DE19724192A1 - Steel fibre for reinforcing concrete and other hardening materials - Google Patents

Abstract

The steel fibre is cut from a sheet metal material of even thickness (D). The cut longitudinal edges are congruent with each other and evenly spaced out over the axial length. The straight line centre area has a length of at least 50% of the axial fibre length (L). The two undulating partial areas each have an axial length of 7 - 17% of the fibre length and the two straight line end areas each have an axial length of 1 - 10% of the fibre length. The axial length of the undulating area and of the straight end area on each side of the fibre together make up 10 - 20% of the fibre length.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stahlfaser zur Verstärkung gießbarer aushärtender Werkstoffe gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a steel fiber for reinforcing castable curing Materials according to the preamble of claim 1.

Zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften gießbarer aushärtender Werkstoffe wie etwa Beton oder Kunstharze werden vielfach Armierungen aus anderen Werkstoffen in den aushärtenden Werkstoff eingebracht. Im Regelfall soll insbesondere die Zugfestigkeit des auf diese Weise gebildeten Verbundwerkstoffs erhöht werden. Allgemein üblich bei der Verarbeitung von Beton ist die Einbringung von draht- oder stabförmigem Moniereisen. Für bestimmte Anwendungsfälle (z. B. Herstellung von Böden von Produktionshallen oder Wandauskleidungen eines Tunnels mit Spritzbeton) wird der Armierungswerkstoff auch in Form relativ kleinteiliger Fasern zugegeben. Diese Fasern haben beispielsweise eine Länge im Bereich von 20 bis 60 mm und eine Dicke in einer Größenordnung von 0,5 bis 2 mm. Als Werkstoffe für die Fasern werden üblicherweise Stahlwerkstoffe eingesetzt. Es ist aber auch bekannt, beispielsweise Kunststoffasern zu verwenden. Wesentlich für die Qualität des gebildeten Verbundwerkstoffs ist eine wirksame Verankerung des Fasermaterials in der Matrix des Grundwerkstoffs. Da die Zugfestigkeit des Verbundwerkstoffs erhöht werden soll und nach einem eventuellen Riß im Matrixwerkstoff vom Verbundwerkstoff noch Zugbelastungen aufgenommen werden müssen, ist es wesentlich, daß der Widerstand gegen ein Herausziehen der Fasern aus dem Matrixwerkstoff möglichst hoch ist. Hierzu ist es bekannt, beispielsweise Stahlfasern mit einer von der glattzylindrischen oder prismatischen Form abweichenden Gestalt zu erzeugen, indem die Faserenden z. B. angestaucht oder abgeknickt werden. So weist beispielsweise eine aus der Praxis bekannte Stahlfaser, die aus einem Draht mit rundem Querschnitt hergestellt ist, eine im wesentlichen über die axiale Länge geradlinige Form auf, wobei der Draht an den Enden der Stahlfaser jeweils bogenförmig von der Mittelachse der Stahlfaser weggeschwenkt ist und parallel zur Mittelachse endet. To increase the strength properties of pourable hardening materials such as For example, concrete or synthetic resins are often reinforcements made from other materials introduced into the hardening material. As a rule, the The tensile strength of the composite material formed in this way can be increased. The introduction of wire or wire is generally common in the processing of concrete rod-shaped monier iron. For certain applications (e.g. production of Floors of production halls or wall linings of a tunnel Shotcrete) also becomes the reinforcement material in the form of relatively small fibers admitted. These fibers have a length in the range of 20 to 60 mm, for example and a thickness on the order of 0.5 to 2 mm. As materials for the Fibers are usually used in steel materials. But it is also known for example to use plastic fibers. Essential for the quality of the Composite formed is an effective anchoring of the fiber material in the matrix of the base material. Because the tensile strength of the composite material increases and after a possible crack in the matrix material from Composite material still has to be subjected to tensile loads, it is essential that the resistance to pulling the fibers out of the Matrix material is as high as possible. For this purpose it is known, for example steel fibers with a shape deviating from the smooth cylindrical or prismatic shape generate by the fiber ends z. B. upset or kinked. So points For example, a steel fiber known from practice, which with a wire Round cross section is made, essentially over the axial length rectilinear shape, with the wire at the ends of the steel fiber each is curved away from the central axis of the steel fiber and parallel to the Central axis ends.  

Aus der gattungsbildenden DE 42 23 804 A1 ist die Herstellung einer Stahlfaser aus einem Draht mit rundem Querschnitt bekannt, die sich bei einer Ausführungsform in fünf aneinander anschließenden Teilbereichen entlang einer Längsachse erstreckt, wobei drei Teilbereiche geradlinig und zwei Teilbereiche wellenförmig innerhalb einer gemeinsamen Wellenebene verlaufen. Die Querschnittsform der Stahlfaser senkrecht zur Längsachse ist in den geradlinigen Teilbereichen im wesentlichen konstant. Die geradlinigen Teilbereiche befinden sich jeweils an den beiden Enden und in einem Mittelbereich der Stahlfaser, so daß die beiden wellenförmigen Teilbereiche, die bezüglich ihrer Wellenform eine Amplitude im Bereich des 2- bis 3fachen der in der Wellenebene gemessenen Faserbreite (d. h. des Drahtdurchmessers) haben, mit Abstand von den Enden angeordnet sind.The production of a steel fiber is known from the generic DE 42 23 804 A1 a wire with a round cross-section known, which is in one embodiment in five adjoining sections extending along a longitudinal axis, with three partial areas rectilinear and two partial areas wavy within one common wave plane. The cross-sectional shape of the steel fiber perpendicular to the longitudinal axis is essentially constant in the rectilinear sections. The rectilinear sections are at both ends and in one Middle area of the steel fiber, so that the two wavy sections, the with respect to their waveform, an amplitude in the range of 2 to 3 times that in the Have the fiber plane measured (i.e. the wire diameter) with Distance from the ends are arranged.

Bei der Verwendung von Draht zur Herstellung von Stahlfasern ist der Querschnitt entlang der Stahlfaser auch in den gekrümmten Teilbereichen praktisch konstant. Das kann im Hinblick auf das Verhalten der Stahlfaser bezüglich des Herausziehens aus der Matrix des Grundwerkstoffs nachteilig sein. Entsprechend der Faserform bildet sich die Einbettung im Grundwerkstoff in entsprechender Weise als "Kanal" mit gleichbleibendem Querschnitt aus. Daher können solche Fasern gelegentlich in unerwünschter Weise leicht durch die Biegungen des "Kanals" gezogen werden. Im Ausziehversuch wirkt sich dies in einem vergleichsweise geringen Arbeitsvermögen aus. Zur Verbesserung der Auszieheigenschaften sind die gemäß DE 42 23 804 A1 hergestellten Stahlfasern nicht nur mit wellenförmigen Teilbereichen im Faserverlauf versehen, sondern weisen darüber hinaus auch eine zusätzliche Oberflächenprofilierung in Form von Kerben quer zur Drahtachse auf. Dadurch ergibt sich eine stärkere Verankerung der Stahlfaser im Betonwerkstoff. Allerdings muß dies erkauft werden mit entsprechenden Kerbwirkungen, die die Festigkeit deutlich beeinträchtigen können.When using wire to make steel fibers, the cross section is practically constant along the steel fiber even in the curved sections. The can with regard to the behavior of the steel fiber in terms of pulling out the matrix of the base material may be disadvantageous. Forms according to the fiber shape the embedding in the base material in a corresponding manner as a "channel" constant cross section. Therefore, such fibers can occasionally be found in undesirably pulled easily through the bends of the "channel". in the Attempt to pull this out results in a comparatively low work capacity out. To improve the pull-out properties are those according to DE 42 23 804 A1 produced steel fibers not only with wavy sections in the fiber course provided, but also have an additional Surface profiling in the form of notches across the wire axis. This gives the steel fiber is more firmly anchored in the concrete material. However, this has to be done are bought with corresponding notch effects that clearly show the strength can affect.

Aus der DE 34 35 850 A1 ist die Herstellung von Stahlfasern aus einem schmalen Blechstreifen bekannt, der in Dicke und Breite von vornherein bereits der Dicke und Breite der Stahlfasern entspricht, wobei die einzelnen Stahlfasern entsprechend ihrer gewünschten Länge an den schmalen Stirnseiten abgeschnitten werden. Durch Biegen quer zur Blechebene werden diese Fasern in einer Ausführungsform an ihren Enden mit halbwellenartigen Profilierungen versehen. Ähnlich wie bei der Stahlfaserherstellung aus Draht bleibt der Querschnitt über die Faserlänge praktisch konstant.DE 34 35 850 A1 describes the production of steel fibers from a narrow one Sheet metal strip known, the thickness and width from the outset already the thickness and Corresponds to the width of the steel fibers, the individual steel fibers corresponding to theirs cut the desired length on the narrow faces. By In one embodiment, these fibers are bent at right angles to the sheet metal plane Provide ends with half-wave-like profiles. Similar to the  Steel fiber production from wire, the cross section over the fiber length remains practical constant.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stahlfaser der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die eine gute Verankerung im Matrixwerkstoff gewährleistet und ein hohes Arbeitsvermögen im Ausziehversuch aufweist, ohne daß es hierzu besonderer Maßnahmen zur Oberflächenprofilierung bedarf.The object of the invention is a steel fiber of the generic type propose that ensures a good anchorage in the matrix material and a has high work capacity in the attempt to pull out, without this being special Measures for surface profiling are required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stahlfaser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stahlfaser ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 12.This object is achieved by a steel fiber with the Features of claim 1. Advantageous further developments of Steel fibers according to the invention result from subclaims 2 to 12.

In ihrer geometrischen Form weist die erfindungsgemäße Stahlfaser Ähnlichkeiten mit der eingangs beschriebenen Stahlfaser aus der DE 42 23 804 A1 auf, d. h. sie besitzt einen geradlinigen Mittelteil, an den sich jeweils beiderseits ein wellenförmiger Teilbereich anschließt, der wiederum in einem geradlinigen Endbereich ausläuft. Im Unterschied zur überwiegend im Stand der Technik angewendeten Herstellung von Stahlfasern aus einem drahtförmigen Vormaterial sieht die Erfindung den Einsatz von blechförmigem Vormaterial mit einer gleichmäßigen Dicke D vor, aus dem die Stahlfasern ausgeschnitten werden. Die Wellenebene der wellenförmigen Teilbereiche liegt in der Blechebene. Das Schneiden der Stahlfasern erfolgt z. B. durch Stanzen, wobei die Schnittkanten (d. h. die Längskanten der Fasern) in der Blechebene gesehen zueinander kongruent und über die axiale Länge der Fasern jeweils gleichmäßig voneinander beabstandet sind, so daß sich in der Blechebene gesehen in den geradlinigen Teilbereichen eine konstante Breite B ergibt. Der geradlinige Mittelbereich weist erfindungsgemäß eine Länge von mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60% und besonderes bevorzugt mindestens 70% der axialen Faserlänge L auf. Die beiden wellenförmigen Teilbereiche sind erfindungsgemäß jeweils auf eine axiale Länge im Bereich von 7 bis 17% der Faserlänge L beschränkt. Somit sind die wellenförmigen Teilbereiche erheblich kürzer als beim gattungsbildenden Stand der Technik. Entsprechendes gilt auch für die geradlinigen Endbereiche, die auf eine axiale Länge im Bereich von 1 bis 10%, vorzugsweise 3 bis 8% der Faserlänge L beschränkt sind. In terms of its geometric shape, the steel fiber according to the invention has similarities the steel fiber described in the introduction from DE 42 23 804 A1, d. H. she owns a rectilinear middle part, on each of which there is a wavy one Sub-area connects, which in turn ends in a rectilinear end area. in the Difference to the production of. Mainly used in the prior art The invention envisages the use of steel fibers made of a wire-shaped material sheet-like primary material with a uniform thickness D from which the Steel fibers are cut out. The wave plane of the wavy Partial areas lie in the sheet level. The cutting of the steel fibers is done e.g. B. by punching, with the cut edges (i.e. the longitudinal edges of the fibers) in the The plane of the sheet is congruent with each other and over the axial length of the fibers are equally spaced from each other, so that in the sheet metal plane seen in the rectilinear sections gives a constant width B. Of the According to the invention, the straight central region has a length of at least 50%, preferably at least 60% and particularly preferably at least 70% of the axial fiber length L. The two wavy sections are according to the invention in each case to an axial length in the range from 7 to 17% of the Fiber length L limited. The undulating partial areas are thus considerably shorter than in the generic state of the art. The same applies to the rectilinear end regions which have an axial length in the range from 1 to 10%, preferably 3 to 8% of the fiber length L are limited.  

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die axiale Länge des wellenförmigen Teilbereichs und des geraden Endbereichs an jeder Seite der Stahlfaser zusammen auf jeweils 10 bis 20% der Faserlänge L zu beschränken, so daß der gerade Mittelbereich 60 bis 80% der Faserlänge L ausmacht. Die Breite B der Stahlfaser sollte zweckmäßigerweise in der Größenordnung der Dicke D liegen. Eine vorteilhafte Größe für die Breite B liegt im Bereich des 0,8- bis 1,5fachen der Dicke D.In a preferred embodiment of the invention, the axial length is provided of the wavy portion and the straight end portion on each side of the To limit steel fiber together to 10 to 20% of the fiber length L, so that the straight middle region makes up 60 to 80% of the fiber length L. The width B the steel fiber should expediently be of the order of the thickness D. An advantageous size for the width B is in the range of 0.8 to 1.5 times that Thickness D.

Die Amplitude in den wellenförmigen Teilbereichen der Stahlfaser liegt erfindungsgemäß im Bereich des 0,25- bis 3fachen, vorzugsweise im Bereich des 0,5- bis 1,5fachen der Breite B. Für die Wellenlänge in den wellenförmigen Teilbereichen hat sich eine Größenordnung im Bereich des 5- bis 15fachen, vorzugsweise im Bereich des 8- bis 10fachen der Breite B als zweckmäßig erwiesen. Die wellenförmigen Teilbereiche sollten jeweils maximal zwei Wellenberge und maximal zwei Wellentäler, vorzugsweise nur jeweils einen Wellenberg und ein Wellental aufweisen. Es kann sogar in einzelnen Fällen eine Halbwelle als ausreichend angesehen werden. Die Form der Wellen kann z. B. sinusförmig sein, kann jedoch auch im Sinne von Dreieckwellen ausgebildet sein, wobei zweckmäßigerweise abgerundete Ecken in den Dreieckspitzen vorgesehen werden. Bei Bedarf kann die Amplitude innerhalb der wellenförmigen Teilbereiche variabel, also z. B. zum Ende hin zunehmend oder abnehmend gewählt sein.The amplitude lies in the undulating partial areas of the steel fiber According to the invention in the range of 0.25 to 3 times, preferably in the range of 0.5 to 1.5 times the width B. For the wavelength in the wavy Partial areas has a magnitude in the range of 5 to 15 times, proven to be expedient, preferably in the range of 8 to 10 times the width B. The wave-shaped sections should have a maximum of two wave peaks and a maximum of two wave valleys, preferably only one wave crest and one Have troughs. It can even be considered a half wave in individual cases be considered sufficient. The shape of the waves can e.g. B. be sinusoidal, can, however, also be designed in the sense of triangular waves, wherein Rounded corners are expediently provided in the triangle tips. If necessary, the amplitude can be varied within the undulating partial areas, so z. B. may be chosen to be increasing or decreasing towards the end.

Anhand der Figuren wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with the aid of the figures. Show it:

Fig. 1 ein Teilstück einer erfindungsgemäßen Stahlfaser und Fig. 1 shows a section of a steel fiber according to the invention and

Fig. 2 bis 4 Meßwerte von Ausziehversuchen unterschiedlicher Stahlfasern. Fig. 2 to 4 measurements of pull tests of different steel fibers.

In Fig. 1 ist ein Teilstück einer erfindungsgemäßen Stahlfaser dargestellt, deren axiale Länge mit L bezeichnet ist. Die Stahlfaser ist aus einem blechförmigen Vormaterial durch Stanzen erzeugt worden, wobei der Vorschub, der der Faserbreite entspricht, mit B eingestellt war. Die Schnittkanten verlaufen also an den Faserlängsseiten, die zueinander kongruent sind. Der geradlinige Endbereich ist mit E bezeichnet, während der wellenförmige Teilbereich, der aus einem Wellental und einem Wellenberg besteht, die Länge W aufweist. Die Summe der Längen E und W liegen beispielsweise im Bereich von 15% der gesamten Faserlänge L. Die Wellenamplitude ist mit A bezeichnet und entspricht in ihrer Größe z. B. der Faserbreite B. Der in Fig. 1 nicht dargestellte rechte Teil der Stahlfaser ist spiegelbildlich zu dem dargestellten linken Ende der Stahlfaser ausgeführt. Durch die Art der Faserherstellung (Ausschneiden aus einem blechförmigen Vormaterial) mit kongruenten Längskanten wird erreicht, daß der Querschnitt der Faser zwar senkrecht zu ihrer Mittelachse gesehen über die Faserlänge L konstant bleibt, in den wellenförmigen Teilbereichen der Querschnitt sich bezogen auf die (ebenfalls wellenförmig verlaufende) Mittellinie der Stahlfaser jedoch verringert. Der Querschnitt senkrecht zur Mittellinie weist im wellenförmigen Teilbereich nämlich nicht die Breite B, sondern die entsprechend den Winkelbeziehungen verringerte Breite b auf. Das bedeutet, daß der Kanal im Matrixwerkstoff, in den die Stahlfaser eingebettet wird, eine entsprechende Querschnittsverringerung aufweist. Dies hat erhebliche Konsequenzen auf das Ausziehverhalten der Stahlfaser. Während bei einer Stahlfaser aus drahtförmigem Vormaterial die Querschnittsform im wellenförmigen Teilbereich praktisch derjenigen in den geraden Teilbereichen entspricht, liegt bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Faser ein Kanal mit veränderlicher Querschnittsform vor, der einen größeren Widerstand gegen ein Herausziehen der Faser bewirkt. Die geradlinigen Endbereiche der Fasern haben eine positive Wirkung im Hinblick auf die Verarbeitbarkeit der Fasern, da sie die Vereinzelung der Fasern beim Einmischen in den Matrixwerkstoff erleichtern und die sogenannte Igelbildung (Verhakung von Stahlfasern ineinander) vermeiden helfen.In Fig. 1 a portion of a steel fiber according to the invention, the axial length is denoted by L. The steel fiber was produced from a sheet-like raw material by punching, the feed corresponding to the fiber width being set with B. The cut edges therefore run on the long sides of the fibers, which are congruent to one another. The rectilinear end region is designated by E, while the undulating partial region, which consists of a trough and a wave crest, has the length W. The sum of the lengths E and W are, for example, in the range of 15% of the total fiber length L. The wave amplitude is designated A and corresponds in size to z. B. the fiber width B. The right part of the steel fiber, not shown in FIG. 1, is a mirror image of the left end of the steel fiber shown. The type of fiber production (cutting from a sheet-like primary material) with congruent longitudinal edges ensures that the cross-section of the fiber remains constant over the fiber length L when viewed perpendicular to its central axis, in the undulating partial areas the cross-section is based on the (also undulating) ) However, the center line of the steel fiber is reduced. The cross section perpendicular to the center line does not have the width B in the undulating partial area, but rather the width b reduced in accordance with the angular relationships. This means that the channel in the matrix material in which the steel fiber is embedded has a corresponding reduction in cross section. This has considerable consequences on the pull-out behavior of the steel fiber. While in the case of a steel fiber made of wire-shaped primary material, the cross-sectional shape in the corrugated partial area corresponds practically to that in the straight partial areas, when using a fiber according to the invention there is a channel with a variable cross-sectional shape, which brings about greater resistance to pulling out the fiber. The straight end areas of the fibers have a positive effect on the processability of the fibers, since they facilitate the separation of the fibers when they are mixed into the matrix material and help to avoid the so-called hedgehog formation (interlocking of steel fibers).

Die positiven Eigenschaften der erfindungsgemäßen Stahlfasern lassen sich aus den Untersuchungsergebnissen der Fig. 2 bis 4 ablesen, in denen die Resultate von Zugversuchen wiedergegeben sind, bei denen einzelne Stahlfasern aus der Einbettung eines Matrixwerkstoffs herausgezogen wurden. Aufgetragen wurde jeweils über den Zugweg die auf den Faserquerschnitt bezogene Spannung. Der Zugweg wurde in allen Versuchen auf 10 mm beschränkt. Es wurden Stahlfasern unterschiedlicher Form verwendet, die jeweils eine Gesamtlänge von 60 mm aufwiesen. Die Stahlfasern wurden dabei in der Weise in einen geteilten Matrixwerkstoff eingebettet, daß die Teilungsebene des Matrixwerkstoffs in der Mitte der Stahlfaser senkrecht zur Längsachse der Stahlfaser verlief. Die in den Ausziehversuchen angewendete Prüfgeschwindigkeit betrug 4 mm/min. The positive properties of the steel fibers according to the invention can be read from the test results in FIGS. 2 to 4, in which the results of tensile tests are reproduced in which individual steel fibers were pulled out of the embedding of a matrix material. The tension related to the fiber cross-section was applied in each case via the tension path. The train path was limited to 10 mm in all tests. Steel fibers of different shapes were used, each with a total length of 60 mm. The steel fibers were embedded in a divided matrix material in such a way that the plane of division of the matrix material in the middle of the steel fiber was perpendicular to the longitudinal axis of the steel fiber. The test speed used in the pull-out tests was 4 mm / min.

Es wurden zwei verschiedene Faserformen F₁ und F₂ der erfindungsgemäßen Art eingesetzt, deren Endbereiche im Sinne der Form der Fig. 1 ausgebildet war. Die Dicke (Blechdicke) der Fasern betrug D = 0,5 mm und die Breite B = 0,8 mm. Das Blechvormaterial hatte eine Zugfestigkeit von 950 N/mm². Die Länge des geradlinigen Endbereichs E und des wellenförmigen Teilbereichs W an den Faserenden betrug jeweils etwa 1% bzw. 8% der Faserlänge L. Während die Amplitude im wellenförmigen Teilbereich bei der Faser F₁ A = 0,2 mm betrug, war die Amplitude bei der Faser F₂ auf A = 0,4 mm eingestellt.Two different fiber shapes F ₁ and F _{2 of} the type according to the invention were used, the end regions of which were designed in the form of the FIG. 1. The thickness (sheet thickness) of the fibers was D = 0.5 mm and the width B = 0.8 mm. The sheet material had a tensile strength of 950 N / mm ² . The length of the rectilinear end region E and the undulating partial region W at the fiber ends was in each case approximately 1% and 8% of the fiber length L. While the amplitude in the undulating partial region for the fiber F ₁ A = 0.2 mm, the amplitude was at the fiber F _{2 is set} to A = 0.4 mm.

Eine zum Vergleich herangezogene herkömmliche Faser V mit gleicher Faserlänge L hatte einen Drahtdurchmesser von 0,8 mm, wobei der Stahlwerkstoff eine Zugfestigkeit von 1100 N/mm² aufwies. An den beiden Enden war diese Vergleichsfaser V jeweils in der Weise ausgebildet, daß etwa 4 mm vor dem Faserende jeweils ein Knick um etwa 45° gegenüber der Längsachse auftrat, dem ein weiterer Knick um 45° in umgekehrter Richtung folgte, so daß die Faser in einem etwa 2 mm langen Endstück um 2 mm zur Faserlängsachse parallel versetzt auslief.A conventional fiber V used for comparison with the same fiber length L had a wire diameter of 0.8 mm, the steel material having a tensile strength of 1100 N / mm ² . At both ends, this comparative fiber V was designed in such a way that about 4 mm before the fiber end there was a kink about 45 ° with respect to the longitudinal axis, followed by another kink by 45 ° in the opposite direction, so that the fiber in an approximately 2 mm long end piece was offset by 2 mm parallel to the fiber longitudinal axis.

Das Ausziehverhalten der Vergleichsfaser V ist in Fig. 2 als durchgezogene Linie dargestellt. Man erkennt, daß die Zugspannung zunächst steil ansteigt und nach etwa 1 bis 1,5 mm einen Maximalwert erreicht und danach relativ stark abfällt. Das Arbeitsvermögen der Werkstoffkombination aus Matrixwerkstoff und Stahlfaser entspricht der Größe der zwischen der Meßwertkurve und der Achse des Zugwegs eingeschlossenen Fläche. Die erfindungsgemäße Stahlfaser F₁ mit einer Wellenamplitude von 0,2 mm zeigte im Anfangsbereich der Meßkurve einen im wesentlichen gleichartigen Verlauf auf, erreichte zwar nicht ganz den Maximalwert der Vergleichsfaser, blieb jedoch über eine größere Strecke des Zugwegs auf erheblich höheren Spannungswerten. Dadurch ergab sich hierbei ein sehr viel höheres Arbeitsvermögen als bei der Vergleichsfaser. Nochmals deutlich bessere Werte zeigte die erfindungsgemäße Stahlfaser F₂, die nicht nur den Maximalwert der Vergleichsfaser V überschritt, sondern auch über den gesamten übrigen Zugbereich deutlich höhere Werte aufwies.The pull-out behavior of the comparison fiber V is shown in FIG. 2 as a solid line. It can be seen that the tensile stress initially rises steeply and reaches a maximum value after about 1 to 1.5 mm and then drops relatively sharply. The working capacity of the material combination of matrix material and steel fiber corresponds to the size of the area enclosed between the measured value curve and the axis of the train path. The steel fiber F ₁ according to the invention with a wave amplitude of 0.2 mm showed an essentially similar course in the initial region of the measurement curve, although it did not quite reach the maximum value of the comparison fiber, but remained at considerably higher tension values over a larger distance of the tension path. This resulted in a much higher work capacity than the comparison fiber. The steel fiber F ₂ according to the invention showed significantly better values, which not only exceeded the maximum value of the comparison fiber V, but also had significantly higher values over the entire remaining tensile range.

In den Fig. 3 und 4 wurde das Ausziehverhalten der erfindungsgemäßen Stahlfasern in unterschiedlichen Matrixwerkstoffen untersucht. In Fig. 3 wurden die Ergebnisse der Faser F₁ vergleichend gegenübergestellt. Die obere Kurve zeigt das Verhalten der Faser F₁ aus dem in Fig. 1 ausgewerteten Versuch, bei dem ein relativ harter und zugfester Matrixwerkstoff eingesetzt wurde. Die wesentlich tiefer liegende untere Kurve zeigt das Verhalten in einem deutlich weicheren Matrixwerkstoff. Das Arbeitsvermögen dieser Werkstoffkombination ist sehr viel geringer als das der ersten. Etwa bei einem Zugweg von 10 mm liegen beide Kurven auf der gleichen Höhe.In FIGS. 3 and 4, the exhaust properties of the steel fibers according to the invention was investigated in different matrix materials. In Fig. 3 the results of fiber F _{1 have been} compared. The upper curve shows the behavior of the fiber F ₁ from the experiment evaluated in FIG. 1, in which a relatively hard and tensile matrix material was used. The much lower lower curve shows the behavior in a much softer matrix material. The working capacity of this combination of materials is much less than that of the first. With a train path of 10 mm, both curves are at the same height.

In Fig. 4 sind die entsprechenden Ergebnisse für die beiden unterschiedlichen Matrixwerkstoffe bei Verwendung der erfindungsgemäßen Stahlfaser F₂ dargestellt worden. Auch hier liegt die Kurve für den weicheren Matrixwerkstoff deutlich unter der Kurve für den härteren Matrixwerkstoff. Allerdings fällt der Unterschied zwischen den beiden Kurven nicht so kraß aus wie im Fall der Fig. 3. Das bedeutet, daß durch eine größere Wellenamplitude, wie sie im Falle der Faser F₂ gegenüber F₁ vorgenommen wurde, insbesondere bei einem relativ weichen Matrixwerkstoff eine besonders deutliche Verbesserung des Zugverhaltens erzielt werden kann. Bei weicheren Matrixwerkstoffen muß also ein größeres Gewicht auf eine intensive Verankerung der Fasern gelegt werden als bei einem vergleichsweise harten Matrixwerkstoff. Die Zugfestigkeit des für die Faserherstellung verwendeten Werkstoffs ist im Regelfall für die guten Eigenschaften einer Stahlfaser nicht die entscheidende Größe. Selbstverständlich muß diese Zugfestigkeit immer über dem Wert der Zugfestigkeit des Matrixwerkstoffs liegen. Für die Qualität des Verbunds aus Stahlfasern und Matrixwerkstoff ist eine an die Härte des Matrixwerkstoffs angepaßte Verankerung der Stahlfasern im Matrixwerkstoff entscheidend wichtig.In FIG. 4, the corresponding results have been shown for the two different matrix materials with the use of steel fiber F ₂ of the invention. Here, too, the curve for the softer matrix material is clearly below the curve for the harder matrix material. However, the difference between the two curves is not as blatant as in the case of FIG. 3. This means that due to a larger wave amplitude, as was done in the case of fiber F ₂ compared to F ₁ , one with a relatively soft matrix material particularly significant improvement in train behavior can be achieved. With softer matrix materials, greater weight must be placed on an intensive anchoring of the fibers than with a comparatively hard matrix material. The tensile strength of the material used for fiber production is usually not the decisive factor for the good properties of a steel fiber. Of course, this tensile strength must always be above the value of the tensile strength of the matrix material. An anchoring of the steel fibers in the matrix material that is adapted to the hardness of the matrix material is crucially important for the quality of the composite of steel fibers and matrix material.

Claims (12)

1. Stahlfaser zur Verstärkung gießbarer aushärtender Werkstoffe, insbesondere Beton, die sich in fünf aneinander anschließenden Teilbereichen entlang einer Längsachse erstreckt, von denen drei Teilbereiche geradlinig und zwei Teilbereiche innerhalb einer gemeinsamen Wellenebene wellenförmig verlaufen, wobei die Querschnittsform der Stahlfaser senkrecht zur Längsachse (Breite B in der Wellenebene) in den geradlinigen Teilbereichen im wesentlichen konstant ist, wobei ferner die geradlinigen Teilbereiche an den beiden Enden und in einem Mittelbereich der Stahlfaser angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Stahlfaser aus einem blechförmigen Vormaterial gleichmäßiger Dicke D ausgeschnitten ist und ihre Schnittkanten (Längskanten) - in der Blechebene gesehen - zueinander kongruent und über die axiale Länge gleichmäßig voneinander beabstandet (Breite B) sind,
• - daß der geradlinige Mittelbereich eine Länge von mindestens 50% der axialen Faserlänge L aufweist,
• - daß die beiden wellenförmigen Teilbereiche jeweils eine axiale Länge im Bereich von 7 bis 17% der Faserlänge L aufweisen und
• - daß die beiden geradlinigen Endbereiche jeweils eine axiale Länge im Bereich von 1 bis 10% der Faserlänge L aufweisen.

1. Steel fiber for reinforcing pourable hardening materials, in particular concrete, which extends in five adjoining sections along a longitudinal axis, of which three sections are linear and two sections are undulating within a common wave plane, the cross-sectional shape of the steel fiber being perpendicular to the longitudinal axis (width B in the wave plane) is essentially constant in the rectilinear subregions, the rectilinear subregions also being arranged at the two ends and in a central region of the steel fiber, characterized in that

• that the steel fiber is cut out of a sheet-like primary material of uniform thickness D and that its cut edges (longitudinal edges) - seen in the plane of the sheet - are congruent to one another and evenly spaced apart from one another over the axial length (width B),
• that the straight central region has a length of at least 50% of the axial fiber length L,
• - That the two wavy sections each have an axial length in the range of 7 to 17% of the fiber length L and
• - That the two rectilinear end regions each have an axial length in the range of 1 to 10% of the fiber length L.

2. Stahlfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinige Mittelbereich eine Länge von mindestens 60% der Faserlänge L aufweist.2. steel fiber according to claim 1, characterized, that the straight middle section is at least 60% of the length Has fiber length L. 3. Stahlfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geradlinige Mittelbereich eine Länge von mindestens 70% der Faserlänge L aufweist. 3. steel fiber according to claim 1, characterized, that the straight middle section is at least 70% of the length Has fiber length L.   4. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Endbereiche der Stahlfaser jeweils eine Länge im Bereich von 3 bis 8% der Faserlänge L aufweisen.4. Steel fiber according to one of claims 1 to 3, characterized in that the straight end portions of the steel fiber each have a length in the range from 3 to 8% of the fiber length L. 5. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke D in der Größenordnung der Breite B liegt.5. Steel fiber according to one of claims 1 to 4, characterized, that the thickness D is of the order of the width B. 6. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des weilenförmigen Teilbereichs und des geraden Endbereichs an jeder Seite der Stahlfaser zusammen jeweils 10 bis 20% der Faserlänge L ausmacht.6. Steel fiber according to one of claims 1 to 5, characterized, that the axial length of the portion and the straight portion End area on each side of the steel fiber together 10 to 20% of the Fiber length L. 7. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge in den wellenförmigen Teilbereichen im Bereich des 5- bis 15fachen der Breite B liegt.7. steel fiber according to one of claims 1 to 6, characterized, that the wavelength in the wavy sections in the range of 5- to 15 times the width B. 8. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge in den wellenförmigen Teilbereichen im Bereich des 8- bis 10fachen der Breite B liegt.8. Steel fiber according to one of claims 1 to 6, characterized, that the wavelength in the wavy sections in the range of 8 to Is 10 times the width B. 9. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Teilbereiche jeweils nur maximal zwei Wellenberge und maximal zwei Wellentäler aufweisen.9. Steel fiber according to one of claims 1 to 8, characterized, that the undulating partial areas each have a maximum of two wave peaks and have a maximum of two troughs. 10. Stahlfaser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenförmigen Teilbereiche jeweils nur einen Wellenberg und ein Wellental aufweisen. 10. steel fiber according to claim 9, characterized, that the undulating partial areas each have only one wave crest and one Have troughs.   11. Stahlfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der wellenförmigen Teilbereiche das 0,25- bis 3fache der Breite B beträgt.11. Steel fiber according to one of claims 1 to 10, characterized, that the amplitude of the undulating partial areas 0.25 to 3 times that Width B is. 12. Stahlfaser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der wellenförmigen Teilbereiche das 0,5- bis 1,5fache der Breite B beträgt.12. Steel fiber according to claim 11, characterized, that the amplitude of the wave-shaped partial areas 0.5 to 1.5 times that Width B is.