NL9101922A - Beton gewapend met, bij voorkeur met vezels versterkte, kunststof staven alsmede bijbehorende wapeningsstaaf. - Google Patents

Description

Beton gewapend met, bij voorkeur met vezels versterkte, kunststof staven alsmede bijbehorende wapeningsstaaf

De uitvinding heeft betrekking op beton gewapend met staven, die zijn gevormd uit een matrix op basis van kunststof, eventueel met, bij voorkeur zich in hoofdzaak in langsrichting van de staven uitstrekkende, versterkingsvezels. De uitvinding omvat eveneens een wapeningsstaaf voor dergelijk beton.

Dergelijk beton met bijbehorende wapeningsstaven is o.a. bekend uit EP 0 232 944 BI.

Zoals bekend wordt voor het wapenen van beton en voorgespannen beton tot nu toe in de praktijk nog steeds in hoofdzaak staal toegepast. De toepassing van staal is met name gebaseerd op de gunstige mechanische eigenschappen, zoals hoge sterkte, hoge elasticiteitsmodulus en nagenoeg gelijke uitzettingscoëfficient en op het feit, dat staal door het in beton en cementmortel optredende veelal meer of minder alkalische milieu niet onderhevig is aan corrosie, met andere woorden de duurzaamheid van gewapend beton in de buitenlucht hangt vooral af van het aanwezig blijven van ’dat alkalisch milieu, waardoor de stalen wapening tegen corrosie wordt beschermd. Echter onder invloed van de CO2 in de buitenlucht wordt de vrije kalk in het beton gebonden, waarbij de al kaliteit daalt. Dit proces wordt carbonatatie genoemd. Zodra de al kal iteit van het beton is gedaald en met name zodra de pH kleiner is dan ongeveer 10 kan het staal gaan corroderen. Vanaf het buitenoppervlak neemt de carbonatatiediepte in de loop van de tijd toe en zodra de carbonatatiediepte gelijk is geworden aan de betondekking kan de stalen wapening gaan roesten, hetgeen in beginsel grote schade aan de betonconstructie met zich kan meebrengen en tot verkorting van de gebruiksduur kan leiden. De algemeen bekende gedurende de laatste decennia toegenomen verontreiniging van de atmosferische lucht met onder andere kooldioxyde en agressieve zwavel-, chloor-, en stikstof verbindingen kan in beginsel leiden tot aantasting van het staal. Deze luchtverontreiniging vindt niet alleen plaats in de directe omgeving van de industrie, maar ook op grote afstanden daarvan. Alsgevolg daarvan is de pH van het regenwater de laatste 10 jaar gedaald van 6 naar 5, hetgeen betekent dat het milieu belangrijk zuurder is geworden. De verwachting bestaat dat die milieuproblemen in de komende jaren nog zullen toenemen. Voorts kan staal ook corroderen bij pH waarden groter dan 10 onder invloed van bijvoorbeeld uit zout afkomstige chloriden.

Een en ander heeft met zich mee gebracht, dat bij gewapende betonconstructies, die aan de buitenlucht of aan bepaalde agressieve milieu's zijn blootgesteld, vooral gedurende de laatste jaren schade is geconstateerd als gevolg van corrosie van de stalen wapening. Daardoor is de duurzaamheid minder dan werd verwacht, terwijl hoge herstel kosten zijn te voorzien.

Ter oplossing van de beschreven corrossieproblemen met staal als wapeningsmateriaal voor beton wordt in de techniek gezocht naar alternatieve wapeningsmaterialen, met vergelijkbare physische en mechanische eigenschappen, die dan niet - of minder - gevoelig dienen te zijn voor die milieu's waarin staal corrodeert. Practisch kwamen hiervoor in het bijzonder vezels uit aromatisch polyamide, koolstof of glas in aanmerking. Een bijkomend probleem is dat een materiaal -zoals glas - dat wel aan de gewenste mechanische en physische eigenschappen kan voldoen en niet corrodeert, veelal onvoldoende chemische resistentie heeft in het alkalisch milieu (pH > 12) dat in niet gecarbonateerd beton optreedt. Synthetische via smeltspinnen vervaardigde vezels uit polymeren, zoals polyethyleentereftalaat, polyolefinen en polyamide, die wel de noodzakelijke chemische resistentie bezitten, hebben in het algemeen physische en mechanische eigenschappen, zoals een zeer lage elasticiteitsmodulus, een hoge kruip e.d., die hen volledig ongeschikt maken als alternatief voor wapenings- en voorspanmateriaal voor beton.

In de praktijk zijn de laatste jaren diverse betonconstructies gerealiseerd met de in EP 0 232 944 Bj genoemde wapeningsstaven uit een matrix op basis van een thermohardende kunststof, zoals epoxy- of onverzadigde polyesterhars, met daarin tenminste 1000 maar veelal 100.000 tot 500.000 eindloze filamenten uit polyparafenyleentereftaalamide (PPDT), koolstof of glas, waarbij de diameter van de filamenten in het gebied van 5 tot 25 μπι ligt. Hoewel met die bekende wapeningsstaven uit vezel versterkte kunststof goede resultaten bereikbaar zijn, bestaat daarbij het nadeel dat afhankelijk van de toegepaste materialen, de betondekkingsgraad van de staven en de klimatologische omstandigheden, zoals grote temperatuurverschillen, scheurvorming in het beton kan optreden.

De uitvinding beoogt gewapend beton van het in de aanhef vermelde type met bijbehorende wapeningsstaven te verschaffen, waarbij het genoemde nadeel is ondervangen. Het gewapende beton is volgens de uitvinding in de eerste plaats hierdoor gekenmerkt, dat de matrix in de wapeningsstaven, d.w.z. de staaf zonder versterkingsvezels, geheel of gedeeltelijk uit een materiaal is gevormd, waarvan de bulkmodulus K kleiner is dan 3GPa, bij voorkeur 0 tot 1,5 GPa of 2GPa of 2,5 GPa. Volgens de uitvinding kan het beton volgens de uitvinding hierdoor zijn gekenmerkt, dat de staafmatrix is gevormd uit tenminste twee materialen, waarvan tenminste één materiaal een bulkmodulus K met een waarde kleiner dan 3PGa, bij voorkeur K = 0 tot K = 2GPa of 2,5GPa, bezit. Volgens de uitvinding kan het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa homogeen in de matrix zijn verdeeld of inhomogeen daarin zijn aangebracht. Een eenvoudige uitvoeringsvorm van het beton volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix poreus is en dat het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa is gevormd door het gas in de holten of holle deeltjes, zoals holle bolletjes met een diameter van 5-100 ^m. Met voordeel is het beton volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat de staafmatrix behalve het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa nog een kunststof bevat, bij voorkeur een thermohardende kunststof, zoals epoxyhars, onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, van welke kunststof de bulkmodulus K > 3GPa is. Een doelmatige uitvoeringsvorm van het beton volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa een gedeelte van 2 tot 80 vol.%, bij voorkeur 5-50 vol.%, vormt van de totale staafmatrix afhankelijk van de waarde van K. Een eenvoudige uitvoeringsvorm van het beton is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in een al of niet onderbroken bekledingslaag om het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht, bij voorkeur in de vorm van een schil met een dikte van 5 tot 50% van de kerndiameter, zoals bijvoorbeeld 0,2 tot 3 mm. Ook is een uitvoeringsvorm van het beton volgens de uitvinding mogelijk, waarbij het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in de vorm van één of meer rechte en/of gekromde zones, stroken of segmenten in het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht. Het te verkiezen beton is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat de versterkingsvezels in de matrix van de wapeningsstaven zijn gevormd door eindloze filamenten met een hoge elasticiteitsmodulus, zoals koolstof, aromatisch polyamide, in het bijzonder PPDT, of glas, welke filamenten zich bij voorkeur in hoofdzaak in de lengterichting van de staven uitstrekken. Met voordeel wordt het beton volgens de uitvinding toegepast als spanbeton, in het bijzonder voorgespannen beton, waarbij de wapeningsstaven dwars op hun lengterichting een nagenoeg cirkel vormige of een afgeplatte, bij voorkeur ongeveer rechthoekige of elliptische, dwarsdoorsnede bezitten.

Verwacht wordt, dat het beton volgens de uitvinding niet slechts bijzonder goed bestand is tegen diverse meer of minder agressieve milieu-omstandigheden, maar ook minder kans op scheurvorming geeft onder invloed van betrekkelijk grote temperatuurverschillen.

Een zeer wezenlijk element van de uitvinding bestaat met name hierin, dat door wijziging van het matrixmateriaal van de conventionele wapeningsstaven, die geheel uit een homogene epoxy- of onverzadigde polyesterhars met daarin versterkingsfilamenten bestaan, een wapeningsstaaf met een grotere samendrukbaarheid bij een bepaalde belasting ontstaat. Die grotere samendrukbaarheid wordt bijvoorbeeld volgens de uitvinding gerealiseerd door om de conventionele kern uit epoxy- of onverzadigde polyesterhars of vinyl ester een schil uit één van die harsen met daarin een hoeveelheid holle met lucht gevulde bolletjes uit thermoplastisch materiaal aan te brengen. De genoemde grotere samendrukbaarheid van de wapeningsstaven komt tot uitdrukking in een kleinere waarde, namelijk K < 3GPa, van de genoemde bulkmodulus. Volgens de uitvinding leidt een en ander tot gewapend of voorgespannen beton met een betere bestendigheid tegen scheurvorming dan het tot nu toe bekende beton gewapend met vezel versterkte staven uit kunststof.

De uitvinding omvat eveneens een wapeningsstaaf voor beton, in het bijzonder voor spanbeton, welke staaf is gevormd uit een matrix op basis van kunststof, zoals een thermohardende kunststof op basis van epoxy- of onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, eventueel met, bij voorkeur zich in hoofdzaak in langsrichting van de staaf uitstrekkende versterkingsvezels, zoals eindloze filamenten uit koolstof, aromatisch polyamide of glas, welke wapeningsstaaf volgens de uitvinding hierdoor is gekenmerkt, dat de matrix van de wapeningsstaaf, d.w.z. de staaf zonder versterkingsvezels, geheel of gedeeltelijk uit een materiaal is gevormd, warvan de bulkmodulus K kleiner is dan 3GPa en bij voorkeur een waarde van K = 0 tot K = 2 GPa of K = 2,5 GPa bezit. Volgens de uitvinding kan van de wapeningsstaaf de staafmatrix zijn gevormd uit tenminste twee materialen, waarvan tenminste één materiaal een bulkmodulus K met een waarde kleiner dan 3 GPa, bij voorkeur K = 0 tot K = 2GPa of 2,5 GPa, bezit. In de wapeningsstaaf volgens de uitvinding kan het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa homogeen in de matrix zijn verdeeld of inhomogeen zijn aangebracht. Een gunstige uitvoeringsvorm van de wapeningsstaaf is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa is gevormd door holten of holle deeltjes, zoals holle bolletjes met een diameter van bij voorkeur 5 tot 100 μΐη, en dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa een gedeelte van 2 tot 80vol.%, bij voorkeur 5-50 vol.%, vormt, afhankelijk van de waarde van K, van de totale staafmatrix. Met voordeel is de wapeningsstaaf volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat de staafmatrix behalve het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa nog een kunststof bevat, bij voorkeur een thermohardende kunststof, zoals epoxy- of onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, van welke kunststof de bulkmodulus K > 3GPa is. Een eenvoudige wapeningsstaaf is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in een al of niet onderbroken bekledingslaag om het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht, bij voorkeur in de vorm van een schil met een dikte van 5 tot 25% van de kerndiameter. Nog een andere uitvoeringsvorm van de wapeningsstaaf is volgens de uitvinding hierdoor gekenmerkt, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in de vorm van één of meer rechte en/of gekromde zones, stroken of segmenten in het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht. Volgens de uitvinding kan de wapeningsstaaf dwars op zijn lengterichting een nagenoeg cirkel vormige of een afgeplatte, bij voorkeur ongeveer rechthoekige of elliptische, dwarsdoorsnede bezitten.

Definitie van de bulkmodulus K.

De bulkmodulus K geeft een indruk van de samendrukbaarheid van een materiaal.

De bulkmodulus is gedefinieerd door:

Hierbij is E de elasticiteitsmodulus(modulus of elasticity volgens ASTM E6 14.1, in dit verband wordt "compression" bedoeld) en p de Poissonverhouding (Poisson's ratio volgens ASTM E6 32). De elasticiteitsmodulus E en de bulkmodulus K worden uitgedrukt in GPa, de Poissonverhouding is dimensieloos.

Het meten van de elasticiteitsmodulus E en de poissonverhouding p:

Bepaal de elasticteitsmodulus E gemeten en berekend volgens ASTM D695M-90 en de Poissonverhouding p volgens ASTM 132-86. Beide grootheden moeten worden gemeten in compressie. De elasticiteitsmodulus en de Poissonverhouding moeten gelijktijdig worden gemeten aan hetzelfde monster.

Het berekenen van de bulkmodulus:

Bereken de bulkmodulus voor élk monster met de gegeven formule uit E en p.

Bereken de gemiddelde waarde voor de bulkmodulus K volgens ASTM D695M-90 11.5 en de standaard deviatie volgens ASTM D695M-90 11.6.

Overal waar in de beschrijving en de conclusies wordt gesproken over de bulkmodulus K wordt daarmee de laatstgenoemde gemiddelde waarde bedoeld. Echter voor materiaal in de vorm van lucht of ander gas geldt de aan het einde van de beschrijving vermelde waarde van K.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de schematische tekening.

Fig. 1 toont een stuk van het beton volgens de uitvinding in aanzicht en in doorsnede.

Fig. 2 toont een uitvoeringsvorm van een wapeningsstaaf met een cirkel vormige doorsnede volgens de uitvinding op grotere schaal.

Fig. 3 toont een stuk beton volgens de uitvinding in aanzicht en in doorsnede.

Fig. 4 toont een wapeningsstaaf met een rechthoekige dwarsdoorsnede op een grotere schaal.

Fig. 5, 6 en 7 tonen enkele andere uitvoeringsvormen van wapeningsstaven volgens de uitvinding.

Het in Fig. 1 getekende stuk beton 1 maakt bijvoorbeeld deel uit van een voorgespannen betonelement. Het beton bestaat uit een massa 2 van het algemeen bekende type, die is gevormd door verharding van een mengsel op basis van cement met zand of grind en water. Het beton 1 is volgens op zichzelf bekende wijze voorgespannen met behulp van de in het algemeen met 3 aangegeven wapeningsstaven met een cirkelvormige dwarsdoorsnede. Zoals in het bijzonder uit Fig. 2 blijkt is elke wapeningsstaaf 3 opgebouwd uit een kern 4, die bestaat uit een matrix op basis van een thermohardende kunststof in de vorm van epoxyhars met daarin een zeer groot aantal van bijvoorbeeld 100.000 onderling nagenoeg evenwijdige filamenten uit PPDT met een diameter van 12 μπι, welke filamenten zich in de lengterichting van de staaf 3 uitstrekken. De versterkingsfilamenten in de kern 4 van de staaf 3 zullen niet meer dan 90 vol.% van die kern vormen en in het algemeen zullen die filamenten 30 tot 70 vol.% van de kern 4 vormen. De epoxyhars in de kern 4 is van het conventionele type met een bulkmodulus K = 4 tot 5GPa. Om de kern 4 is een ononderbroken deklaag of schil 5 aanwezig, die één geheel vormt met de kern 4. De schil 5 bestaat uit twee materialen bijvoorbeeld uit dezelfde epoxyhars, die ook tussen de filamenten in de kern 4 aanwezig is, met daarin 30 volume % holle bolletjes 6 uit een thermoplastische kunststof, bijvoorbeeld een copolymeer van vinyl chloride en acrylonitril met een diameter van 30 μπι. De dikte van de schil 5 kan in werkelijkheid ongeveer gelijk zijn aan 5 tot 50% van de diameter van de kern 4. Bij een kerndiameter van 5 mm werd voor de dikte van de schil 1,5 mm toegepast. De met lucht gevulde bolletjes bezitten een bulkmodulus K, die veel kleiner zal zijn, namelijk K = 0 tot lO^GPa, dan van de conventionele epoxyhars met K = 4-5GPa. Door de lage waarde van de bulkmodulus K van de bolletjes zal de schil 5 en daardoor de gehele staaf 3 gemakkelijker samendrukbaar zijn dan een conventionele wapeningsstaaf, waarvan het matrixmateriaal volledig uit epoxyhars bestaat met K > 3PGa. Hoewel het spanningsverloop in voorgespannen beton bij het optreden van grote temperatuurverschillen zeer gecompliceerd is, bestaat de indruk dat het gunstige gedrag van het beton volgens de uitvinding verrassenderwijs moet worden toegeschreven aan de toepassing in of toevoeging aan de staaf van een matrixmateriaal met een bulkmodulus K < 3GPa, bij voorkeur K = 0 tot K = 2,5GPa of K = 2GPa. De buitendiameter Van de wapeningsstaven met cirkel vormige diameter kan bijvoorbeeld 5 - 9 mm bedragen.

Fig. 3 toont een stuk eveneens voorgespannen beton 7. In de conventionele betonmassa 8 zijn daarbij wapeningsstaven 9 aangebracht, waarvan er één in Fig. 4 op grotere schaal is getekend. Elk van de staven 9 bezit een rechthoekige dwarsdoorsnede en is opgebouwd uit een kern 10, die bestaat uit een matrix op basis van een thermohardende kunststof in de vorm van epoxyhars met daarin een zeer groot aantal van bijvoorbeeld 100.000 onderling nagenoeg evenwijdige filamenten uit PPDT met een diameter van 12 μπι, welke filamenten zich in lengterichting van de staaf 9 uitstrekken. De epoxyhars in de kern 4 is van het conventionele type met een bulkmodulus K = 4 tot 5GPa. Om de kern 10 is een ononderbroken deklaag of schil 11 aanwezig, die één geheel vormt met de kern 10. De schil 11 bestaat uit twee materialen namelijk dezelfde epoxyhars, die ook tussen de filamenten in de kern 10 aanwezig is, met daarin 30 vol.% van de genoemde holle bolletjes 12 met een diameter van 30 μπι. De dikte van de schil 11 kan in werkelijkheid ongeveer gelijk zijn aan 5 tot 25% van de dikte van de kern 10. De met lucht gevulde bolletjes bezitten een bulkmodulus K, die, zoals reeds is vermeld, veel kleiner is dan van de epoxyhars. Op grond van deze uitvoering volgens de uitvinding wordt verwacht, dat ook het beton volgens Fig. 3 een gunstige scheurbestendigheid zal bezitten. In de praktijk worden veelal voor de rechthoekige wapeningsstaven bij een breedte van 20 mm diktes van 1,5 tot 5 mm toegepast.

Fig. 5 toont een andere mogelijke uitvoeringsvorm voor een wapeningsstaaf 13 met een rechthoekige dwarsdoorsnede, die geschikt is voor het wapenen van het beton volgens de uitvinding. De staaf 13 bestaat uit een basislaag 14 met een soortgelijke samenstelling als de kern 10 van de staaf 9 uit Fig. 4. De staaf 13 is aan één zijde voorzien van een bekledingslaag 15, die één geheel vormt met de basislaag 14 en een soortgelijke samenstelling met bolletjes 16 in epoxyhars heeft als de schil 11 om de staaf 9 uit Fig. 4.

In Fig. 6 is nog een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding getoond met een wapeningsstaaf 17 met een vierkante dwarsdoorsnede. In de massa 18 uit epoxyhars met een zeer groot aantal PPDT filamenten zijn daarbij twee elkaar loodrecht snijdende zones 19 en 20 uit epoxyhars met daarin 30 vol.% bolletjes 21.

Fig. 7 toont nog een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding met wederom een wapeningsstaaf 22 met een rechthoekige dwarsdoorsnede. Tussen een drietal basislagen 23 uit epoxyhars met een groot aantal PPDT filamenten bevinden zich daarbij een tweetal daarmede één geheel vormende tussenlagen 24. De tussenlagen 24 bestaan uit dezelfde epoxyhars met daarin 30 vol.% bolletjes 25.

Binnen het raam van de uitvinding kunnen diverse wijzigingen worden aangebracht. Met name kunnen de genoemde kunststoffen de gebruikelijke vulmiddelen of toevoegingen bevatten. Teneinde misverstand te vermijden wordt er op gewezen dat de in de bolletjes of in holten in de matrix aanwezige gassen, zoals lucht, ook als een materiaal dienen te worden opgevat. De bulkmodulus K van lucht of andere gassen kan niet op de in het voorgaande beschreven wijze worden bepaald, maar is zeer gering en veel kleiner dan de genoemde 3GPa en uiteraard veel kleiner dan de bulkmodulus van conventionele kunststoffen, zoals epoxyhars, onverzadigde polyesterhars of vinyl ester. De bulkmodulus van het gas of de lucht in de holten of bolletjes is gelijk aan de druk van het gas en zal onder nagenoeg alle practische gebruiksomstandigheden kleiner zijn dan 10-3GPa en derhalve in het algemeen een waarde tussen 0 en 10-3GPa bezitten. De beschreven bekledinglaag 5 (Fig. 2) uit epoxyhars met daarin bolletjes kan op eenvoudige wijze via een pultrusie proces op de nog slechts gedeeltelijk uitgeharde kern van een wapeningsstaaf worden aangebracht. In de beschrijving en de conclusies wordt met beton het materiaal van het algemeen bekende type bedoeld, zoals dat in hoofdzaak is gevormd door verharding van een mengsel op basis van cement met water en zand en/of grind en eventuele toevoegingen.

Opgemerkt wordt, dat in plaats van de genoemde holle bolletjes volgens de uitvinding ook holle ruimten in de wapeningsstaven kunnen worden gevormd tijdens het vervaardig!ngsproces met behulp van in de hars aanwezige chemische of physische blaasmiddelen. Daarbij kunnen met gas gevulde holten met zeer kleine afmetingen ontstaan. Met name kunnen daarbij holten met afmetingen van bijvoorbeeld 0,1 μπι tot 100 jum worden gerealiseerd.

Behalve de genoemde versterk!ngsvezels uit koolstof-, glas- of aromatisch polyamide, in het bijzonder PPDT in de handel onder het merk Twaron®, kunnen volgens de uitvinding ook aromatische ether amide vezels of -filamenten worden toegepast, die in hoofdzaak zijn gevormd uit poly-p-fenyleen-3,4'-difenylethertereftaalamide, in de handel bekend onder het merk Technora®.

Claims (23)

1. Beton gewapend met staven, die zijn gevormd uit een matrix op basis van kunststof, eventueel met, bij voorkeur zich in hoofdzaak in langsrichting van de staven uitstrekkende, versterkingsvezels, met het kenmerk, dat de matrix in de wapeningsstaven, d.w.z. de staaf zonder versterkingsvezels, geheel of gedeeltelijk uit een materiaal is gevormd, waarvan de bulkmodulus K kleiner is dan 3GPa.

2. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de staafmatrix geheel of gedeeltelijk is opgebouwd uit een materiaal, waarvan de bulkmodulus K een waarde van 0 tot 2,5GPa bezit, bij voorkeur K = 0 tot 2GPa.

3. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de staafmatrix is gevormd uit tenminste twee materialen, waarvan tenminste één materiaal een bulkmodulus K met een waarde kleiner dan 3GPa, bij voorkeur K = 0 tot K = ÊGPa bezit.

4. Beton volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa homogeen in de matrix is verdeeld.

5. Beton volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa inhomogeen is aangebracht.

6. Beton volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix poreus is en dat het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa is gevormd door het gas in de holten of holle deeltjes, zoals holle bolletjes met een diameter van bij voorkeur 5-100 pm.

7. Beton volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de staafmatrix behalve het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa nog een kunststof bevat, bij voorkeur een thermohardende kunststof, zoals epoxyhars, onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, van welke kunststof de bulkmodulus K > 3GPa is.

8. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa een gedeelte van 2 tot 80 volume%, bij voorkeur 5-50 vol.%, vormt van de totale staafmatrix.

9. Beton volgens conclusie 3 en 5, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in een al of niet onderbroken bekledingslaag om het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht, bij voorkeur in de vorm van een schil met een dikte van 5 tot 50% van de dikte van de kern.

10. Beton volgens conclusie 3 en 5, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in de vorm van één of meer rechte en/of gekromde zones, stroken of segmenten in het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht.

11. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de versterkingsvezels in de matrix van de wapeningsstaven zijn gevormd door eindloze filamenten met een hoge elasticiteitsmodulus, zoals koolstof, aromatisch polyamide, in het bijzonder polyparafenyleentereftaalamide, of glas, welke filamenten zich bij voorkeur in hoofdzaak in de lengterichting van de staven uitstrekken.

12. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het beton is gespannen, in het bijzonder voorgespannen.

13. Beton volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de wapeningsstaven dwars op hun lengterichting een nagenoeg cirkel vormige of een afgeplatte, bij voorkeur ongeveer rechthoekige of elliptische, dwarsdoorsnede bezitten.

14. Wapeningsstaaf voor beton, in het bijzonder voor spanbeton, welke staaf is gevormd uit een matrix op basis van kunststof, zoals een thermohardende kunststof op basis van epoxy- of onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, eventueel met, bij voorkeur zich in hoofdzaak in langsrichting van de staaf uitstrekkende versterkingsvezels, zoals eindloze filamenten uit koolstof, aromatisch polyamide of glas, met het kenmerk, dat de matrix van de wapeningsstaaf, d.w.z. de staaf zonder versterkingsvezels, geheel of gedeeltelijk uit een materiaal is gevormd, waarvan de bulkmodulus K kleiner is dan 3 GPa en bij voorkeur een waarde van K = 0 tot K = 2GPa bezit.

15. Wapeningsstaaf volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de staafmatrix is gevormd uit tenminste twee materialen, waarvan tenminste één materiaal een bulkmodulus K met een waarde kleiner dan 3GPa, bij voorkeur K = 0 tot K = 2GPa, bezit.

16. Wapeningsstaaf volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa homogeen in de matrix is verdeeld.

17. Wapeningsstaaf volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa inhomogeen is aangebracht.

18. Wapeningsstaaf volgens conclusie 16 of 17, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix poreus is en dat het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa is gevormd door het gas in de holten of holle deeltjes, zoals holle bolletjes met een diameter van bij voorkeur 5 tot 100 μΐη.

19. Wapeningsstaaf volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de staafmatrix behalve het materiaal met een bulkmodulus K < 3GPa nog een kunststof bevat, bij voorkeur een thermohardende kunststof, zoals epoxy- of onverzadigde polyesterhars of vinyl ester, van welke kunststof de bulkmodulus K > 3GPa is.

20. Wapeningsstaaf volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa een gedeelte van 2 tot 80 volume%, bij voorkeur 5-50 vol.%, vormt van de totale staafmatrix.

21. Wapeningsstaaf volgens conclusie 15 en 17, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in een al of niet onderbroken bekledingslaag om het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht, bij voorkeur in de vorm van een schil met een dikte van 5 tot 25% van de dikte van de kern.

22. Wapeningsstaaf volgens conclusie 15 en 17, met het kenmerk, dat het materiaal in de staafmatrix met een bulkmodulus K < 3GPa in de vorm van één of meer rechte en/of gekromde zones, stroken of segmenten in het overige matrixmateriaal van de wapeningsstaaf is aangebracht.

23. Wapeningsstaaf volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de staaf dwars op zijn lengterichting een nagenoeg cirkel vormige of een afgeplatte, bij voorkeur ongeveer rechthoekige of elliptische, dwarsdoorsnede bezit.