NO774332L

NO774332L - LAYERED BUILDING ELEMENTS AND MANUFACTURE THEREOF

Info

Publication number: NO774332L
Application number: NO774332A
Authority: NO
Inventors: Andrzej Mertens; Stanislaw Piasecki; Andrzej Bralewski
Original assignee: Wojewodzka Spoldzielnia Mieszk
Priority date: 1976-12-22
Filing date: 1977-12-15
Publication date: 1978-06-23
Also published as: PL194683A1; FI773834A; FR2375035A1; JPS5379921A; IT1088668B; ES466016A1; NL7714024A; PL116240B1; BE862125A; DK556177A; DE2757432A1; SE7714610L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et lagdelt materiale utformet særlig for bygningselementer, samt en fremgangsmåte til fremstilling av dette. The present invention relates to a layered material designed especially for building elements, as well as a method for producing this.

Bygningselementer blir vanligvis fremstilt ved en strukturell kombinasjon av materialer eller substanser med egnet innbyrdes tilpasset styrke og elastisitet såvel som motstand mot ytre faktorer. De mest vanlig benyttede materialer er en sement-aggregatblanding som er forsterket med stål i form av stenger, tråder, kabler eller nett, vanligvis i tredimensjonal anordning. Det foreligger i dag en større bruk av lagdelte materialer, særlig som inneholder syntetiske harpikser og glassfibre som utgjør forsterkningen som vanligvis plaseres i disse materialer. Det er også kjent lagdelte materialer av "sandwich"-typen som består av flere lag, som hvert er bygget opp av materialer med egnet styrke, isolasjonsegenskaper, dekorasjonsegen-skaper eller andre egenskaper, idet summen av disse egenskaper gir den ønskede sluttvirkning. Building elements are usually produced by a structural combination of materials or substances with suitable mutually adapted strength and elasticity as well as resistance to external factors. The most commonly used materials are a cement-aggregate mixture that is reinforced with steel in the form of rods, wires, cables or nets, usually in a three-dimensional arrangement. Today, there is a greater use of layered materials, especially those containing synthetic resins and glass fibers which make up the reinforcement that is usually placed in these materials. There are also known layered materials of the "sandwich" type which consist of several layers, each of which is made up of materials with suitable strength, insulation properties, decorative properties or other properties, the sum of these properties giving the desired final effect.

Det er også kjent en virkning som består i noen ganger til og med flerdobbelt økning av styrken til sprø substanser ved at forsterkningen blir fordelt i substansen, f. eks. innlegging av nett i betong som er forsterket med stål og med glassfiber. Imidlertid vil slik fordelt forsterkning bare øke strekkstyrken for det sprø materiale og har ingen påvirkning på økningen av kompresjonsstyrken. An effect is also known which consists in sometimes even multiplying the strength of brittle substances by the fact that the reinforcement is distributed in the substance, e.g. insertion of netting in concrete that is reinforced with steel and glass fibre. However, such distributed reinforcement will only increase the tensile strength of the brittle material and has no effect on the increase in compressive strength.

Det er også kjent en virkning som består av en økning av styrken på grunn av kombinasjonen av forskjellige materialer, hvor de sprø materialer opptar kompresjonspåkjenninger og plast-materialene_ "opptar strekkpåkjehninger . An effect is also known which consists of an increase in strength due to the combination of different materials, where the brittle materials take up compression stresses and the plastic materials take up tensile stresses.

Det er kjent at denne styrke kan økes betydelig ved hjelp av en forspenning av en sprø substans. Dette faktum er blitt benyttet ved materialet ifølge oppfinnelsen, da det uven-tet er funnet at virkningen av en forspenning av en sprø sub-i; stans kan oppnås ved hjelp av å kombinere minst en flate med et fibrøst materiale som forblir i en spent tilstand. I samsvar med påkjenningskravene og den krevede tykkelse for materialet er det mulig å oppnå et materiale som består av et stort antall lag av komprimert substans og komprimert fibermateriale som er anordnet alternativt og som tilsammen danner et flerlags-materiale med styrkeegenskaper som er helt forskjellige fra de som ellers ville fremkomme ved adskilte lag og selv ved støpe-gjenstander som oppnås av de samme kombinerte lag uten spenningspåvirkning eller trykkpåvirkning av lag av samme type. It is known that this strength can be increased significantly by means of a prestressing of a brittle substance. This fact has been used for the material according to the invention, as it has unexpectedly been found that the effect of a pre-stressing of a brittle sub-i; stopping can be achieved by combining at least one surface with a fibrous material that remains in a tensioned state. In accordance with the stress requirements and the required thickness for the material, it is possible to obtain a material consisting of a large number of layers of compressed substance and compressed fiber material which are arranged alternatively and which together form a multi-layer material with strength properties that are completely different from the which would otherwise appear with separate layers and even with cast objects obtained from the same combined layers without stress or pressure influence of layers of the same type.

Således vil anvendelsen av den beskrevne virkningThus, the application of the described effect will

med forspenning av substansen ved å kombinere den i henhold til oppfinnelsen med en spenningspåvirket, orientert fiber mulig-gjøre oppnåelsen, ut fra kjente materialer som f. eks. plast-sementblanding, asbest-sementmaterialer og andre, av produkter med meget høy styrke som overskrider styrken for produkter forsterket ved hjelp av kjent teknologi bare med fibermaterialer, with pre-tensioning of the substance by combining it according to the invention with a tension-affected, oriented fiber enable the achievement, based on known materials such as e.g. plastic-cement mixture, asbestos-cement materials and others, of products with very high strength that exceed the strength of products reinforced using known technology only with fiber materials,

f. eks. glassfiber som er fordelt i hele massen til produktet eller stukket på overflatene i en ikke spenningspåvirket tilstand. Denne virkning med økning av styrken for materialet i henhold til oppfinnelsen er. overraskende og ikke selvfølgelig. Ved dette punkt er det tilstrekkelig å gi det følgende eksempel: En asbest-sementplate kombinert på begge sine flater med glassfiber som ikke er i en spenningspåvirket tilstand hadde en seighet på 250 kg/cm , mens samme plate med glassfiber festet til begge flater og oppbygget i samsvar med oppfinnelsen i en spenningspåvirket tilstand nær styrkegrensene hadde en seighet på 1200 kg/cm 2. Materialet ifølge oppfinnelsen består således av minst ett lag av bindemiddelaggregat kombinert med på sin flate ved hjelp av en syntetisk harpiks minst ett lag av fibermateriale, fortrinnsvis glassfiber, og særlig fordelaktig i form av en duk, hvorved det fibrøse materiale befinner seg i en tilstand av hensiktsmessig tilveiebragt spenningspåvirkning. e.g. glass fiber that is distributed throughout the mass of the product or stuck on the surfaces in a non-stressed state. This effect of increasing the strength of the material according to the invention is. surprising and not of course. At this point, it is sufficient to give the following example: An asbestos-cement board combined on both surfaces with fiberglass that is not in a state affected by tension had a toughness of 250 kg/cm, while the same board with fiberglass attached to both surfaces and built up in accordance with the invention in a stress-affected state close to the strength limits had a toughness of 1200 kg/cm 2. The material according to the invention thus consists of at least one layer of binder aggregate combined with on its surface by means of a synthetic resin at least one layer of fiber material, preferably glass fiber , and particularly advantageously in the form of a cloth, whereby the fibrous material is in a state of suitably provided tension influence.

I samsvar med en fordelaktig utførelse har materialet ifølge oppfinnelsen isteden for syntetisk harpiks som bindemiddel et bindemiddel av mineralsk opprinnelse, f. eks. vannglass, og mest fordelaktig silicagel oppnådd på kjent måte av vannglass. In accordance with an advantageous embodiment, the material according to the invention has, instead of synthetic resin as binder, a binder of mineral origin, e.g. water glass, and most advantageously silica gel obtained in a known manner from water glass.

Den beskrevne utførelse av oppfinnelsen er meget fordelaktig på grunn av det faktum at syntetiske harpikser (som tilsvarende materiale tidligere inneholdt) i betydelig grad be-grenser deres holdbarhet som er... begrenset av holdbarheten for selve harpiksen, og holdbarhet for harpiks er naturligvis usam-menlignbart kortere enn levetiden eller holdbarheten for binde-midler av mineralsk opprinnelse. The described embodiment of the invention is very advantageous due to the fact that synthetic resins (which similar material previously contained) significantly limit their durability which is... limited by the durability of the resin itself, and durability of resin is of course unequal -comparably shorter than the lifetime or durability of binders of mineral origin.

Fremstillingsmetoden for det beskrevne lagdelte materiale består i at en spenningskraftpåvirkning av fiberlaget til-veiebringes og at disse spenningspåvirkede fibre kombineres med et lag av konstruksjonssubstansen ved hjelp av et bindemiddel som er syntetisk harpiks eller et middel av mineralsk opprinnelse som bibeholder spenningskraftpåvirkning til bindemidlet er herdet. Den nevnte spenningskraft som har en virkning på fibrene er oppnådd ved å utøve en spenningskraft på enden av fibrene og/ eller kantene av fiberduken. I noen tilfeller vil kraftretninge-ne krysse hverandre i et plan, særlig retninger som er vinkelrett på hverandre. The manufacturing method for the described layered material consists in providing a tension force effect on the fiber layer and that these tension-affected fibers are combined with a layer of the construction substance by means of a binder which is a synthetic resin or an agent of mineral origin which maintains the tension force effect until the binder has hardened. The aforementioned tension force which has an effect on the fibers is obtained by exerting a tension force on the end of the fibers and/or the edges of the fiber cloth. In some cases, the force directions will cross each other in a plane, particularly directions that are perpendicular to each other.

På grunn av spenningspåvirkning av glassfibrene før disse kombineres f. eks. med asbest-sementplater, kjent som Eternit, benyttes egenskapene til de kombinerte materialer, dvs. høy strekkstyrke for glassfibrene med samtidig lav modul for direkte elastisitet og god kompresjonsstyrke for asbest-sement-platene. Undersøkelse av denne monolitiske kombinerte anordning har vist at den gir fullstendig nye egenskaper som medfører stor elastisitet og dessuten en flerdobbelt økning av styrken i den strukkede sone og også en betydeligøkning av styrken i den komprimerte sone, som ikke kan iakttas på noe annet forsterket materiale . Due to stress on the glass fibers before they are combined, e.g. with asbestos-cement sheets, known as Eternit, the properties of the combined materials are used, i.e. high tensile strength for the glass fibers with at the same time low modulus for direct elasticity and good compression strength for the asbestos-cement sheets. Examination of this monolithic combined device has shown that it provides completely new properties that result in great elasticity and, moreover, a multifold increase in strength in the stretched zone and also a significant increase in strength in the compressed zone, which cannot be observed in any other reinforced material.

Disse egenskaper ved materialet gir muligheten for en lett og variert romutforming av materialet uten reduksjon av de beskrevne styrkeegenskaper, og på grunn av dette er materialet også ikke brennbart og korrosjonssikkert og kan benyttes for konstruksjon av lettvektskonstruksjoner, sterkt belastede, korro-sjonssikre og ikke brennbare konstruksjoner i hus, industrian-legg, jordbruksanlegg, veier, jernbaner, skip, grubedrift og mange industrigrener. Materialet muliggjør også unngåelsen eller reduksjonen av forbruk av stål, sement og tremateriale. These properties of the material give the possibility of a light and varied spatial design of the material without reducing the described strength properties, and because of this the material is also non-flammable and corrosion-proof and can be used for the construction of lightweight constructions, heavily loaded, corrosion-proof and non-flammable constructions in houses, industrial buildings, agricultural facilities, roads, railways, ships, mining and many branches of industry. The material also enables the avoidance or reduction of consumption of steel, cement and wood material.

F. eks. takkonstruksjoner i industrielle bygninger utført av materialet i henhold til oppfinnelsen er over ti ganger lettere enn forsterket betong og komprimerte konstruksjoner som er benyttet inntil nå, og understøttelsen og takkon-struksjonene er over fem ganger lettere. De nedenfor angitte tabeller viser i spaltene 2 og 3 på en sammenlignende måte egenskapene til selve materialet (2) og egenskapene til det samme materiale (Eternit) komprimert ved begge sider ved flater ved hjelp av glassfiberduk med seksjonen av varpen og veften på For example roof constructions in industrial buildings made of the material according to the invention are over ten times lighter than reinforced concrete and compressed constructions that have been used until now, and the support and roof constructions are over five times lighter. The tables given below show in columns 2 and 3 in a comparative way the properties of the material itself (2) and the properties of the same material (Eternit) compressed on both sides by surfaces using glass fiber cloth with the section of the warp and the weft on

2 2

0,5 cm /m.0.5 cm/m.

EksemplerExamples

På en asbest-sementplate ble det fordelt et bindemiddel i form av vannglass med modul 2,7 - 2,9 som var omhyggelig sammenblandet med natrium-fluorsilikat i en egnet støkiometrisk mengde. Deretter ble denne flate kombinert med glassfiberduk som var strukket til sine strekkgrenser, idet seksjonen av varp og veft var 0,5 cm 2/m, og deretter ble det hele og kraften for strekk av fibrene holdt i tilnærmet to timer. Den plate som ble oppnådd hadde de egenskaper som er angitt i den nevnte ta-bell. A binder in the form of water glass with a modulus of 2.7 - 2.9 was distributed on an asbestos-cement sheet which had been carefully mixed with sodium fluorosilicate in a suitable stoichiometric amount. Then this surface was combined with glass fiber cloth that had been stretched to its tensile limits, the warp and weft section being 0.5 cm 2 /m, and then the whole and the force for stretching the fibers was held for approximately two hours. The plate obtained had the properties indicated in the aforementioned ta-bell.

Den samme fremgangsmåte ble benyttet til en plate hvor syntetisk harpiks ble anvendt som bindemiddel. F. eks. ble polyesterharpikser kjent som "Polimal" benyttet som denne harpiks. The same procedure was used for a plate where synthetic resin was used as a binder. For example polyester resins known as "Polimal" were used as this resin.

F. eks. takkonstruksjoner i industrielle bygninger fremstilt av materialet ifølge oppfinnelsen viser seg å være over ti ganger lettere enn forsterket betong og kompresjonskon-struksjoner inntil nu benyttet, og understøttelsen og takkon-struksjonene er over fem ganger lettere. Den nedenstående ta-bell viser i spaltene 2 og 3 sammenligninger av egenskaper mel-lom selve materialet (2) og egenskapene til det samme materiale (Eternit) komprimert på begge sider ved flatene ved hjelp av glassfiberduk med seksjonen av varp og veft på 0,5 cm 2/m. For example roof constructions in industrial buildings made from the material according to the invention prove to be over ten times lighter than reinforced concrete and compression constructions used until now, and the support and roof constructions are over five times lighter. The table below shows, in columns 2 and 3, comparisons of properties between the material itself (2) and the properties of the same material (Eternit) compressed on both sides at the surfaces using glass fiber cloth with the warp and weft section of 0, 5 cm2/m.

Claims

1. Layered material, especially for building elements, made of binder-cement mixture, asbestos-cement substance bound in layers or at least on one side with fibers, especially with glass fibers using synthetic resin as binder, characterized in that the fibers that make up the layer as is bound with binder-aggregate substance remains in a state of appropriately provided mechanical tension influence.

2. Material according to claim 1, characterized in that the fibers are arranged in the form of a cloth.

3. Material according to claim 1 or 2, characterized in that the binder for the layers is a binder material of mineral origin, in particular water glass, particularly advantageous silica gel made from water glass.

4. Method for producing a layered material according to one or more of claims 1-3, characterized in that a tension force is exerted on the fiber layer and that the tension-affected fibers are combined with a layer of construction substance, the tension force effect being maintained until the binder is hardened.

5. Method according to claim 4, characterized in that the tension forces affecting the fibers are obtained by exerting a tension force on the end of the fibers and/or on the edges of a fiber cloth.

6. Method according to claim 4 or 5, characterized in that the forces used are tension forces in directions that are perpendicular to each other in one plane.