalt, innbakt i en herdet matriks, der stavene fortrinnsvis har en gjennomsnittlig lengde i området 20 mm til 200 mm, og en gjennomsnittlig diameter i området 0,3 mm til 3 mm. Hver stav kan være laget av minst én fiberbunt som omfatter et antall parallelle, fortrinnsvis rette fibre som har et mer eller mindre sylindrisk eller ovalt tverrsnitt og som er utstyrt med en overflateform og/eller en tekstur som bidrar til god heft med betongen.

Minst en del av overflaten på hver stav er deformert forut for eller under herdestadiet til matriksen ved hjelp av: a) en eller flere strenger av et strengmateriale som blir helisk viklet rundt nevnte minst én bunt med parallelle, rette fibre forut for herdingen av matriksen som fibrene er innbakt i, for opprettholdelse av fibrene i en parallell tilstand under herdingen og for å skaffe tilveie en ujevn utvendig overflate i en langsgående retning på armeringsstavene, og/eller

b) minst én deformert seksjon og/eller eventuelt minst én ende på hver av armeringsstavene, for derigjennom å fremskaffe en ru overflate og/eller slik

deformasjon kan utgjøres av en hvilken som helst deformasjon eller innsnevring eller former som forhindrer eller i det minste begrenser uttrekking av armeringsstaven i betongen.

Det skal også anføres at en tynnere basaltfiber anvendt som heliks rundt hovedbasaltfiberbunten vil øke styrken til MiniBar™.

Ifølge en ytterligere utførelsesform er én, to eller flere strenger helisk tvunnet i motsatt retning, der nevnte én eller flere strenger skaper fordypningene som kreves ifølge foreliggende oppfinnelse.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er de helisk anordnede fordypningene skapt ved å tvinne en tråd eller en fiberenhet helisk rundt bunten av impregnerte, mer eller mindre uherdede fibre, ved å anvende et større strekk i nevnte tråd enn strekket i bunten, for derigjennom å skaffe tilveie en tvist i bunten og/eller en helisk arrangert fordypning som strekker seg langs hele lengden til bunten og/eller korte avkuttede staver, i tilfelle avkapping.

Alternativt, eller i tillegg, kan den utvendige overflaten på staven være utstyrt med minst én utvidet eller flatgjort del eller ved å ha varierende diameter, da slik overflate fremskaffes forut for herdingsfasen, for derved å fremskaffe en bedre heft med betongen.

Hver stav kan også ha en deformert midtre seksjon eller ender, for derigjennom å øke kontaktoverflaten på staven.

Ifølge en foretrukket fremgangsmåte for fabrikkering av armeringsstaver som videre definert ovenfor, blir nevnte overflatetekstur oppnådd ved helisk vikling av én eller flere strenger av et elastisk eller in-elastisk materiale rundt nevnte minst én bunt med parallelle fibre som også er rette. Minst én helisk streng kan fortrinnsvis bli viklet rundt fibrene og matriksen forut for herding av matriksen for slik å holde fibrene i en parallell tilstand under herdingen og fremskaffer en ujevn utvendig overflate i form av heliskformede fordypninger i armeringsstavens lengderetning. Alternativt kan to eller flere strenger bli helisk viklet rundt fibrene og matriksen i motsatt retning, der strekket i slik(e) streng(er) blir høyere enn strekket som anvendes for å trekke bunten langs produksjonslinja i retning mot herdestadiet.

Den utvendige overflaten på staven kan videre eller i stedet bli utstyrt med minst én utvidet eller flatgjort del eller som har varierende diameter, slik utvidet eller flatgjort del blir dannet forut for herdefasen, for slik å skaffe tilveie en bedre heft eller binding med betongen.

Stavene ifølge foreliggende oppfinnelse kan bli blandet med grønn betong og anvendt for reparasjonsarbeid på oppsprukket betong og også for å fremskaffe gjennomsnittlig reststyrke og økt bøyefasthetsstyrke i de herdede betongkonstruksjoner, for derigjennom å gjenopprette eller forbedre den strukturelle integriteten til betongkonstruksjonen.

Mulige andre områder for bruk er betonggulv i bygninger, enten prefabrikkert eller støpt in situ, betongstein for belegg på fortau som kan bli laget tynnere og lettere på grunn av de styrkende egenskapene til basalt MiniBar™, og så videre. Andre bruksområder er betong for produksjon av vekter for å holde rørledninger nede på sjøbunnen.

Andre typer bruk av MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse kan for eksempel, men ikke eksklusivt, være egnet for bruk på konstruksjoner som er utsatt for væsker og i særdeleshet vann som har en ph under sju eller vann som inne-holder salt. Slike konstruksjoner kan for eksempel være konstruksjoner for sjøforsvar og deler av jettis/kaivegger under eller eksponert for en vannlinje, pilarer for broer, betonglektere eller lignende. Armeringen kan også bli anvendt på landbaserte konstruksjoner der adkomst for å installere konvensjonell armering er vanskelig. Slik anvendelse kan for eksempel være dype fundamenter i utgravingstomter eller diafragmavegger, pæler eller lignende.

Det skal anføres at MiniBars™ - basaltarmering kan bli tilført grønn betong under miksing, levert fra lastebil. Alternativt kan MiniBars™ - armering bli levert i tørr betong for sten for fortau og dreneringskulverter, og så videre.

Materialet anvendt for å etablere et helisk mønster på stavene kan for eksempel være en elastisk eller in-elastisk tråd. Som et alternativ kan basalttråder bli anvendt siden slik heliks også kan bidra til både styrken og stivheten til MiniBars™.

Videre skal det også anføres at MiniBars™ i tillegg kan være belagt med et lag med vilkårlig arrangert partikkelformet materiale, slik som sand, glass eller lignende typer harde materialer.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir MiniBars™ jevnt blandet inn i grønn betong, vilkårlig orientert. MiniBars™ har en lignende tetthet med betong, selv om denne ikke er eksakt lik. Følgelig vil ikke MiniBars™-flyte opp eller synke inn i den grønne betongen og vil heller ikke bli påvirket av vibrering av betong, det vil si hverken å flyte opp til toppen eller ned til bunnen av grønn betong når betongen blir vibrert.

Oppførselen til MiniBars™ i betongen er ansett å være avhengig av både betongens egenskaper og fordelingen av MiniBars™ i betongen. Betongens egenskaper kan være viktig fordi stavene er korte sammenlignet med deres diameter, og slik danner ikke en full forankring i betongen. Kreftene som kan bli mobilisert i stavene kan derfor være svært avhengig av betongens styrke og den resulterende heftbelastning utviklet mellom betongen og stavene. Distribusjonen av MiniBars™ i betongen er viktig fordi et relativt lite antall staver er benyttet i miksen, sammenlignet med konvensjonelle fibre. Dette relativt lave antallet med staver betyr at variasjon i distribusjon gjennom miksen kunne ha en notabel effekt på styrken.

Videre kan størrelsen på tilslagsmaterialet som benyttes i betongen ha en effekt på styrken til den herdede betongkonstruksjonen. Mindre størrelse på tilslagsmateriale blandet med MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse kan ha påvirket kvaliteten til stavdistribusjonen og følgelig forbedret betongstyrken.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan heliksen rundt den rette fiberbunten være fordelaktig. Mer eller mindre vilkårlig posisjonerte MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse vil fungere som skjærkoplinger i betongkonstruksjonen, for derigjennom å lage bro og forbedre skjærstyrken til betongen. MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse kan også utgjøre et supplement til konvensjonell armering, enten konvensjonell langstrakt bøyestivhetsarmering av stål, eller basalt- eller karbon-fiberarmering, eller bur, der MiniBars™ fungerer minst som skjærarmeriing, for eksempel for å redusere den tiden som jernbinderne bruker for å binde sammen konvensjonell armering.

En unik fordel som oppnås ved å anvende MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse er at tester har demonstrert at det oppnås relevante reststyrkekrav, basert på ASTM C 1609-tester (som spesifisert i AC 1318-08 for stålfiberarmert betong), ved bruk av MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse som skjærarmering i armerte betongplater og bjelker. Slike typer fibre er av en korrosjonsfri, strukturell fibertype som kan motstå alkaline.

Armeringsstavene av basaltfiber ifølge foreliggende oppfinnelse gir følgende heftmekanismer: - I en makroskala er den styrte stigningen til basaltfiber og den heliske tråd i et område fra 10 til 22 mm. Heften vil være mellom tilslagsmaterialet i betongen, der slikt tilslagsmateriale har en uregelmessig form som vil hekte seg til eller skape en friksjon og/eller mekanisk forbindelse med fordypningene i overflaten på nevnte MiniBars™ og med andre omliggende tilslagsmaterialer i betongen, for derigjennom å sikre en god heftende effekt. I tillegg vil fine sandpartikler og sementpartikler som ligger inne i mellom de større tilslagsmaterialene også kunne bidra til denne hefteffekt. Om stigningslengden til MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, det vil si avstanden eller lengden på en vinding av den tynne heliske streng, er for lang og/eller for rett, det vil si en svært lang stigning, vil MiniBar™ bli trukket ut, mens om nevnte avstand eller lengde er for liten, vil MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse brytes av og/eller knuse fine partikler i den omliggende tilstøtende sement, idet slike partikler hovedsakelig er fine partikler på grunn av det reduserte volumet av fordypninger per lengde på staven. - I en mikroskala vil overflaten til de diskrete på basaltfiberbuntene være noe rue på grunn av svært tynne og små langsgående fordypninger dannet mellom de parallelle fibrene i bunten, og derigjennom skape en hefteffekt mellom de fine partiklene i betongen. Dette tillater og fremskaffer en sterk sammenbindende mikroheft mellom de fine partiklene og tilslagsmaterialet i betongen og MiniBar™.

Ett trekk ved RFT-prosessen er å bli i stand til å matche heliksens stigningslengde (se figur 3) for å være tilpasset de største størrelsene i tilslagsmaterialet slik at MiniBar™ og aggregat kan låses seg sammen på den mest effektive måte, det vil si mindre stigningslengde benyttes for å matche mindre aggregatblandinger.

Den kjemiske bindingen til betongen med det tynne laget med matriks og de ytterste fibrene av basaltfiber vil også bidra til hefteffekten mellom fibrene og den omliggende betong.

Ovennevnte heft er direkte med de rette basaltfibrene med liten tvinning, innbakt og bundet sammen med matriks. Heften vil ikke være avhengig av tilførsel av sandpartikler som har vist seg å skjære av vinylesterbelagte staver. Heften trenger videre ikke å avhenge av en heft med en eksternt tilført og «pålimt» ring av et sekundært materiale, slik som foreslått i den kjente teknikk. MiniBar™-heft er i fibrenes retning og både fibrene og fordypningene, laget av den helisk snodde tynne tråd, tillater en god mekanisk forbindelse mellom armeringsstaven og den omliggende betong over hele lengden til MiniBar™.

Det skal anføres at for å fremskaffe den rue overflaten på MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, bør vektfaktoren til fibrene i forhold til vektfakoren til matriksen, fortrinnsvis være i området rundt 65 til 85, mer fordelaktig i størrelses-orden 70 til 77, og mer fordelaktig rundt 75. Om vektfaktoren til matriksen som anvendes er for høy, vil de fine fordypningene mellom fibrene på overflaten til MiniBar™ vil bli fylt med matriks, for slik å redusere bidraget av heft fra tilslagsmateriale/finstoff på mikroheftskalaen og forårsake at matriksen lett kan bli trukket av fibrene som en «slange». Om volumet av matriks er for lite kan skjær-bidraget fremskaffet av heften mellom fibrene på overflaten og tilslagsmaterialet og/eller finstoffene i betongen bli redusert.

Den mest foretrukne vinkelen a til heliksen i forhold til senterlinjen til MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse skulle fortrinnsvis være i området fra 4 grader til 8 grader, mens vinkelen x til de parallelle fibrene i forhold til nevnte senterlinjen på MiniBar™ bør fortrinnsvis være i størrelsesorden 2 til 5 grader. MiniBar™ kan fortrinnsvis bli fremstilt ifølge innholdet i US 7,396,496, idet innholdet i denne herved inkluderes ved referansen.

Tester har vist at fibrene ifølge foreliggende oppfinnelse blander seg godt og forblir vilkårlig orientert i miksen uavhengig av rotasjonshastigheten på den roterende trommel på betongblandetransportbilen. Fibrene forblir videre i vilkårlig posisjon og forblir jevnt fordelt gjennom hele det blandede volumet også under ifylling i forskalingen.

Det skal også anføres at både diameteren og heftstyrken er kritisk for å sikre den fornødne styrken til nevne minifiberarmering.

Mens løsningene ifølge den kjente teknikk støtter seg på skjærstyrken til epoksyen benyttet som matriks, baserer fiberstavene ifølge foreliggende oppfinnelse seg på skjærstyrken mellom sand og tilslagsmaterialet i betongen på den ene side og den oppnådde binding eller heft med overflaten på ministavene på den annen side.

Området for diameterne er viktig da kryp i betongen også virker som en fastklemmingsmekanisme som er sterkere for de større diameterne enn for de små diameterne. Tester har vist at etter hvert som diameteren blir redusert, øker effek-tiviteten i fastklemmingen målt som heft i bøyestrekkfasthetstestingen, mens heften målt som gjennomsnittlig reststyrke avtar. Implikasjonene beståri at forskjellige styrkenivåer, som påkrevd under engineeringen av betongkonstruksjoner, kan forskjellige diametere bli spesifisert for å fremskaffe styrken som er ønsket eller som er nødvendig.

Sammenlignet med dimensjonene av MiniBar™, kan tilslagsmaterialet ha en hvilken som helst av de normal størrelser som blir anvendt i betong.

Kort beskrivelse av tegningene

Utførelsesformer av oppfinnelsen skal nå beskrives i ytterligere detalj, under henvisning til de medfølgende tegninger, der: figur 1 viser skjematisk et oppriss av en første utførelsesform av en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, indikerende en tett tvinning;

figur 2 viser skjematisk et oppriss av en andre utførelsesform av en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, der figuren viser vindinger som har lengre stigelengde;

figur 3 viser skjematisk og i en forstørret målestokk en del av én utførelses-form av en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, der forskjellige viktige vinkler er indikert;

figur 4 viser skjematisk et oppriss i en forstørret målestokk en vertikal seksjon i aksial retning av en utførelsesform av en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, der retningen til utallige, i hovedsak parallelle fibre er indikert og der samvirke mellom tilslagsmateriale og finstoffene i betongen på den ene side og overflaten og fordypningene i MiniBar™-fiberoverflate på den annen side er indikert;

figur 5 viser skjematisk i en forstørret målestokk et tverrsnitt gjennom en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, der figuren også indikerer fordypningene og den rue overflaten;

figur 6 viser en graf som viser bøyestrekkfasthetsstyrken målt i MPa for en tørr betongmiks for ulike fiberdoser ved volum%;

figur 7 viser gjennomsnittlig reststyrke målt i MPa for ulike fiberdoser måly i volum%; og

figur 8 viser bøyestrekkstivhetsstyrke målte I MPa til normal betong med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse, for ulike fiberdoser målt i volum%;

figur 9 viser bøyestrekkstivhetsstyrke for betong med stor styrke og med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse for ulike fiberdoser målt i volum%;

figur 10 viser gjennomsnittlig reststyrke for betong med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse; og

ett ark som viser resultatene fra tester, vist i tabell 1, tabell 2 og tabell 3, der tabell 1 viser testresultatene fra generasjon 1 og 2 med tørrblandingsbetong; tabell 2 viser testresultatene for normal betong med tilslagsmateriale med 20 mm maksi-mumsstørrelse, der doserings% er den variable; og tabell 3 viser testresultatene for betong med stor betongstyrke med bruk av tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse m for tre ulike fiberdoserings% er vist.

Detaljert beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser skjematisk et oppriss av en første utførelsesform av en MiniBar™ 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. MiniBar™ 10 omfatter et stort antall med parallelle fibere 11 av basalt, glassfiber eller karbon, innbakt i en herdet matriks av en konvensjonell type som kan motstå alkalisk angrep. Slik matriks kan for eksempel være en termoplast, en vinyl ester (VE) eller en epoksy. En elastisk eller uelastisk streng 12 er viklet kontinuerlig rundt de avlange innbakte fibrene og påfører et visst strekk i strengen 12 for derigjennom delvis å deforme omkretsoverflaten til staven 10, for dannelse av avlange helisk anordnede fordypninger 14. Denne viklingsoperasjonen er fortrinnsvis gjennomført samtidig eller rett etter innbakings-prosessen av avlange fibre 11 i matriksen, men forut for sluttfasen av herdingen for derigjennom å sikre den nødvendige deformering av omkretsoverflaten til stavene 10. Videre kan MiniBar™ 10 bli fremstilt som lange strenger eller stenger i en kontinuerlig prosess, hvoretter nevnte kontinuerlige stang eller streng blir kuttet opp i lengder fortrinnsvis i området 20 mm til 200 mm, mens diameteren eller tykkelsen til stavene fortrinnsvis kan være i området 0,3 til 3 mm. Heliksen kan være laget av en elastisk eller uelastisk streng, for eksempel av basalt som, når den utsettes for strekk på en styrt måte kan skape en gjentagende og ønsket overflatedeformasjon i form av fordypninger. Den utvendige overflate på MiniBar™ kan videre fortrinnsvis ha en hårlignende tekstur, omfattende et antall fine hår eller fiberender som rager ut fra MiniBar™ i en vilkårlig retning. Dette kan bli oppnådd ved å vikle et stort antall parallelle basaltfibre, innbakt i en ikke-herdet matriks, fortrinnsvis som en single bunt, rundt nevnte fine heliks, for slik å omforme rette fine tråder til en heliks rundt fiberbunten. Under denne prosessen med å etablere heliksen, kan strekket i den fine og tynne heliks styres med hensyn til strekk i basaltfiberbunten. Utførelsesformen vist i figur 1 er den primære innretning for å forbedre heften med den omliggende betongen ved å etablere en ujevn form på MiniBar™, dannet ved hjelp av en strekkpåført heliks12. Forskjellen i trekk blir opprettholdt i stangen inntil matriksen er tilstrekkelig herdet og hardnet. En sekundær innretning er heften til betongen på det mikroskopiske nivå med den rue overflaten, skapt av fibere som rager delvis ut fra matriksen.

Figur 2 viser skjematisk et oppriss av en andre utførelsesform av en MiniBar™ 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Ifølge denne utførelsesformen er MiniBar™ utformet med en heliks 12 som vist i figur 1. I tillegg er de to endene 13 deformert/avflatet for slik å øke endekontaktarealet for derved å forbedre bindings-og heftegenskapene og skjærmotstandskapasiteten til MiniBar™ 10 i forhold til den omliggende betong. Selv om en heliks 12 er vist, skal det anføres at MiniBar™ 10 kan være uten slik heliks 12, de deformerte eller de avflatede ender for å sikre den nødvendige binding og skjærkapasitet, ref. figur 3, som viser skjematisk et oppriss av en tredje utførelsesform av en MiniBar™ 10 ifølge foreliggende oppfinnelse, deformert ved hver ende og uten en heliks 12. Figur 3 viser skjematisk og i en forstørret målestokk en del av én utførelsesform av en MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse, der forskjellige vinkler av betydning vises. Som vist omfatter staven 10 et stort antall med i hovedsak parallelle fibre 17, innbakt i en egnet matriks, der staven 10 er utstyrt med en helisk viklet streng som er utsatt for et strekk, slik at den heliske strengen 12 danner avlange helisk strekkende fordypning 14 langs lengden til staven 10. Som indikert i figuren er vinkelen a anvendt for å definere vinkelen mellom senterlinjen CL til staven 10 og den projiserte vinkel til heliksen 12 i papirplanet. Slik vinkel a bør fortrinnsvis være i størrelsesområdet mellom 4 til 8 grader. Figuren viser videre også vinkelen p mellom senterlinjen CL til staven 1o og fibrenes 17 langsgående retning. Som spesifisert ovenfor skal vinkelen (3 være i området mellom 2 og 5 grader. Det optimale er en balanse i strekket mellom både fibrene og en felles vinkel på 4 til 5 grader i forhold til senterlinjen for både fiber og stav. Det skal anføres at figur 3 er overdrevet og forvrengt for slik å indikere de ulike formene som springer ut av en strekkpåført heliks. Det skal anføres at overflaten mellom heliksen gir delvis gitt en helisk arrangert konveks ytre overflate. Lengden L mellom to påfølgende fordypningspunkter i aksial retning på staven definerer stigningslengden til heliksen. Figur 4 viser skjematisk i en forstørret skala et vertikalsnitt i aksial retning av en utførelsesform av en MiniBar™ 10 ifølge foreliggende oppfinnelse, som indikerer retningen og banen til utallige, i hovedsak parallelle fibere 17 og som også indikerer samvirket mellom tilslagsmaterialet 15 og finstoffene i betongen 15 på den ene side og overflaten og fordypningene 14 i fiberoverflaten til MiniBar™ på den annen side. Det skal anføres at fra et tydelighets synspunkt er bare en del av den omliggende betong 15 vist, der fibrene 10 er vilkårlig beliggende i betongen. Figur 5 viser skjematisk i en forstørret målestokk et tverrsnitt gjennom en MiniBar™ 10 ifølge foreliggende oppfinnelse, som også indikerer fordypningene 14, heliksen 12 og den rue overflaten på staven 10. Det skal anføres at den rue overflaten blir etablert av de parallelle fibrene 17 og avlange små fordypninger mellom tilstøtende fibre 17.

Normalt er området der det tilføres sprekk- og riss-styringsprodukter mindre enn 2 %, mens ifølge foreliggende oppfinnelse er området av tilførte doser med MiniBar™ I området 0,5 % til 10 %. Test har vist at å bruke MiniBar™-armert betong innen ovennevnte identifiserte område med tilført MiniBar™, forårsaker ingen vanskelighet ved blandingen av betongen. Det var ingen svetting, sammenklumping eller segregering i betongen, noe som demonstrerer at det er gjennomførbart å blande MiniBars™ inn i betongen uten noen vanskeligheter. Tester har vist at slik betong kunne behandles, plasseres, konsolideres og sluttbehandles på normalt vis uten ande forhåndsregler enn hva som er normalt, noe som demonstrerer at god bearbeidingsevne kan bli oppnådd på grunn av tettheten til MiniBars™.

Tester er gjennomført for å validere og verifisere forbedringene i betongen. Testene viser at kompresjonsstyrken ifølge ASTM C39ASTM C39 til sylindre armert med MiniBars™-armert betong ifølge foreliggende oppfinnelse demonstrerte duktil feiling med sylindrene fortsatt intakt eller feiling, mens normal ikke-armerte sylindere ville bryte sammen på grunn av feiling forårsaket av sprøbrudd.

Figur 6 viser en graf som viser bøystrekkstivhetsstyrke målt iMPa for en tørr betongblanding for ulike fiberdoseringer, målt i volum%. Grafen viser testingen av to generasjoner med fiber i en tørr blanding. Hovedforskjellen mellom de to generasjonene med fiber er fiberdiameter og stigningslengden til heliksen. I den første generasjonen var fiberdoseringen i volum konstant, det vil si 1,89 volum%, mens i generasjon 2 var fiberdoseringen henholdsvis 0,75 og 1,5. Som vist var reststyrke for begge generasjon 2-varianter høyere enn de samsvarende resultater for generasjon 1, til tross en reduksjon i fiberdosering, grunnet den effektive bruken av materialene og den høye strekkstyrken til basalt.

Figur 7 viser gjennomsnittlig reststyrke målt i MPa for en tørr blanding betong der en anvendte forskjellige fiberdoseringer ved volum%. Den lave reststyrken er resultatet av færre MiniBars™ på tvers av en gitt sprekkflate. Figur 8 viser bøyestrekkstivhetsstyrken målt i MPa for normal betong med tilslagsmateriale med en 20 mm maksimumsstørrelse, for ulike fiberdosseringer målt i volum%, varierende fra 2 til 10 volum% og en mer eller mindre lineære øking i bøyestrekkstivhetsstyrke for økende volumprosent. Figur 9 viser bøyestrekkstivhetsstyrke for betong med stor styrke og med tilslagsmateriale med en 20 mm maksimumsstørrelse, målt for forskjellige fiberdoseringer målt i volum%, varierende fra 0,5 til 10,0, der en 17,04 MPa bøyestrekk-stivhetsstyrke blir oppnådd når en anvender en dosering på 10 volum%. Tilsvarende viser figur 10 gjennomsnittlig reststyrke for betong med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse, idet en da oppnådde en gjennomsnittlig reststyrke på 15,24 når en benyttet en fiberdosering på 10,0 volum%. Figurene inkluderer også et ark som viser resultatene fra testene, vist i tabell 1, tabell 2 og tabell 3. Tabell 1 viser testresultatene for generasjon 1 og 2 ved bruk av en tørr betongblanding; tabell 2 viser testresultatene for normal betong med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse, der doserings% ble variert; og tabell 3 viser testresultatene for betong med stor styrke med tilslagsmateriale med 20 mm maksimumsstørrelse for tre ulike fiberdose%.

Bøyestrekkstivhetsstyrken (oppsprekkingsmodulus) ble testet ifølge ASTM

C78 07 for MiniBars™ ifølge foreliggende oppfinnelse i volumprosent fra 0,75 % opp til 10 % med resultater for bøyestrekkstivhetsstyrke som øker fra 6 MPa opp til 17,05 MPa, avhengig av volumfraksjonen som ble benyttet over en null MiniBars™-resultat på 5,2 MPa.

Gjennomsnittlig reststyrke øker fra 0 for normal ikke-armert betong opp til 5,8 MPa til 15,24 MPa (474 psi til 1355 psi), avhengig av volumfraksjon med benyttet MiniBar™. Disse verdiene er signifikant større enn de som en forventer for vanlig betong med tilsvarende kompresjonsstyrke. Den følgende korrelasjon mellom bøyestrekkstivhetsstyrke ( fr), MiniBar™-dosering ved volum (Vf) og ( f' c) er kompresjonsstyrken til betongen, bestemt ved å anvende standard sylindertester (alle enheter er MPa-enheter):

Gjennomsnittlig residual styrke (ARS = average residual strength) oppnådd med Mi ni Bar™-armert betong ifølge foreliggende oppfinnelse var mye større enn forventet, noe som antyder at MiniBar™ har signifikant hjulpet i post-oppsprekkings-egenskapene for betong i det foreliggende testprogram.

Den gjennomsnittlige reststyrke ARS = 1,95 Vf, der Vf er MiniBar™-dosering i volumprosent, og der f'f er betongens kompresjonsstyrke.

For å forbedre bindingen eller heften mellom MiniBar™-fibrene og betongen som MiniBar™-fibrene er blandet inn i, kan overflaten på Mini Bar™-stavene være utstyrt med vilkårlig arrangert partikkelmateriale, slik som for eksempel sand. Det skal også anføres at MiniBar™ kan være utformet en langsgående åpning som strekker seg aksialt langs MiniBar™ for slik å sikre en rørformet MiniBar™ for å øke heftarealet. Det skal også anføres at MiniBar™ er tykkere enn konvensjonelle stål eller plastmaterialer som har vært benyttet og som er egnet for å oppnå kompresjonsstyrke, forårsaket av betongkryp virkende på en større diameter.

Den spesifikke egenvekten p til stål er i størrelsesorden 8 g/cm<3>, mens den spesifikke egenvekten til betong er 2,3. Den spesifikke egenvekten for MiniBar™-armering er i området 1,9. Som en konsekvens vil ikke MiniBar™ synke ned eller flyte opp mot overflaten til betongblandingen under støping, siden den spesifikke egenvekten til basaltfibrene sammenfaller mer eller mindre med tilslagsmaterialet som benyttes i betong.

Prosessen for å fabrikkere MiniBar™ ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter følgende trinn: - Et antall kontinuerlige basaltfibere blir samlet parallelt og innbakt i en matriks av vinyl ester. I denne fasen blir fiberbunter trukket framover og påført et strekk, noe som danner et rett legeme, idet matriksen fortsatt er uherdet og bløt. Fibrene blir levert fra ruller og trekkes inn i kamre der de fuktes. - En eller flere separate strenger blir viklet rund de rette, matriksinnbakte buntene mens buntene og matriksen fortsatt er relativt bløt, idet én eller flere separate strenger blir utsatt for et høyere strekk enn det strekk som skaper trekket fremover av den matriksinnbakte fiberbunt. På grunn av nevnte høyere strekk, vil nevnte én eller flere separate strenger danne helisk strekkende fordypninger i overflaten på de matriksinnbakte fiberbuntene. - Den matriksinnbakte bunten og nevnte én eller flere helisk viklede, mer eller mindre innbakte strengene entrer et herdetrinn der fiberbunten med dens heliske streng(er) blir herdet og blir hard(e).

På grunn av nevnte høyere strekk i nevnte én eller flere strenger, sammenlignet med strekket som trekker fiberbunten fremover, vil fiberbunten med det rette formen også bli påvirket, for på den måten å oppnå en mer eller mindre helisk total form forut for og under herdetrinnet. - De avlange fiberbuntene blir deretter kuttet opp i enheter som har den fornødne lengde spesifisert ovenfor, og pakket i sekker, klargjort for bruk.

Det skal anføres at stigningen som blir påført fiberbunten og følgelig nevnte MiniBar™ er avhengig av forskjellen i strekk mellom nevnte strekk i nevnte én eller flere tynne strenger under viklingsprosessen og strekket som blir påført for å trekke fiberbunten fremover under viklingsprosessen. Jo høyere strekk i nevnte én eller flere tynne strenger sammenlignet med strekket i fiberbunten, jo kortere stigning og dypere heliske fordypninger.

Claims

1. Armeringsstav for betongkonstruksjoner, omfattende et stort antall kontinuerlige, parallelle fibre som er påført et lett strekk, og fortrinnsvis laget av basalt-, karbon- eller glassfiber eller lignende, innbakt i en herdet matriks, der stavene fortrinnsvis har en gjennomsnittlig lengde i området 20 mm til 200 mm, og en gjennomsnittlig diameter i området 0,3 til 3 mm, der hver stav er laget av minst én fiberbunt som omfatter et antall parallelle, fortrinnsvis rette fibre som har et sylindrisk tverrsnitt og der tverrsnittet fortrinnsvis er sylindrisk eller oval,karakterisert vedat minst en del av overflaten på hver stave r deformert forut for eller under herdefasen av matriksen, ved hjelp av: a) én eller flere strenger av et elastisk eller in-elastisk, men strekkpåført materiale som er helisk viklet rundt nevnte minst én bunt med parallelle, rette fibre forut for herding av matriksen som fibrene er innbakt i, for å holde fibrene i parallell tilstand under herdingen og å fremskaffe en ujevn utvendig overflate med langsgående anordnete heliske fordypninger i en langsgående retning på overflaten til nevnte i matriksen innbakte fiberbunt(er) til armeringsstavene, og/eller b) at nevnte staver er utstyrt med en overflateform og/eller tekstur som bidrar til god heft eller binding med betongen for slik å fremskaffe en ru overflate.

2. Armeringsstav ifølge krav 1, der nevnte to eller flere strenger er viklet helisk i motsatt retning rundt nevnte matriks innbakte fiberbunt(er).

3. Armeringsstav ifølge krav 1 eller 2, der nevnte ministaver er laget av basalt-, karbon- eller glassfiber, eller lignende.

4. Armeringsstav ifølge ett av kravene 1 til 3, der stigningslengden til heliksen er i området 10 mm til 22 mm, og fortrinnsvis rundt 17 mm, tilpasset typen betong og størrelsen på tilslagsmaterialet.

5. Armeringsstav ifølge ett av kravene 1 til 4, der vinkelen a til heliksen i forhold til senterlinjen til minifiberen kan være i området mellom 4 til 8 grader, mens vinkelen (3 til de parallelle fibrene i forhold til nevnte senterlinje til minifiberen er i størrelsesorden 2 til 5 grader.

6. Fremgangsmåte for fabrikkering av armeringsstaver som videre definert i kravene 1 til 5, der hver stav omfatter et stort antall kontinuerlige, parallelle fibere, fortrinnsvis laget av basalt-, karbon- glassfiber eller lignende, innbakt i en herdet matriks, der stavene fortrinnsvis har en lengde i området 20 mm til 200 mm og en diameter i området 0,3 mm til 3 mm, karakterisert vedat stavene er laget av minst én fiberbunt som forut for eller under herdeprosessen utstyres med en overflatetekstur som bidrar til god heft med betongen, idet nevnte overflatetekstur oppnås ved helisk å vikle én eller flere strenger av et elastisk materiale rundt nevnte minst én bunt med parallelle fibere som også er rette.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, der nevnte minst én heliks streng blir viklet forut for herding av matriksen, for slik å holde fibrene i en parallell tilstand under herdingen og for å fremskaffe en ujevn utvendig overflate i lengderetningen til fiberstavene.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der to eller flere strenger blir helisk viklet i motsatt retning.

9. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 7 eller 8, der den heliske vikling blir viklet med en vinkel a som er i området mellom 4 og 8 grader i forhold til senterlinjen til den avlange ministaven.

10. Bruk av korte fibere som definert i et av kravene 1 til 9 ovenfor, der fibrene blir vilkårlig blandet med grønn betong og anvendt for reparasjon av oppsprukket betong og også for å frembringe en gjennomsnittlig reststyrke og bøyestrekkstivhetsstyrke i de herdede betongkonstruksjonene, for derigjennom å gjenopprette eller forbedre den strukturelle integriteten til betongkonstruksjonen.