CH615141A5 - Mouldings with cement-bonded matrix and process for producing the mouldings - Google Patents
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Description
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention is explained with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der Biegezugfestigkeit von Zementmörtelplatten, die mit Einzelfasern (Kurve 10) bzw. mit Faserbündeln (Kurve 11) verstärkt sind, Fig. 2 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der Biegezugfestigkeit von Zementmörtelplatten, die mit unbeschichteten Glasfasern (Kurve (20) bzw. mit beschichteten Glasfa-' sern (Kurve 21) verstärkt sind, 1 shows a diagram of the change over time in the flexural tensile strength of cement mortar boards reinforced with individual fibers (curve 10) or with fiber bundles (curve 11), FIG. 2 shows a diagram over the course of time over time in the flexural tensile strength of cement mortar plates with uncoated glass fibers (curve (20) or reinforced with coated glass fibers (curve 21),
Fig. 3 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der Schlagzähigkeit von mit Glasfasern verstärkten Zementmörtelplatten (Kurven 31-34) aus unterschiedlichen Zementen bzw. der Matrix (Kurve 30), 3 shows a diagram of the change over time in the impact strength of cement mortar boards reinforced with glass fibers (curves 31-34) from different cements or the matrix (curve 30),
Fig. 4 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der Biegezugfestigkeit von mit Glasfasern verstärkten Zementmörtelplatten ohne Begasung (Kurve 40) bzw. nach Begasung mit C02 (Kurve 41), 4 shows a diagram of the change over time in the bending tensile strength of cement mortar boards reinforced with glass fibers without fumigation (curve 40) or after fumigation with CO 2 (curve 41),
Fig. 5 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der Biegezugfestigkeit von mit Fasern verstärkten Zementmörtelplatten bei feuchter Lagerung (Kurve 50) bzw. nach Trocknung und Verhinderung von Dampfzutritt (Kurve 51) und Fig. 5 is a diagram of the change over time in the bending tensile strength of fiber-reinforced cement mortar slabs in moist storage (curve 50) or after drying and prevention of steam (curve 51) and
Fig. 6 die schematische Darstellung einer verlorenen Schalung für eine Brücke. Fig. 6 is a schematic representation of a lost formwork for a bridge.
Das Diagramm von Fig. 1 zeigt, welche erhebliche Verbesserung im Hinblick auf die Alkaliwiderstandsfähigkeit erfin-dungsgemäss erreicht werden kann. Die Werte wurden an Faserbetonplatten mit der Abmessung 1 X 6 X 20 cm gemessen. Der Mörtel hatte folgende Zusammensetzung: The diagram in FIG. 1 shows which considerable improvement in terms of alkali resistance can be achieved according to the invention. The values were measured on fiber concrete slabs measuring 1 X 6 X 20 cm. The mortar had the following composition:
Zement 840 kg/m3 Cement 840 kg / m3
Wasser 420 kg/m® Water 420 kg / m®
Feinsand 840 kg/m3,0-0,5 mm Fine sand 840 kg / m3.0-0.5 mm
Glasfaser E-Glas % 10 (im Glass fiber E-glass% 10 (in
Fasergehalt 5 Vol.-% Fiber content 5% by volume
Faseranordnung unidirektional Unidirectional fiber arrangement
Der Alkaliangriff auf die künstlichen Mineralfasern lässt sich zusätzlich durch Überzüge vermindern, die das alkalische Milieu von den Fasern oder Faserbündeln fernhalten. Dies kann mit Hilfe von Kunststoffschlichte oder Kunststoffüberzügen (z.B. Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz) erreicht werden, die für diesen Zweck eine gewisse Alkaliwiderstandsfähigkeit, insbesondere bei Zutritt von Feuchtigkeit, aufweisen müssen. The alkali attack on the artificial mineral fibers can also be reduced by coatings that keep the alkaline environment away from the fibers or bundles of fibers. This can be achieved with the help of plastic sizing or plastic coatings (e.g. epoxy resin, unsaturated polyester resin), which must have a certain alkali resistance for this purpose, especially when exposed to moisture.
Kunststoffe neigen bei steigender Last zum Kriechen. Dies führt bei Langzeitbelastungen zu übermässig grossen Verformungen der Formteile. Die Kunststoffüberzüge sind jedoch brauchbar, wenn die Erzeugnisse nur vorübergehend tragfähig sein müssen. Bei einer vorübergehenden örtlichen Überbelastung ist das Kriechen sogar erwünscht, weil damit örtliche Spannungsspitzen abgebaut werden. Plastics tend to creep as the load increases. In the case of long-term loads, this leads to excessively large deformations of the molded parts. However, the plastic covers are useful if the products only have to be temporarily stable. In the event of a temporary local overload, creeping is even desirable because local stress peaks are reduced with it.
Der gute Erfolg einer solchen zusätzlichen Massnahme ist in Fig. 2 dargestellt. Nach einjähriger Lagerung an trockener Luft ist bei den mit beschichteten Fasern verstärkten Platten (Kurve 21) eine Abnahme der Biegezugfestigkeit von nur etwa 15% festzustellen. Als Faserverstärkung wurden hier handelsübliche epoxidharzbeschichtete Glasseiderovings (sogenannte Hartfaser) verwendet. Zusammensetzung und Abmessungen ider Probekörper sind gleich wie im Zusammenhang mit Fig. 1 angegeben. Eine weitere Möglichkeit, die Lebensdauer von mineralfaserverstärkten Erzeugnissen zu erhöhen, ist die Verwendung von beispielsweise durch seltene Erden modifizier-5 ten, an sich nicht alkalibeständigen Gläsern. The good success of such an additional measure is shown in FIG. 2. After one year of storage in dry air, a reduction in the bending tensile strength of only about 15% can be observed in the panels reinforced with coated fibers (curve 21). Commercially available epoxy resin-coated glass fiber rovings (so-called hard fibers) were used here as fiber reinforcement. The composition and dimensions of the test specimens are the same as stated in connection with FIG. 1. Another way of increasing the life of mineral fiber-reinforced products is to use, for example, glasses modified by rare earths that are not alkali-resistant.
Durch die Wahl des Zements konnte überraschenderweise die Schlagzähigkeit und Biegefestigkeit der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Probekörper erheblich be-einflusst werden, wie anhand der Fig. 3 zu erkennen. Die Kur-io ve 34 wurde an einer Platte mit Portlandzement 550, die Kurve 33 an einer Platte mit Portlandzement 350F, die Kurve 32 an einer Platte mit Hochofenzement (70% Schlacke) und die Kurve 31 an einer Platte mit 70% Portlandzement 350F und 30% Trass als Zementbindungsmittel der faserverstärkten Mais trix gemessen. Die Kurve 30 zeigt die Schlagzähigkeit der Matrix selbst. Dies bedeutet, dass mit den faserverstärkten Formkörpern bei Verwendung von Portlandzement bis zu einem Alter von zwei Monaten eine zweimal höhere Schlagzähigkeit erreicht wird, als bei Verwendung von Zementen, die Hoch-20 ofenschlacke oder Trass enthalten. Surprisingly, the impact strength and flexural strength of the test specimens described above in connection with FIG. 1 could be considerably influenced by the choice of cement, as can be seen from FIG. 3. The Kur-io ve 34 was on a plate with Portland cement 550, curve 33 on a plate with Portland cement 350F, curve 32 on a plate with blast furnace cement (70% slag) and curve 31 on a plate with 70% Portland cement 350F and 30% trass measured as the cement binder of the fiber-reinforced maize trix. Curve 30 shows the impact strength of the matrix itself. This means that with the use of Portland cement up to two months of age, the fiber-reinforced molded bodies achieve twice the impact strength than when using cements which contain high-20 furnace slag or trass .
Die guten Erfolge des zusätzlichen Karbonatisierens von Faserbeton sind in Fig. 4 dargestellt. Die Zusammensetzung der Proben ist dabei die gleiche wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Die Platten entsprechend der Kurve 41 25 von Fig. 4'wurden sofort nach der Herstellung in noch frischem nicht erhärtetem Zustand einer C02-Atmosphäre ausgesetzt. Nach 24 Stunden wurden die Probekörper im Autoklav evakuiert, anschliessend weitere 2 Tage an C02-Atmo-sphäre und dann bei 20°C und 50% relativer Feuchtigkeit an 30 Luft gelagert. Nach einem halben Jahr ist die Tragfähigkeit der mit C02 begasten Proben ca. 40% höher als die der nicht begasten Platten (Kurve 40). The good results of the additional carbonation of fiber concrete are shown in FIG. 4. The composition of the samples is the same as described above in connection with FIG. 1. The plates according to curve 41 25 of Fig. 4 'were exposed to a CO 2 atmosphere immediately after production in a fresh, not hardened state. After 24 hours, the test specimens were evacuated in an autoclave, then stored in a CO 2 atmosphere for a further 2 days and then in air at 20 ° C. and 50% relative humidity. After six months, the load-bearing capacity of the samples fumigated with C02 is approx. 40% higher than that of the non-fumigated plates (curve 40).
Die Alkaliwiderstandsfähigkeit von Faserbeton kann zusätzlich auch dadurch erhöht werden, dass dieser nach kurzer 35 Aushärtungszeit scharf ausgetrocknet und die erneute Aufnahme von Feuchtigkeit z.B. aus der Luft verhindert wird. The alkali resistance of fiber concrete can also be increased by drying it out sharply after a short hardening time and by re-absorbing moisture e.g. from the air is prevented.
Platten mit der Zusammensetzung wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurden nach 14 Tagen feuchter Lagerung 48 Stunden lang bei 105°C getrocknet. Nach dem Abkühlen 40 der Platten auf 50 °C wurden diese mit Epoxidharz gestrichen, wodurch bei der weiteren Lagerung ein Wasserdampfzutritt weitgehend verhindert wurde. Ein Vorversuch hatte ergeben, dass der Epoxidharzanstrich keinen nennenswerten Festigkeitsbeitrag liefert. Plates with the composition as explained in connection with FIG. 1 were dried for 48 hours at 105 ° C. after 14 days of moist storage. After cooling 40 of the plates to 50 ° C, they were painted with epoxy resin, which largely prevented water vapor access during further storage. A preliminary test had shown that the epoxy resin paint did not make any significant contribution to strength.
45 Der überraschende Erfolg der Massnahme ist aus Fig. 5 zu erkennen. Nach einem halben Jahr ist bei nicht beschichteten Platten (Kurve 50) noch ca. 65% der Tragfähigkeit vorhanden, während bei beschichteten Platten (Kurve 51) nur ein Abfall von ca. 5% zu verzeichnen ist. 45 The surprising success of the measure can be seen from FIG. 5. After half a year approx. 65% of the load-bearing capacity is still available for non-coated panels (curve 50), while only a decline of approx. 5% is recorded for coated panels (curve 51).
so Wie bereits einleitend erläutert, ergibt sich in der Baupraxis häufig die Möglichkeit der Anwendung zementgebundener Formkörper, die nur eine vorübergehende Tragfähigkeit besitzen. Es bieten sich unter anderem verlorene Schalungen aller Art an, z.B. Vorsatzschichten, die gleichzeitig Schalungsmate-55 rial für Raumformteile sind. Es kommen z.B. in Betracht: Träger-, Platten- und Säulenschalungen, Rohre als Zylinderschalungen für Aussparungen, Kassetten und Kästen, Matrizen für Strukturbeton. so As already explained in the introduction, in construction practice there is often the possibility of using cement-bound moldings that only have a temporary load-bearing capacity. Among other things, lost formwork of all kinds is available, e.g. Facing layers that are also formwork material for spatial parts. For example, into consideration: girder, slab and column formwork, pipes as cylinder formwork for recesses, cassettes and boxes, formliners for structural concrete.
Das Anwendungsgebiet «Verlorene Schalungen» mit zeit-60 lieh begrenzter Tragfähigkeit ist so breit, dass hier nur die wichtigsten Möglichkeiten genannt werden können. The area of application for «lost formwork» with a limited load-bearing capacity is so wide that only the most important options can be mentioned here.
Eine hohe Beanspruchung beim Transport tritt z.B. bei Fertigteilbildern auf, wobei auch die Kantenfestigkeit entscheidend sein kann; weiterhin bei Röhren und Behältern, bei 65 Facetten- und Filigransteinen, bei wertvollen Platten aus Terrazzo oder Naturstein, oder grossformatigen Gummiplatten, bei denen mineralfaserverstärkte, zementgebundene Massen als Hinterbeton verwendet werden; ferner bei leichten Trenn A high load during transport occurs e.g. with finished part images, whereby the edge strength can also be decisive; also for tubes and containers, for 65 faceted and filigree stones, for valuable tiles made of terrazzo or natural stone, or for large-format rubber sheets, in which mineral fiber-reinforced, cement-bound materials are used as back-concrete; also with slight separation
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wänden vor dem endgültigen Einbau, und bei auf Schlag beanspruchten Teilen, wie z.B. Rammpfählen. Dies wird am Beispiel einer Plattenschalung für den Brückenbau erläutert: Zwischen Spannbetonbindern war jeweils eine Lücke von 70 cm mit Schalung zu schliessen. Auf diese wurde eine verbindende Ortbetonplatte betoniert. Als verlorene Schalung wurde die in Fig. 6 schematisch nach Form und Abmessung dargestellte Ausführungsform mit einer Wandstärke von 1 cm verwendet (x = 15 cm). Die Zusammensetzung der zementgebundenen Masse der verlorenen Schalung entsprach derjenigen, die im Zusammenhang mit Fig. 1 angegeben ist. Die künstlichen Fasern wurden mittels Sprühpistolen eingerieselt. Das fertige walls before final installation, and for parts subject to impact, such as Driven piles. This is explained using the example of a slab formwork for bridge construction: A gap of 70 cm between formwork concrete girders had to be closed with formwork. A connecting in-situ concrete slab was concreted on this. As a lost formwork, the embodiment shown schematically in FIG. 6 in terms of shape and dimension with a wall thickness of 1 cm was used (x = 15 cm). The composition of the cement-bound mass of the lost formwork corresponded to that given in connection with FIG. 1. The artificial fibers were sprinkled with spray guns. The finished
Element hatte im Alter von 28 Tagen eine Biegezugfestigkeit von 160 kp/cm2. Der im Plattenalter von 50 Tagen aufbetonierte Ortbeton hatte eine Biegezugspannung von 90 kp/cm2 zur Folge. Element had a bending tensile strength of 160 kp / cm2 at the age of 28 days. The in-situ concrete concreted in at the age of 50 days resulted in a bending tensile stress of 90 kp / cm2.
Diese Belastung konnte die verlorene Schalung aufnehmen, weil, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, zu diesem Zeitpunkt eine Restbiegezugfestigkeit von 140 kp/cm2 vorhanden war. The lost formwork was able to absorb this load because, as can be seen from FIG. 1, there was a residual bending tensile strength of 140 kp / cm 2 at this time.
Im höheren Alter, d.h. wenn die künstlichen Mineralfasern nicht mehr voll tragfähig sind, übernimmt der Faserbeton die in Funktion eines Putzes. Der Abfall der Biegezugfestigkeit ist dann praktisch bedeutungslos. In old age, i.e. When the artificial mineral fibers are no longer fully load-bearing, the fiber concrete takes on the function of a plaster. The drop in bending tensile strength is then practically meaningless.
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2 Blätter Zeichnungen 2 sheets of drawings
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