WO1998021017A1 - Process for producing a substantially crack-free concrete body - Google Patents

Process for producing a substantially crack-free concrete body Download PDF

Info

Publication number
WO1998021017A1
WO1998021017A1 PCT/IB1997/001413 IB9701413W WO9821017A1 WO 1998021017 A1 WO1998021017 A1 WO 1998021017A1 IB 9701413 W IB9701413 W IB 9701413W WO 9821017 A1 WO9821017 A1 WO 9821017A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
concrete
fiber sections
early
cracks
reinforcement
Prior art date
Application number
PCT/IB1997/001413
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Friedrich
Original Assignee
Thomas Friedrich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomas Friedrich filed Critical Thomas Friedrich
Priority to DE19781263T priority Critical patent/DE19781263D2/en
Priority to EP97909540A priority patent/EP0938406A1/en
Priority to AU47198/97A priority patent/AU4719897A/en
Priority to JP52233598A priority patent/JP2001504052A/en
Publication of WO1998021017A1 publication Critical patent/WO1998021017A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/52—Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from mixtures containing fibres, e.g. asbestos cement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/046—Post treatment to obtain pre-stressed articles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
    • E04C5/073—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/34—Non-shrinking or non-cracking materials
    • C04B2111/343—Crack resistant materials

Definitions

  • the invention relates to the production of a substantially crack-free body made of concrete and a body made of concrete, which is produced by the method.
  • the purpose of the invention is therefore to create concrete bodies in which cracking is avoided both in the young concrete and in the hardened concrete, so that the concrete body is both usable (liquid-tight) and questionable, so that there are no cracks either by force still occur due to external forces (load).
  • a compressive stress reserve is adjusted across the concrete cross-section so that the concrete tensile strength is never exceeded.
  • the prestressing can only be applied from a minimum concrete compressive strength of fc, min> 20.0 - 25.0 N / mm 2 . Only from this point in time is the pre-tension fully effective. In addition to this mode of action, the
  • Provision of a sufficient compressive stress reserve by prestressing and preferably early application of the prestressing force due to the strengthening of the young concrete by glass fibers;
  • all artificial fibers which can be mixed with the concrete in sufficient quantities and which increase the elasticity of the concrete and preferably also the early strength can be considered as fibers.
  • artificial fibers are to be understood in particular to mean plastic fibers, carbon fibers and glass fibers.
  • the desired effect cannot be achieved with the known addition of steel fibers.
  • the use of alkali-resistant glass fibers is particularly advantageous and preferred. With these fibers, such a good bond between the fibers and the concrete is achieved that the desired high elasticity of the concrete can be achieved to prevent early cracking, and furthermore - which is preferred - there is a significant increase in the early strength of the concrete.
  • AR glass fibers ideally meet these conditions.
  • a kilogram of AR glass fibers with a diameter of 0.013 mm and a length of 13 mm contains approximately 214 million individual fibers.
  • steel fibers with a diameter of 0.8 mm this is only 14,200 fibers, that is about 50,000 times less. This explains the significantly different mode of action of e.g. AR glass and steel fibers.
  • the prestressing force is applied at an earlier point in time of hardening than with fiber-free concrete. This means that the reliable effect of the pretensioning force on the crack behavior can be used at an earlier point in time than previously customary. Tests have shown that the prestressing can be applied from a minimum concrete cube compressive strength of approx. 20-25 N / mm 2 (cube), or with corresponding values of the cylinder compressive strength.
  • the prestress can therefore be applied from the compressive strength value mentioned, which is reached after 24 to 96 hours, often already after 24 to 60 or 24 to 48 hours.
  • the existence of sufficient compressive strength is determined by testing a comparison block (cube or cylinder), which is produced simultaneously with the concrete block under the same conditions and with the same parameters (concrete composition, fiber reinforcement).
  • the strength of the concrete body itself can be checked using known test methods.
  • the aforementioned prestressing means can be prestressing bars or bundle reinforcements, as are known in prestressed concrete, e.g. one strand per meter of the body for applying a prestressing force of 180 kN.
  • the prestressing means and their dimensioning are known, however, and are not explained in more detail here.
  • flaccid reinforcements can be provided in a known manner. However, as mentioned, these have no influence on the prevention of premature cracks.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

The object of the invention is to avoid cracks both in fresh concrete and later in the hardened concrete. In order to avoid cracks in fresh concrete, a very large number of for example alkali-resistant glass fibre sections is added to the concrete, forming a micro-reinforcement which increases the solidity of the concrete and prevents the early occurrence of cracks. A prestresssing force can thus be applied earlier on the concrete body, during a second setting phase of the concrete body, avoiding the subsequent occurrence of cracks.

Description

Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen rissfreien Korpers aus Beton Process for producing a substantially crack-free body made of concrete
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines im wesentlichen rissfreien Korpers aus Beton sowie einen Korper aus Beton, der nach dem Verfahren hergestellt ist.The invention relates to the production of a substantially crack-free body made of concrete and a body made of concrete, which is produced by the method.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Beurteilung eines Betonkorpers im Bauwesen wird einerseits dessen Tragfestigkeit beurteilt, andererseits aber auch dessen Gebrauchstauglichkeit . Bei bestimmten Betonkorpern, insbesondere Flachentragwerke in Beton und Ableitflachen, beurteilt sich die Gebrauchstauglichkeit z.B. dadurch, dass eine Schutzfunktion gegen Flussigkeitsemwirkung gewährleistet sein muss. Um den Betonkonstruktionen neben der Tragfunktion die Schutzfunktion gegenüber Eindringen bzw. Durchdringen von flus- sigen Stoffen zuzuweisen, muss der Betonquerschnitt entweder im ungerissenen Zustand verbleiben, oder die auftretenden Rissbreiten dürfen nicht grosser als vorgegebene Grosstwerte sein. Aufgrund der geringen Zugfestigkeit des Betons ist die erste Forderung nur schwerlich bis gar nicht zu erfüllen oder nur unter Zuhilfenahme zusätzli¬ cher Massnahmen, wie Beschichtungen oder Auskleidungen. Die aufgrund der entsprechenden flussigen Stoffe geltenden Anforderungen an die Rissbreiten lassen sich ebenfalls mit den derzeit gangigen Massnahmen nur mangelhaft erfüllen. Solche Risse, die wie gesagt, die Tragfestig- keit des Betonkorpers oder des Betonbauwerks nicht im unzulässigen Mass beeinträchtigen, erlauben den partiellen Eintritt oder Durchtritt von Flüssigkeit und eventuell Schadstoffen, was für gewisse Anwendungen die Funktions- tuchtigkeit des Betonkorpers ungenügend macht. Offensichtlich ist dies der Fall, z.B. bei einer Wanne aus Be¬ ton, die als Schutzbauwerk (Auffangwanne) dient, aber auch bei Behältern aus Beton zur Lagerung von Flüssigkeit sowie auch bei Bodenplatten von Industriebauten, wo das Eindringen bzw. Durchdringen von eventuell auftretenden Flüssigkeiten oder Schadstoffen in die Bodenplatte ver- mieden werden muss. Ein weiteres Beispiel sind die Boden- und Deckenplatten von Parkdecks für Automobile, wo insbesondere das Eindringen von Schadstoffen, wie z.B. Eis- Auftaumittel, in den Beton vermieden werden muss.When assessing a concrete body in construction, its load-bearing capacity is assessed on the one hand, but also its suitability for use on the other. In the case of certain concrete bodies, in particular flat structures in concrete and drainage surfaces, the suitability for use is assessed, for example, by the fact that a protective function against the effects of liquids must be guaranteed. In order to assign the concrete structure, in addition to the load-bearing function, the protective function against the penetration or penetration of liquid substances, the concrete cross-section must either remain in the non-cracked state or the crack widths that occur must not be greater than the specified maximum values. Due to the low tensile strength of concrete, the first requirement is hardly meet up not only with the aid or cher zusätzli ¬ measures such as coatings or linings. The currently applicable measures also fail to meet the requirements for crack widths due to the corresponding liquid substances. Such cracks, which, as I said, do not impair the load-bearing capacity of the concrete body or the concrete structure to an unacceptable extent, allow the partial entry or passage of liquid and possibly pollutants, which makes the functionality of the concrete body insufficient for certain applications. Obviously, this is the case, for example, for a tub made of concrete , which serves as a protective structure (collecting tub), however also for containers made of concrete for storing liquids as well as for floor slabs of industrial buildings, where the penetration or penetration of any liquids or pollutants that may occur into the floor slab must be avoided. Another example is the floor and ceiling slabs of parking decks for automobiles, where in particular the penetration of pollutants, such as ice thawing agents, into the concrete must be avoided.
Die Rissursachen können wie folgt beschrieben werden. Ueberschreiten die Einwirkungen aus Last undThe causes of the crack can be described as follows. Exceed the effects of load and
Zwang die jeweilige Betonzugfestigkeit, bilden sich Risse im Betonquerschnitt. Die zeitliche Entwicklung sowohl der Einwirkungsseite als auch der Betonzugfestigkeit sind von entscheidender Bedeutung für die verschiedenen Rissbil- dungsmechanismen. Dabei wird unterschieden zwischen der Rissbildung im jungen Beton (Frührissbildung) und derjenigen im ausgehärteten Beton (Spätrissbildung) . Unmittelbar mit dem Erhärtungsbeginn des Betons entstehen Zwangbeanspruchungen aus abfliessender Hydratationswärme und dem einsetzenden Schwinden. Den zugehörigen Spannungen steht eine geringe Betonzugfestigkeit bzw. Betondehnfähigkeit gegenüber, deren Ueberschreiten zur frühen Rissbildung führt. Zu einem späteren Zeitpunkt bei zum Teil vollständig ausgehärtetem Beton vergrössern sich die Be- anspruchungen aus Zwang um solche aus Last. Werden die mit dem Erhärtungsprozess ebenfalls vergrösserten Betonzugfestigkeiten jedoch überschritten, tritt erneut die Rissbildung (Spätrissbildung) ein.Forcing the respective concrete tensile strength, cracks form in the concrete cross section. The temporal development of both the action side and the concrete tensile strength are of crucial importance for the different crack formation mechanisms. A distinction is made between crack formation in young concrete (early crack formation) and that in hardened concrete (late crack formation). Immediately with the start of hardening of the concrete, constraints arise from the flowing heat of hydration and the onset of shrinkage. The associated stresses are offset by a low concrete tensile strength or concrete stretchability, the excess of which leads to early crack formation. At a later point in time when the concrete is partially fully hardened, the stresses due to constraint increase by those due to load. However, if the concrete tensile strengths, which are also increased with the hardening process, are exceeded, crack formation (late crack formation) occurs again.
Feuchtes Behandeln des Betons und Regulieren des Temperaturverlaufs sind bekannte Massnahmen zur Ver¬ meidung von Rissen im jungen Beton. Diese verhältnismä- ssig aufwendigen Methoden sind jedoch auf Baustellen nicht ausreichend beherrschbar und führen deshalb auch nicht zuverlässig zum Erfolg. Es gelingt auch nicht si- eher, bei grossen Betonflächen, z.B. Bodenplatten undWet treating the concrete and regulating the temperature profile are known measures to Ver ¬ avoidance of cracks in the young concrete. However, these relatively complex methods are not sufficiently manageable on construction sites and therefore do not lead to success. It also doesn't succeed with large concrete surfaces, eg floor slabs and
Wänden, ganzflächig Risse infolge von Zwang und Lasten zu vermeiden, so dass eine Aufteilung in mehrere Abschnitte vorgenommen wird, die durch mit Fugenmasse gefüllte Fugen voneinander getrennt liegen. Indes ist die Herstellung der Fugen eine arbeits- und kostenmässig aufwendige Mass- nah e und z.B. bei Behältern nicht erwünscht. Natürlich ist es bekannt, zur Erhöhung derWalls to avoid cracks due to constraints and loads all over, so that a division into several sections is carried out, which are separated by joints filled with grout. However, the production of the joints is a labor-intensive and cost-intensive measure and is not desirable, for example, for containers. Of course, it is known to increase
Tragfestigkeit des Betonkörpers oder des Betonbauwerks eine Stahlbewehrung im Beton vorzusehen. Mit dieser sogenannten schlaffen Bewehrung lassen sich aber im jungen Beton Risse nicht vermeiden; es kommt trotzdem zur Früh- rissbildung. Mit einer solchen schlaffen Bewehrung lassen sich also die Risse im Beton nicht vermeiden, bzw. lässt sich die Dehnfähigkeit nicht verbessern. Um Dichtigkeit des Betonkörpers zu erzielen müssten die Risse durch eine Auskleidung, also Beschichtung abgedeckt werden.Load capacity of the concrete body or the concrete structure to provide steel reinforcement in the concrete. With this so-called limp reinforcement, cracks cannot be avoided in young concrete; nevertheless early cracking occurs. With such slack reinforcement, the cracks in the concrete cannot be avoided or the elasticity cannot be improved. In order to achieve tightness of the concrete body, the cracks would have to be covered by a lining, that is, a coating.
Darstellung der Erfindung Es wird deshalb bezweckt, Betonkörper zu schaffen, bei denen sowohl im jungen Beton als auch im ausgehärteten Beton eine Rissbildung vermieden wird, so dass der Betonkörper sowohl gebrauchstauglich (flüssigkeitsdicht) als auch fragtest ist, so dass also keine Risse weder durch Zwang noch durch äussere Kräfte (Last) auftreten.The purpose of the invention is therefore to create concrete bodies in which cracking is avoided both in the young concrete and in the hardened concrete, so that the concrete body is both usable (liquid-tight) and questionable, so that there are no cracks either by force still occur due to external forces (load).
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, bzw. durch einen Betonkörper gemass Anspruch 9.This object is achieved by a method having the characterizing features of claim 1, or by a concrete body according to claim 9.
Um dem zeitlich gestaffelten Rissbildungsme- chanismus erfolgreich entgegenzuwirken, müssen entsprechende Massnahmen die jeweiligen Phasen abdecken und si- cherstellen, dass die Betonzugfestigkeit zu keinem Zeitpunkt überschritten wird. Dieses Ziel wird durch eine kombinierte Anwendung von Fasern im Beton, insbesondere Glasfasern, einerseits und der Vorhaltung einer ausreichenden Druckspannungsreserve aus Vorspannung anderer- seits erreicht. Aufgrund des unterschiedlichen Wirkungszeitpunkts beider Massnahmen ergänzen sich diese in zeitlicher Abfolge derart, dass die lückenlose Sicherstellung einer ausreichenden Zugfestigkeitsreserve gewährleistet ist .In order to successfully counteract the staggered crack formation mechanism, appropriate measures must cover the respective phases and ensure that the concrete tensile strength is never exceeded. This goal is achieved by a combined use of fibers in concrete, in particular glass fibers, on the one hand and the provision of a sufficient compressive stress reserve from prestressing on the other hand. Due to the different time of action of both measures, these complement each other in chronological order in such a way that they are completely ensured an adequate tensile strength reserve is guaranteed.
Mit dem Eintragen eines lastfreien Eigenspan- nungszustands infolge Vorspannung wird eine auf die äu- sseren Einwirkungen abgestimmte Druckspannungsreserve über den Betonquerschnitt vorgehalten, so dass die Betonzugfestigkeit nirgends überschritten wird. In der Regel beträgt die aufzubringende Druckspannung aus Vorspannung σp = 0.5 - 7.0 N/mm2. Die Vorspannung kann jedoch aufgrund der konzentrierten Krafteinleitung erst ab einer minimalen Betondruckfestigkeit von fc, min > 20.0 - 25.0 N/mm2 aufgebracht werden. Erst ab diesem Zeitpunkt ist die Wirkung der Vorspannung vollständig vorhanden. Ergänzend zu dieser Wirkungsweise bewirkt dieWhen a load-free residual stress state is entered as a result of prestressing, a compressive stress reserve is adjusted across the concrete cross-section so that the concrete tensile strength is never exceeded. As a rule, the compressive stress to be applied from preload is σp = 0.5 - 7.0 N / mm 2 . However, due to the concentrated application of force, the prestressing can only be applied from a minimum concrete compressive strength of fc, min> 20.0 - 25.0 N / mm 2 . Only from this point in time is the pre-tension fully effective. In addition to this mode of action, the
Zugabe insbesondere von Glasfasern im Beton eine markante Steigerung von Spaltzug- und Zylinderdruckfestigkeit und in einem gewissen Mass auch der Würfeldruckfestigkeit in der frühen Erhärtungsphase. Diese Festigkeitssteigerung in der frühen Erhärtungsphase des Betons hat eine zweifache Auswirkung. Die Vergrösserung der Betonzugfestigkeit bzw. die Steigerung der Dehnfähigkeit verhindert die Frührissbildung, und die Vergrösserung der Betondruckfestigkeit ermöglicht das Aufbringen der Vorspannung zu ei- nem frühen Zeitpunkt. Damit kann bevorzugterweise die zuverlässige Wirkung der Vorspannung auf das Rissverhalten bereits zu einem frühen Zeitpunkt genutzt werden.Adding in particular glass fibers in the concrete a marked increase in splitting tensile and cylinder compressive strength and to a certain extent also the cube compressive strength in the early hardening phase. This increase in strength in the early hardening phase of the concrete has a two-fold effect. The increase in the concrete tensile strength or the increase in the elasticity prevents the formation of early cracks, and the increase in the concrete compressive strength enables the prestressing to be applied at an early stage. In this way, the reliable effect of the prestress on the crack behavior can preferably be used at an early stage.
Mit den aufgezeigten drei Wirkungsweisen: - Festigkeitssteigerung des Betons im jungen Alter durch Glasfaserzusatz;With the three modes of action shown: - Increasing the strength of the concrete at a young age by adding glass fibers;
Vorhalten einer ausreichenden Druckspannungsreserve durch Vorspannung; und bevorzugterweise frühes Aufbringen der Vorspannkraft aufgrund der Festigkeitssteigerung des jungen Betons durch Glasfasern;Provision of a sufficient compressive stress reserve by prestressing; and preferably early application of the prestressing force due to the strengthening of the young concrete by glass fibers;
wird sichergestellt, dass die Zugfestigkeitsentwicklung den äusseren Einwirkungen aus Last und Zwang derart ange- passt wird, dass sie zu keinem Zeitpunkt überschritten wird. Mit diesem Vorgehen wird die Rissbildung im Beton verhindert und damit die Anforderungen an flüssigkeits- dichte Betonkonstruktionen erfüllt.ensures that the tensile strength development the external effects of load and constraint are adjusted so that they are never exceeded. This procedure prevents the formation of cracks in the concrete and thus fulfills the requirements for liquid-tight concrete structures.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung Als Fasern kommen grundsätzlich alle künstlichen Fasern in Frage, welche in genügender Menge dem Be- ton beigemischt werden können, und welche eine Erhöhung der Dehnfähigkeit des Betons und vorzugsweise auch der Frühfestigkeit bewirken. Als künstliche Fasern sollen dabei vorliegend insbesondere Kunststoff-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Glasfasern verstanden werden. Nicht er- zielbar ist der gewünschte Effekt mit der bekannten Zugabe von Stahlfasern. Besonders vorteilhaft und bevorzugt ist die Verwendung von alkaliresistenten Glasfasern (sogenannten AR-Glasfasern) . Mit diesen Fasern wird ein so guter Verbund zwischen Fasern und Beton erzielt, dass die gewünschte hohe Dehnfähigkeit des Betons zur Frührissvermeidung erreichbar ist und ferner ergibt sich - was bevorzugt ist - eine deutliche Erhöhung der Frühfestigkeit des Betons.BEST WAY OF IMPLEMENTING THE INVENTION In principle, all artificial fibers which can be mixed with the concrete in sufficient quantities and which increase the elasticity of the concrete and preferably also the early strength can be considered as fibers. In this case, artificial fibers are to be understood in particular to mean plastic fibers, carbon fibers and glass fibers. The desired effect cannot be achieved with the known addition of steel fibers. The use of alkali-resistant glass fibers (so-called AR glass fibers) is particularly advantageous and preferred. With these fibers, such a good bond between the fibers and the concrete is achieved that the desired high elasticity of the concrete can be achieved to prevent early cracking, and furthermore - which is preferred - there is a significant increase in the early strength of the concrete.
Entscheidend ist ein günstiges Verhältnis Oberfläche zu Querschnitt und eine sehr feine Verteilung der Fasern im Beton. AR-Glasfasern erfüllen diese Bedingungen ideal. Ein Kilogramm AR-Glasfasern mit einem Durchmesser von 0.013 mm und einer Länge von 13 mm zum Beispiel enthält ca. 214 Millionen Einzelfasern. Bei Stahlfasern mit einem Durchmesser von 0.8 mm sind dies lediglich 14' 200 Fasern, also ca. 50' 000 Mal weniger. Daraus erklärt sich die deutlich unterschiedliche Wirkungsweise von z.B. AR-Glas - und Stahlfasern.What is decisive is a favorable ratio of surface to cross-section and a very fine distribution of the fibers in the concrete. AR glass fibers ideally meet these conditions. For example, a kilogram of AR glass fibers with a diameter of 0.013 mm and a length of 13 mm contains approximately 214 million individual fibers. In the case of steel fibers with a diameter of 0.8 mm, this is only 14,200 fibers, that is about 50,000 times less. This explains the significantly different mode of action of e.g. AR glass and steel fibers.
Versuche haben gezeigt, dass ein Anteil von ca. 3 kg Fasern, insbesondere Glasfaserabschnitte, pro m3 Beton Frührisse zuverlässig vermeidet. Dieser Anteil an Glasfaserabschnitten kann bis zu ca. 10 kg pro m3 Beton erhöht werden, wobei der Anteil an Glasfaserabschnitten abhängig ist von der Betonrezeptur und den Abmessungen der AR-Glasfaserabschnitte . Letztere können z.B. einen Durchmesser im Bereich von 0.01 bis 0.030 mm, insbesonde- re 0.013 bis 0.025 mm haben. Die Länge eines AR-Glasfa- serabschnittes sollte mit Vorteil im Bereich von 6 bis 25 mm liegen. Es kann angenommen werden, dass durch diese sehr grosse Anzahl von AR-Glasfaserabschnitten im Beton eine solche Mikrobewehrung des jungen Betons erzielt wird, die die Frührisse aus Schwinden und Abfliessen der Hydratationswärme zuverlässig verhindert werden.Tests have shown that a proportion of approx. 3 kg of fibers, in particular glass fiber sections, reliably avoids premature cracks per m 3 of concrete. This proportion of glass fiber sections can be up to approx. 10 kg per m 3 of concrete can be increased, the proportion of glass fiber sections depending on the concrete formulation and the dimensions of the AR glass fiber sections. The latter can have a diameter in the range from 0.01 to 0.030 mm, in particular 0.013 to 0.025 mm. The length of an AR glass fiber section should advantageously be in the range from 6 to 25 mm. It can be assumed that with this very large number of AR glass fiber sections in the concrete, such a micro reinforcement of the young concrete is achieved that the premature cracks from shrinkage and drainage of the heat of hydration are reliably prevented.
Als weiterer Aspekt der Verwendung insbesondere von Glasfasern ergibt sich beim jungen Beton auch eine deutliche Steigerung der Querzugfestigkeit bzw. eine deutlich höhere Zylinderdruckfestigkeit und in einem gewissen Mass auch Würfeldruckfestigkeit auf dem Prüfstand. Die vorerwähnte Zylinderdruckfestigkeit bzw. Würfeldruckfestigkeit und die Spaltzugfestigkeit sind wichtige Werkstoffkennwerte für die Bemessung des Betons bei konzen- trierter Krafteinleitung.As a further aspect of the use of glass fibers in particular, there is also a significant increase in the transverse tensile strength or a significantly higher cylinder compressive strength and to a certain extent also cube compressive strength on the test stand. The aforementioned cylinder compressive strength or cube compressive strength and the split tensile strength are important material parameters for the design of the concrete with concentrated force application.
Es wurde festgestellt, dass der Einwirkung auf den Beton während seines Aushärtens entscheidende Bedeutung zukommt. Beim aushärtenden Beton und auch beim vollständig ausgehärteten Beton vergrössern sich die Be- anspruchungen aus Zwang um solche aus Last. Werden die mit dem Erhärtungsprozess ebenfalls sich vergrössernden Betonzugfestigkeiten jedoch überschritten, tritt erneut eine Rissbildung (Spätrissbildung) ein. Diese wird nunmehr erfindungsgemäss in der zweiten Phase des Verfahrens mittels der durch die Vorspannung eingetragenen Druckspannungen vermieden. Durch die zwei Phasen des -Verfah¬ rens wird eine lückenlose Sicherstellung einer ausreichenden Betonzugfestigkeit bei zulässiger Belastung ge¬ währleistet, um Risse im Beton zu vermeiden. Da durch das Zusetzen der AR-Glasfaserabschnitte im Beton dem jungen Beton bereits eine Vergrösserung der Betondruckfestigkeit verliehen worden ist, kann bevorzugterweise in der zwei- ten Phase die Vorspannkraft mittels der Vorspannmitel bereits in einem früheren Zeitpunkt des Aushärtens als bei faserlosem Beton aufgebracht werden. Damit kann also die zuverlässige Wirkung der Vorspannkraft auf das Rissver- halten bereits zu einem früheren Zeitpunkt als bisher üblich genutzt werden. Versuche haben gezeigt, dass die Vorspannung bereits ab einer minimalen Betonwürfeldruckfestigkeit von ca. 20-25 N/mm2 (Würfel), bzw. bei entsprechenden Werten der Zylinderdruckfestigkeit, aufge- bracht werden kann.It has been found that the effect on the concrete is of crucial importance during its hardening. With hardening concrete and also with fully hardened concrete, the stresses from constraint increase by those from load. However, if the concrete tensile strengths, which also increase with the hardening process, are exceeded, cracking occurs again (late cracking). According to the invention, this is now avoided in the second phase of the method by means of the compressive stresses introduced by the prestress. Due to the two phases of the proceedings -Verfah ¬ a complete ensuring a sufficient tensile strength of concrete is at a permissible load ge ¬ ensured in order to avoid cracks in the concrete. Since the addition of the AR glass fiber sections in the concrete has already given the young concrete an increase in the concrete compressive strength, it is preferable to phase, the prestressing force is applied at an earlier point in time of hardening than with fiber-free concrete. This means that the reliable effect of the pretensioning force on the crack behavior can be used at an earlier point in time than previously customary. Tests have shown that the prestressing can be applied from a minimum concrete cube compressive strength of approx. 20-25 N / mm 2 (cube), or with corresponding values of the cylinder compressive strength.
Die Vorspannung kann also ab dem genannten Druckfestigkeitswert aufgebracht werden, welcher nach 24 bis 96 Stunden, häufig bereits nach 24 bis 60 oder 24 bis 48 Stunden erreicht wird. Das Vorliegen der genügenden Druckfestigkeit wird durch Prüfung eines Vergleichskörpers (Würfel oder Zylinder) ermittelt, der gleichzeitig mit dem Betonkörper unter gleichen Bedingungen und mit gleichen Parametern (Betonzusammensetzung, Faserbewehrung) hergestellt wird. Ergänzend kann durch bekannte Testmethoden die Festigkeit am Betonkörper selber geprüft werden.The prestress can therefore be applied from the compressive strength value mentioned, which is reached after 24 to 96 hours, often already after 24 to 60 or 24 to 48 hours. The existence of sufficient compressive strength is determined by testing a comparison block (cube or cylinder), which is produced simultaneously with the concrete block under the same conditions and with the same parameters (concrete composition, fiber reinforcement). In addition, the strength of the concrete body itself can be checked using known test methods.
Die erwähnten Vorspannmittel können Spannstäbe oder Bündelbewehrungen sein, wie sie beim Spannbeton bekannt sind, so kann z.B. pro Meter des Körpers eine Litze zur Aufbringung einer Vorspannkraft von 180 kN vorgesehen sein. Die Vorspannmittel und deren Bemessung sind aber bekannt und werden hier nicht näher erläutert.The aforementioned prestressing means can be prestressing bars or bundle reinforcements, as are known in prestressed concrete, e.g. one strand per meter of the body for applying a prestressing force of 180 kN. The prestressing means and their dimensioning are known, however, and are not explained in more detail here.
Zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Körpers können weiter schlaffe Bewehrungen auf bekannte Weise vorgesehen sein. Diese haben indes - wie erwähnt - keinen Einfluss auf die Verhinderung von Frührissen. To increase the load-bearing capacity of the body, flaccid reinforcements can be provided in a known manner. However, as mentioned, these have no influence on the prevention of premature cracks.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung eines im wesent- liehen rissfreien Korpers aus Beton, dadurch gekennzeichnet, dass dem Beton als Bewehrung Abschnitte künstlicher Fasern zugesetzt werden und dass der Korper unter Einbringung von Vorspannmitteln gebildet wird, und dass nach einer frühen Erhartungsphase, wahrend welcher eine Fruh- πssbildung durch die Faserbewehrung unterbunden wird, eine Vorspannkraft mittels der Vorspannmittel auf den Korper ausgeübt wird, welche eine spatere Rissbildung durch Zwang und Last unterbindet.1. A method for producing an essentially crack-free body made of concrete, characterized in that sections of artificial fibers are added to the concrete as reinforcement and that the body is formed with the introduction of prestressing agents, and that after an early hardening phase, during which an early - πssbildung is prevented by the fiber reinforcement, a pretensioning force is exerted on the body by means of the pretensioning means, which prevents later crack formation due to constraint and load.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass Faserabschnitte zugesetzt werden, welche die Fruhfestigkeit des Betons erhohen, und dass die Vorspannkraft entsprechend zu einem früheren Zeitpunkt aufgebracht wird als bei Beton ohne solche Faserbewehrung.2. The method according to claim 1, characterized in that fiber sections are added which increase the early strength of the concrete, and that the prestressing force is applied earlier than in the case of concrete without such fiber reinforcement.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alkaliresistente Faserabschnitte, insbesondere Glasfaserabschnitte, verwendet werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that alkali-resistant fiber sections, in particular glass fiber sections, are used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis4. The method according to any one of claims 1 to
3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserabschnitte m einem Anteil im Bereich von 3 kg bis 10 kg einem Kubik e- ter Beton zugesetzt werden, in Abhängigkeit von der Betonrezeptur und den Abmessungen der Faserabschnitte.3, characterized in that the fiber sections are added to a cubic meter of concrete in a proportion in the range from 3 kg to 10 kg, depending on the concrete formulation and the dimensions of the fiber sections.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis5. The method according to any one of claims 1 to
4, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserabschnitte einen Durchmesser im Bereich von 0.01 - 0.030 mm, insbesondere 0.013 - 0.025 mm, haben.4, characterized in that the fiber sections have a diameter in the range of 0.01 - 0.030 mm, in particular 0.013 - 0.025 mm.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis6. The method according to any one of claims 1 to
5, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserabschnitte eine Lange im Bereich von 6 bis 25 mm haben.5, characterized in that the fiber sections have a length in the range of 6 to 25 mm.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft nach einer Erhartungsphase von 24 bis 96 Stunden Dauer, insbesondere nach 24 bis 48 Stunden, aufgebracht wird. 7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the prestressing force is applied after a hardening phase of 24 to 96 hours, in particular after 24 to 48 hours.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bildung des Kör¬ pers eine schlaffe Bewehrung zur Erhöhung der Tragfähigkeit eingebracht wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a steel reinforcement is introduced to increase the load capacity in the formation of Kör ¬ pers.
9. Körper aus Beton hergestellt nach dem Verfahren gemass einem der Ansprüche 1 bis 8.9. Body made of concrete according to the method according to one of claims 1 to 8.
10. Körper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Auffangwanne für Flüssigkeit ist . 10. Body according to claim 9, characterized in that it is a collecting tray for liquid.
PCT/IB1997/001413 1996-11-13 1997-11-10 Process for producing a substantially crack-free concrete body WO1998021017A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19781263T DE19781263D2 (en) 1996-11-13 1997-11-10 Process for producing a substantially crack-free concrete body
EP97909540A EP0938406A1 (en) 1996-11-13 1997-11-10 Process for producing a substantially crack-free concrete body
AU47198/97A AU4719897A (en) 1996-11-13 1997-11-10 Process for producing a substantially crack-free concrete body
JP52233598A JP2001504052A (en) 1996-11-13 1997-11-10 Method for producing essentially crack-free concrete bodies

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH280696 1996-11-13
CH2806/96 1996-11-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1998021017A1 true WO1998021017A1 (en) 1998-05-22

Family

ID=4242016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB1997/001413 WO1998021017A1 (en) 1996-11-13 1997-11-10 Process for producing a substantially crack-free concrete body

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0938406A1 (en)
JP (1) JP2001504052A (en)
AU (1) AU4719897A (en)
DE (1) DE19781263D2 (en)
WO (1) WO1998021017A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102059733A (en) * 2010-10-27 2011-05-18 王强 Compound manufacture process of concrete and high polymer material

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2558140A1 (en) * 1974-12-23 1976-07-01 Nat Res Dev FIBERGLASS REINFORCED CEMENT MASS AND METHOD FOR PRODUCING IT
JPS63147608A (en) * 1986-12-11 1988-06-20 運輸省港湾技術研究所長 Prestressed concrete by nonmetallic stretching material and manufacture thereof
US4865213A (en) * 1988-03-10 1989-09-12 Kruger Paul J Composite panel, wall assembly and components therefor
US5114653A (en) * 1985-11-07 1992-05-19 Akzo N.V. Processes of manufacturing prestressed concrete
NL9101922A (en) * 1991-11-19 1993-06-16 Akzo Nv CONCRETE REINFORCED WITH FIBER REINFORCED PLASTIC BARS AND ACCOMPANYING REINFORCEMENT BAR.
EP0621381A1 (en) * 1993-04-22 1994-10-26 Horst Dr.-Ing. Kinkel Prestressed reinforcement element
WO1995018775A1 (en) * 1994-01-10 1995-07-13 Tiremix Corporation Rubber-crumb-reinforced cement concrete

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2558140A1 (en) * 1974-12-23 1976-07-01 Nat Res Dev FIBERGLASS REINFORCED CEMENT MASS AND METHOD FOR PRODUCING IT
US5114653A (en) * 1985-11-07 1992-05-19 Akzo N.V. Processes of manufacturing prestressed concrete
JPS63147608A (en) * 1986-12-11 1988-06-20 運輸省港湾技術研究所長 Prestressed concrete by nonmetallic stretching material and manufacture thereof
US4865213A (en) * 1988-03-10 1989-09-12 Kruger Paul J Composite panel, wall assembly and components therefor
NL9101922A (en) * 1991-11-19 1993-06-16 Akzo Nv CONCRETE REINFORCED WITH FIBER REINFORCED PLASTIC BARS AND ACCOMPANYING REINFORCEMENT BAR.
EP0621381A1 (en) * 1993-04-22 1994-10-26 Horst Dr.-Ing. Kinkel Prestressed reinforcement element
WO1995018775A1 (en) * 1994-01-10 1995-07-13 Tiremix Corporation Rubber-crumb-reinforced cement concrete

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 8830, Derwent World Patents Index; Class A93, AN 88-210101, XP002054800 *
DATABASE WPI Section Ch Week 9327, Derwent World Patents Index; Class A18, AN 93-217611, XP002054801 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102059733A (en) * 2010-10-27 2011-05-18 王强 Compound manufacture process of concrete and high polymer material

Also Published As

Publication number Publication date
DE19781263D2 (en) 2000-08-24
AU4719897A (en) 1998-06-03
JP2001504052A (en) 2001-03-27
EP0938406A1 (en) 1999-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69910173T2 (en) FIBERS WITH IMPROVED SINE-FORM, THUS REINFORCED CONCRETE AND CORRESPONDING METHOD
DE69929540T2 (en) FIBER-REINFORCED CEMENT MATERIAL WITH IMPROVED TOASTNESS AND DURABILITY
DE4026943C1 (en)
WO1999002796A1 (en) Composite element and its method of manufacturing
DE3337268B4 (en) Tension belt made of a hydraulically setting compound
EP0732464A1 (en) Method of manufacturing reinforced coatings, especially on concrete surfaces, and associated reinforcement net
DE102008053978B4 (en) A method of attaching a reinforcement or cladding to an existing component as well as a component with a reinforcement or cladding layer attached thereto
DE4313227A1 (en) Prestressed reinforcement element
DE69003236T2 (en) Manufacturing process for tendons for prestressed concrete structures.
DE19525508A1 (en) Laminate coating for reinforced concrete or brickwork
DE4211799C2 (en) Composite stone or panel and method of manufacture
WO1998021017A1 (en) Process for producing a substantially crack-free concrete body
WO1998027022A1 (en) Heavy duty concrete with improved ductility
DE10332491A1 (en) Concrete mixture used in the production of prestressed concrete contains additives of different strengths and rigidity, cement and materials to control crack formation
DE1659131B2 (en) Tendon anchorage for concrete components and method for their application
DE2409217B2 (en) Reinforcement for concrete components made of short mineral, glass, carbon fibers or the like
EP0712972B1 (en) Reinforced concrete element
CH690448A5 (en) Multipart reinforcing bar.
DE2710011A1 (en) Prestressed concrete components with enveloped prestressing elements - uses tubes filled with mortar which harden after on site prestressing
DE4328187C2 (en) Process for producing a composite beam and composite beam
EP3947844B1 (en) Prestressed concrete body, method for its production and use thereof
AT504665B1 (en) DISK BODIES FOR FIBERS
WO2008095211A1 (en) Disc-shaped body for fibres
AT265473B (en) Improved plaster, grout and paint compounds
DE3603390C2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CU CZ DE DK EE ES FI GB GE GH HU ID IL IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT UA UG US UZ VN YU ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH KE LS MW SD SZ UG ZW AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1997909540

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 1998 522335

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09308144

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1997909540

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: CA

REF Corresponds to

Ref document number: 19781263

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20000824

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 19781263

Country of ref document: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1997909540

Country of ref document: EP