DE2856079C2 - Formkörper mit verbesserter Biegefestigkeit, bestehend aus Zement und vielfasrigen Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Formkörper mit verbesserter Biegefestigkeit, bestehend aus Zement und vielfasrigen Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern, sowie Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Formkörper mit verbesserter Biegefestigkeit, bestehend aus Zement und vielfasrigen
Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Vielfasrige Bündel aus Kohlenstoff-Fasern sind bisher
verwendet worden, um Zement zu verstärken, und zwar in dem Bestreben, die Biegefestigkeit eines derartigen
Zements zu erhöhen. So sind z. B. in »Ceramic Bulletin«, Vol.54, Nr.3 (1975), Seite 275 Werkstücke auf
Zementbasis beschrieben, bei denen durch Einbau von vielfasrigen Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern die Biegefestigkeit
verbessert werden soll. Wegen der schlechten Bindung zwischen den Fäden der Bündel und zwischen
den Fäden der Bündel und dem Zement wurde durch den Zusatz derartiger Faserbündel die Festigkeit des
Zements nur wenig oder überhaupt nicht verbessert.
Eine Imprägnierung der Kohlenstoff-Fasern vor ihrem Einbau in die zementartige Matrix ist in dieser
Literaturstelle nicht beschrieben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Formkörpern, bestehend aus Zement und vielfasrigen
Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern mit verbesserter Biegefestigkeit.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Kohlenstoff-Fasern mit einem hydrophoben Harz «>
imprägniert werden.
Die faserverstärkten Formkörper, die auf diese Weise hergestellt worden sind, zeigen einen Anstieg der
Biegefestigkeit um mehr als 50% im Vergleich mit der Biegefestigkeit von Formkörpern, die in der gleichen <>5
Weise aus Faserbündeln hergestellt worden sind, die aber nicht mit einem hydrophoben Harzsystem
behandelt worden sind.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Endteils eines Zementquaders, der mit vielfasrigen Bündeln aus
Kohlenstoff-Fasern verstärkt worden ist, die in zwei horizontalen Reihen angeordnet sind.
Fig.2 zeigt in Draufsicht eine Form, die für die
Herstellung der in F i g. 1 gezeigten mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten Zementquader geeignet ist Die
Abbildung zeigt, wie die erste horizontale Reihe der Faserbündel in die Form gelegt wird.
F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine der
Abteilungen der Form, die in F i g. 1 dargestellt ist, nachdem zwei horizontale Reihen der Faserbündeln
eingelegt worden sind.
Für die erfindungsgemäß eingesetzte Zementzusammensetzung kann jeder hydraulische Zement verwendet
werden. Zuschlagsfüllmaterial kann zusammen mit dem hydraulischen Zemeni verwendet werden, und zwar in
üblicher Weise verwendete Mengen. Wenn jedoch ein Füllstoff verwendet wird, so ist es vorzugsweise ein
feines, nicht abriebbeständiges Zuschlagsmaterial, z. B. Flugasche; der Füllstoff macht nicht mehr ais
20 Gew.-°/o des Gesamtgewichts des Zements und des Zuschlagsmaterials aus.
Kohlenstoff-Fasern mit einem hohen Modul und mit hoher Festigkeit, die sich für die vorliegende Erfindung
eignen, sind in den US-PS 34 54 362, 34 12 062 und 40 05 183 beschrieben. Unter dem Ausdruck »Kohlenstoff«
werden graphitische und nicht-graphitische Fasern verstanden.
Die Menge der Fasern ist derart bemessen, daß die erwünschten Festigkeitseigenschaften erhalten werden,
typischerweise von 1 Gewichtsteil bis 6 Gewichtsteilen Fasern pro 100 Gewichtsteile »trockene Komponenten«
der Zementzusammensetzung. In diesem Zusammenhang bedeuten »trockene Komponenten« Zement
und das andere feste Zuschlagsfüllmaterial (wenn vorhanden), die zusammen die Zementzusammensetzung
darstellen, aber ausschließlich der Kohlenstoff-Fasern. In den meisten Fällen sind die Fasern in einer
Menge von 2,5 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des trockenen Materials vorhanden.
Selbstverständlich muß das Wasser in einer Menge verwendet werden, die ausreicht, um den Zement zu
hydratisieren. Um jedoch Formkörper herzustellen, die eine maximale Festigkeit aufweisen, sollte die Menge
des Wassers entsprechend dem Zweck möglichst niedrig gehalten werden. Typischerweise werden
ungefähr 25 Gewichtsteile bis ungefähr 55 Gewichtsteile, vorzugsweise ungefähr 30 Gewichtsteile bis 45 Gewichtsteile
Wasser pro 100 Gewichtsteile trockener Komponenten in der Mischung verwendet.
Bevor die Kohlenstoff-Faserbündel in die wäßrige, härtbare, hydraulische zementartige Matrix eingebaut
werden, werden sie mit einem hydrophoben Harzsystem geeigneter niedriger Viskosität imprägniert. Eine
derartige Imprägnierung kann dadurch bewirkt werden, daß die Fasern in das flüssige Harzsystem für eine Zeit
eingetaucht werden, die ausreicht, um die Fasern der Bündel durch und durch zu benetzen.
Das verwendete hydrophobe Harzsystem muß sowohl unlöslich in Wasser sein als auch gleichzeitig mit
dem Zement bei Zimmertemperatur aushärten. Obwohl viele Harze nicht hydrophob sind, können sie dennoch
verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie hydrophob werden, wenn ein Härtungsmittel zugesetzt wird. Der
hydrophobe Charakter eines derartigen Harzsystems verursacht die Ausstoßung von Wasser, das auf den
Oberflächen der einzelnen Zementpartikeln in der Nähe
des Harzes vorhanden ist und das sonst das Aushärten und die Bindung des Harzes an die Partikeln verhindern
könnte. Jedenfalls wird eine verbesserte Bindung zwischen diesen Partikeln und den Fasern hergestellt,
die mit dem Harzsystem imprägniert worden sind. Das Harzsystem bewirkt auch eine verbesserte Bindung
zwischen den Fasern und eine strukturelle Einheitlichkeit innerhalb der Bündel.
Ein Epoxidharzsystem wird vorzugsweise verwendet, um die Kohlenstoff-Fasern zu behandeln, bevor sie in
die zementanige Matrix eingebaut werden, denn ein derartiges System ist leicht zu handhaben und es kann
leicht bei Raumtemperatur ausgehärtet werden. Ein derartiges System besteht aus einem Epoxidharz
zusammen mit einem reaktiven Epoxidharzhärter, und zwar in einer Menge, die üblicherweise verwendet wird.
Die Epoxidharze, die vorzugsweise verwendet werden, um die Kohlenstoff-Fasern zu behandeln, bevor sie
in die zementartige Matrix eingebaut werden, sind die flüssigen Polyglycidyläther der mehrwertigen Phenole,
insbesondere die flüssigen Diglycidyläther von Bis(4-hydroxyphenyl)-methan und Bis(4-hydroxyphenyl)di-methylmethan.
Derartige Harze werden üblicherweise durch die Reaktion von Epichlorhydrin mit einem
mehrwertigen Phenol hergestellt, und zwar in Gegenwart einer Base.
Wie bekannt ist, kann durch Verändern der Mengenverhältnisse der Reaktionsteilnehmer, die für
die Herstellung des Epoxidharzes verwendet werden, ein Produkt hergestellt werden, und zwar mit variierender
Viskosität, mit variierendem Molekulargewicht und mit variierendem Hydroxylgehalt. Die Harze, die für die
vorliegende Erfindung verwendet werden, sind jene flüssigen Epoxidharze mit niedrigem Molekulargewicht
und mit niedriger Viskosität, bei denen vorzugsweise der Hauptbestandteil frei von Hydroxylgruppen ist, z. B.
jene Epoxidharze, bei denen das Reaktionsprodukt aus der Umsetzung von 2 Molen Epichlorhydrin mit einem
Mol eines zweiwertigen Phenols das Hauptprodukt ist. Gewöhnlich sind zwar in den meisten kommerziell
erhältlichen Epoxidharzen Hydroxylgruppen vorhanden, aber es sind viele erhältlich, die einen niedrigen
Hydroxylgehalt aufweisen, und Harze dieses Typs sind besonders bevorzugt für die vorliegende Erfindung.
Besonders bevorzugte Harze dieses Typs sind die Diglycidyläther des Bis(4-hydroxyphenyl)me;hans und
die Diglycidyläther des Bis(4-hydroxyphenyl)dimethylmethan.
Das Härtungsmittel, das zusammen mit dem Epoxidharz verwendet wird, muß mit dem Harz ein
hydrophobes System bilden und dessen Aushärtung bei Zimmertemperatur bewirken. Die Aushärtung bei
Zimmertemperatur ist notwendig, damit das Harz gleichzeitig mit dem Zement aushärtet und die Bildung
eines hydrophoben Systems ist notwendig, um Wasser, das auf den Oberflächen der einzelnen Zementpartikel
in der Nähe des Harzes vorhanden ist, zu verdrängen; dieses kann nämlich das Aushärten und die Bindung des
Harzes an diese Teilchen stören. Auf diese Weise wird eine verbesserte Bindung zwischen diesen Teilchen und
den Fasern bewirkt, welche mit dem Harzsystem imprägniert worden sind. Das Harzsystem bewirkt auch
eine verbesserte Bindung zwischen den Fäden und eine strukturelle Einheitlichkeit innerhalb der Bündel.
Zu den Epoxidharzhärtern, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, gehören
hydrophobe aliphatische Amine, die eine Aminzahl von 170 bis 180 haben. Wenn sie einem Epoxidharz
beigemischt werden, wird der hydrophobe Charakter dieser Härter auf das gesamte Harzsystem übertragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden multifile Bündel von Kohlenstoff-Fasern in
Form von Roving, Garn oder in Form eines Taus in die zementartige Matrix in parallelen Reihen eingebaut Die
Fasern können in die zementartige Matrix in dieser Weise mit Hilfe einer Form eingebaut werden, die zwei
Seitenwände fester Höhe aufweist und zwei Endwände, ι ο die verschiedenen Höhen angepaßt werden können, und
zwar bis zur Höhe der Seitenwände. Typischerweise kann eine Form derart hergestellt werden, indem die
inneren Oberflächen der Seitenwände in der Nähe ihrer Enden geschlitzt werden, so daß sie eine Anzahl von
'5 Endwänden geringerer Höhe aufnehmen können, die aufeinandergestapelt werden. Die erste Endwand wird
in die Schlitze an einem Ende der Seitenwände gebracht und eine ähnliche Endwand wird in die Schlitze am
anderen Ende der Seitenwände gebracht. Eine zementartige Mischung aus Zement und Wasser wird dann in
die Form bis zur Höhe der Endwände eingegossen und ein kontinuierliches Bündel aus Kohlenstoff-Fasern
wird dann hin und zurück entlang der Länge der Form auf der Oberfläche des Zements verlegt, wobei eine
Reihe von aufrechten Pfosten an jedem Ende der Form dazu verwendet wird, um die Richtung des Bündels
umzukehren. Um mitzuhelfen, einen gleichen Abstand zwischen den horizontalen Faserbündeln aufrechtzuerhalten,
können zwei mit Gewinde versehene Abstands-Jn
stangen zwischen jede Pfostenreihe und die Endwände angebracht werden, und zwar in Höhe der Endwände
oder etwas niedriger. Nachdem die Fasern vollständig entlang der Länge der Form verlegt worden sind, wird
eine zusätzliche Endwand in die Schlitze an jedem Ende der Form eingebracht und das Verfahren wird
wiederholt, und zwar unter Verwendung eines zweiten Satzes von mit Gewinden versehenen Abstandsstangen
und einem zweiten Satz von aufrechtstehenden Pfosten. Wieder sollte die obere Oberfläche der Abstandsstangen
in derselben Höhe wie die Endwände oder etwas niedriger sein. Selbstverständlich kann das Verfahren so
oft wiederholt werden, wie es notwendig ist, um den Zement auf die erwünschte Höhe zu bringen.
Nachdem die erwünschte Fasermenge in den Zement eingebracht worden ist, wird er unter geeigneten
Bedingungen zum Aushärten gebracht, um die mit Kohlenstoff-Fasern verstärkten zementartigen Strukturen
gemäß der Erfindung herzustellen.
Fig. 1 zeigt einen Zementquader 10, der mit Kohlenstoff-Faserbündeln 11 verstärkt worden ist. Die
Bündel sind in dem Quader in zwei horizontalen Reihen angebracht.
Der in Fig. 1 dargestellte Zementquader 10 wird in
einer der Abteilungen der Form 12, die in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, hergestellt. Die Form hat Seitenwände
13 und zwei Teilerwände 14 und 15, die in gleichen Abständen zwischen den Seitenwänden sind; diese
teilen die Form in drei Abteilungen. Die Seitenwände 13 enthalten die Schlitze 16 in der Nähe ihrer Enden und
die Teilerwände 14 und 15 enthalten die Schlitze 17 und 18 in der Nähe ihrer Enden, um die Endwände 19
aufzunehmen. Die Seitenwände 13 und die Teilerwände
14 und 15 haben dieselbe Höhe, während die Höhe der Endwende 19 nur einen Bruchteil der Höhe der
b? Seitenwände und der Teilerwände beträgt. Abstandsstangen
20 befinden sich zwischen den Endwänden 19 und den Ständen 21, welche aufrechtstehende Pfosten
enthalten, die in gleichen Abständen voneinander in
den Ständen stehen. Die Abstandsstangen 20 sind über ihre Längen weg mit einem Gewinde versehen und ihre
obere Oberfläche ist etwas niedriger als die Höhe der Endwände 19.
Die Form wird mit Zement bis zum Niveau der "> Endwände 19 gefüllt. Ein kontinuierliches Bündel aus
Kohlenstoffasern 23 wird dann von der Spule 24 durch
das Bad 25 gezogen, welches das hydrophobe Harzsystem 26 enthält. Das Bad enthält auch eine
Stange 27, unter welche das Kohlenstoffaserbündel 23 ι<
gezogen wird, um ein vollständiges Eintauchen in das hydrophobe Harzsystem 26 sicherzustellen. Nachdem
das Bad passiert worden ist, wird das Kohlenstoffaserbündel 23 an den ersten Pfosten an einem Ende von
einem der Stände 21 befestigt und dann hin und her i'>
entlang der Länge der Form verlegt, und zwar auf der Oberfläche des Zements unter Verwendung der Pfosten
22 an jedem Ende der Form, um die Richtung des Bündels umzukehren; wie in Fig.2 gezeigt ist, helfen
die Gewinde der Abstandsstangen 20 mit, einen 2» gleichmäßigen Abstand zwischen den horizontalen
Bündeln aufrechtzuerhalten.
Nachdem die Faser vollständig entlang der Breite der Form verlegt worden ist, wird sie an dem letzten Pfosten
in den Ständen 21 befestigt, eine zusätzliche Endwand ■?>
wird in die Schlitze an jedem Ende der Form eingeführt und das Verfahren wird wiederholt, und zwar unter
Verwendung eines zweiten Satzes von Abstandsstangen 21 und eines zweiten Satzes von aufrechtstehenden
Pfosten 30, die in den Ständen 29 enthalten sind. Die Abstandsstangen 28 sind wie die Abstandsstangen 20
über ihre Länge hinweg mit einem Gewinde versehen und ihre obere Oberfläche befindet sich in derselben
Höhe oder etwas niedriger wie der zweite Satz der Endwände. Das Verfahren kann selbstverständlich so «
oft wiederholt werden, wie es notwendig ist, um das Zementniveau auf die erwünschte Höhe zu bringen.
Nachdem die erwünschte Menge an Fasern in den Zement eingeführt worden ist, wird dieser unter
geeigneten Bedingungen ausgehärtet, um die mit Kohlenstoffasern verstärkten zementartigen Strukturen
gemäß der Erfindung herzustellen.
Das folgende Beispiel dient nur zur Erläuterung der Erfindung. Es versteht sich, daß es nur als Beispiel dient
und es sollte nicht als Einschränkung der Erfindung verstanden werden.
Eine zerlegbare Form aus Holz mit drei Abteilungen wurde verwendet, um drei Zementquader herzustellen, >°
die mit Bündeln aus Kohlenstoff-Fasern verstärkt sind. Die Form hatte zwei Seitenwände und zwei Teilerwände,
die in gleichen Abständen zwischen den Seitenwänden angebracht waren, wodurch die Form in drei
Abteilungen unterteilt wurde. Die Seitenwände und die " Teilerwände waren 5 cm hoch und in der Nähe ihrer
Enden mit Schlitzen versehen, so daß sie eine Anzahl von Endwänden aufnehmen konnten, die eine geringere
Höhe hatten und aufeinandergestapelt werden konnten. Eine Endwand der Höhe von 3,5 cm wurde in die b"
Schlitze an einem Ende der Seitenwände und der Teilerwände gebracht und eine ähnliche Endwand
wurde in die Schlitze am anderen Ende der Seitenwände und der Teilerwände gebracht Die Form war nun
gebrauchsfertig. "
Jede Abteilung der zusammengebauten Form wurde dann mit einer zementartigen Mischung gefüllt, und
zwar bis zur Höhe der Endwände. Während der Anfangsphase des Füllens wurde eine kleine Bürste
verwendet, um die Mischung in die Kanten und Ecken jedes Abteils zu bringen. Nachdem die zementartige
Mischung das erwünschte Niveau erreicht hatte, wurde eine gerade Kante verwendet, um die obere Oberfläche
gleichmäßig und glatt zu machen. Schließlich wurde die Form 5 Minuten lang auf einem Schütteltisch geschüttelt.
Die verwendete zementartige Mischung enthielt 100 Gewichtsteile Zement und 30 Gewich'.steile Wasser,
die in einem Mischer gründlich vermischt wurden, und zwar unter Verwendung eines Befestigungshakens.
Verwendet wurde ein Portlandzement entsprechend dem britischen Standard 12.
Eine einzige Schicht aus Kohlenstoff-Fasergarn'), das
durch ein flüssiges hydrophobes Epoxidharzsystem2' geführt worden war, wurde dann an den endständigen
Nagel einer Reihe von aufrechtstehenden Nägeln befestigt, die parallel zu einer Endwand der Form
angebracht waren. Eine ähnliche Reihe von aufrechtstehenden Nägeln befand sich parallel zu dem anderen
Ende der Form und gerade vor diesem Ende. Von dem ersten Endnagel aus wurde dann das Kohlenstoff-Fasergarn
auf der Oberfläche des Zements verlegt, und zwar entlang der Länge der Form und um den Endnagel der
Reihe der aufrechtstehenden Nägel am anderen Ende der Form herum und dann zurück und vorwärts um
jeden der Nägel an entgegengesetzten Enden der Form, bis das Garn vollständig entlang der Breite jedes Abteils
verlegt worden war. Das Garn war immer so weit angespannt worden, daß irgendein Durchhängen
aufgenommen wurde. Das freie Ende des Garns wurde dann an dem letzten verbleibenden Nagel befestigt. In
dem Bemühen, einen gleichen Abstand zwischen den horizontalen Faserbündeln aufrechtzuerhalten, wurden
zwei mit Gewinden versehene Abstandsstangen mit 20 Windungen auf 2,5 cm zwischen jeden Satz von
Nägeln und den Endwänden angebracht, so daß ihre oberen Oberflächen etwas niedriger waren als die Höhe
der Endwände. Das Kohlenstoffasergam wurde über diese Abstandsstangen gezogen, und zwar zwischen
jedem zweiten Gewinde, bevor es um die Nägel gewunden wurde, die sich an den Enden der Form
befanden. Auf diese Weise wurde die gesamte Breite jiädes Abteils mit einer Schicht von Fasergarn überquert,
und zwar der ganzen Länge nach und in einem Abstand von 0,25 cm.
Eine zweite Endwand (Höhe 1,25 cm) wurde dann in die Schlitze an jedem Ende der Form eingeführt und
jede Abteilung der Form wurde dann mit einer zweiten Schicht aus Zement bis zur Höhe der zweiten Endwände
gefüllt. Um einen guten Kontakt mit den Fasern zu gewährleisten und um eine gute Bindung zu der bereits
') Bei dem verwendeten Garn handelte es sich um ein aus
einer einzigen Schicht bestehendes Kohlenstoffasergam (1903 Tex) mit 3000 Fäden, wobei die Fäden durch einen
durchschnittlichen Young-Elastizitäts-Modul von 23,4 ■ 106 N/cm2 charakterisiert sind und durch eine
Biegefestigkeit von 248 ■ 103 N/cm2.
2) Das verwendete Epoxidharzsystem bestand aus 100 Gewichtsteilen
eines kommerziell erhältlichen flüssigen Epoxidharzes, das durch die Reaktion von Epichlorhydrin
mit 2^-Bis(4-hydroxvphenyl)propan hergestellt wurde und aus 100 Gewichtsteilen Härter für Epoxidharz, der
aus einem hydrophoben aliphatischen Amin mit einer Aminzahl von 170 bis 180 besteht Das System war
unlöslich in Wasser und härtete bei Zimmertemperatur gleichzeitig mit dem Zement aus.
vorhandenen Zementschicht herzustellen, wurde der erste Teil des Zements auf den oberen Teil der Fasern
gebürstet. Die zweite Zementschicht wurde dann dadurch verfestigt, daß mit einer geraden Kante
geglättet wurde anstatt zu schütteln, um nicht die Fasern oder die erste Zementschicht zu stören, die gerade
auszuhärten beginnt.
Das Bad mit dem Harz wurde dann geleert und mit einem frisch hergestellten Harzsystem wieder gefüllt
und eine zweite Schicht aus Fasern wurde in derselben Art und Weise wie die erste Schicht untergebracht, und
zwar unter Verwendung eines zweiten Satzes von Abstandsstangen und eines zweiten Satzes von Nägeln.
Der zweite Satz von Abstandsstangen enthielt, wie der erste Satz, Gewinde über die gesamte Länge (20 Windungen
pro 2,5 cm) und ihre oberen Oberflächen lagen etwas niedriger als die der Endwände des zweiten
Satzes.
Schließlich wurde eine dritte Endwand (Höhe 0,25 cm) in den Schlitzen an jedem Ende der Form
angebracht und jede Abteilung wurde wieder mit einer dritten und letzten Zementschicht gefüllt, und zwar in
derselben Weise wie zuvor bis zur Höhe der Endwände. Die drei Proben der Abmessungen 62 cm χ 7,5 cm χ
5 cm konnten in der Form 18 bis 20 Stunden lang aushärten; danach wurden sie aus der Form entfernt und
28 Tage lang in Wasser bei Zimmertemperatur weiter-
gehärtet. Nach Abschluß der 28 Tage andauernden Aushärtungsperiode wurden die Proben aus dem
Wasser entfernt und hinsichtlich der Biegefestigkeit geprüft, indem sie einer Dreipunktbiegung unterworfen
wurden, und zwar über eine Spanne von 25 cm in einer 6000-kg-Aver-Universaltestmaschine. Die zu prüfenden
Quader wurden an beiden Enden durch Stützrollen getragen (1,8 cm Durchmesser), wobei die Fasern auf
der Seite waren, wo die Spannung angewendet wurde (getragen von den Rollen); der Druck wurde in der
Mitte der Probe mittels einer Laderolle ausgeübt, die einen Durchmesser von 2,5 cm hatte. Der Belastungsdruck wurde mit einer Geschwindigkeit von ungefähr
688 N/cm2/min gesteigert, bis der Quader zersplitterte.
Jeder Quader wurde innerhalb von 30 Minuten nach Entfernung aus dem Wasser geprüft, in dem er
aushärtete. Die Quader hatten eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 1523 N/cm2.
Die durchschnittliche Biegefestigkeit von drei Quadern, die auf dieselbe Art und Weise hergestellt waren,
aber ohne Kohlenstoffaserverstärkung, betrug 957,6 N/cm2 Quader, die in derselben Art und Weise
hergestellt waren, und zwar mit Kohlenstoffaserverstärkung, aber ohne Vorausbehandlung der Faser mit einem
hydrophoben Harz, hatten nur eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 957,6 N/cm2.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Formkörper mit verbesserter Biegefestigkeit, bestehend aus Zement und vielfasrigen Bündeln aus
Kohlenstoff-Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff-Fasern mit einem
hydrophoben Harz imprägniert sind.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenstoffaserbündel in parallelen Reihen angeordnet sind.
3. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit einer verbesserten Biegefestigkeit, bestehend
aus Zement und vielfasrigen Bündeln von Kohlenstoff-Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Form mit einer zementartigen Mischung bis zur erwünschten Höhe gefüllt, ein kontinuierliches
Bündel von Kohlenstoff-Fasern mit einem flüssigen hydrophoben Harz imprägniert und das Bündel
entlang der Länge der Form auf der Oberfläche des Zementes verlegt, eine zweite Schicht der zementartigen
Mischung der ersten Schicht beigefügt wird und das hydrophobe Harz und die zementartige
Mischung gleichzeitig ausgehärtet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Epoxidharz, bestehend aus
Epoxidharz und einem Amin als Härter, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin ein hydrophobes aliphatisches
Amin mit einer Aminzahl von 170 bis 180 verwendet wird.
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---|---|---|---|
US86562777A | 1977-12-29 | 1977-12-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2856079A1 DE2856079A1 (de) | 1979-07-05 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (4)
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GB (1) | GB2011520B (de) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5945979A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-15 | 鹿島建設株式会社 | タイル打ち込みコンクリ−トパネル |
JPH0610096B2 (ja) * | 1983-04-23 | 1994-02-09 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 陶磁器成形用炭素繊維入り石膏粉末の製造方法 |
EP0242793B1 (de) * | 1986-04-23 | 1993-03-03 | Mitsubishi Kasei Corporation | Bewehrungsfaser für Zement |
JPS62260755A (ja) * | 1986-05-07 | 1987-11-13 | 三菱石油株式会社 | 炭素繊維補強セメント製品の製造方法 |
CA2084286C (en) * | 1990-06-01 | 1995-06-20 | C. Geoffrey Hampson | Reinforcing element |
CA2442867C (en) | 2001-04-09 | 2011-05-31 | James Hardie Research Pty Limited | Integral water resistant fibre-cement |
USD792829S1 (en) | 2014-07-23 | 2017-07-25 | Dzinesquare Inc. | Vehicle wheel |
EP3091135A1 (de) * | 2015-05-04 | 2016-11-09 | Evonik Degussa GmbH | Bewehrungsstab, verfahren zur herstellung und verwendung |
CN107966343B (zh) * | 2017-11-30 | 2023-11-07 | 沈阳工业大学 | 用于pva纤维束与水泥基材料粘结试验的可拆卸模具 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1244984A (en) * | 1968-05-07 | 1971-09-02 | Mini Of Aviat Supply | Improvements in or relating to flexible composite materials and a process for their manufacture |
US3806489A (en) * | 1973-06-04 | 1974-04-23 | Rhone Progil | Composite materials having an improved resilience |
US3993707A (en) * | 1973-10-23 | 1976-11-23 | Pacific Vegetable Oil Corporation | Composition for coating wet surfaces or surfaces immersed in water |
JPS5177620A (ja) * | 1974-12-27 | 1976-07-06 | Kogyo Gijutsuin | Setsukofukugozairyo |
JPS5247019A (en) * | 1975-10-11 | 1977-04-14 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Reinforcing method of inorganic molded form |
JPS5249235A (en) * | 1975-10-18 | 1977-04-20 | Kubota Ltd | Production method of fiber reinforced cement product |
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1978
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