BE1009638A3 - Staaldraadelement voor het mengen in achteraf verhardende materialen. - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een staaldraadelement (1) voor het mengen in achteraf verhardende weke materialen bestaande uit een middendeel (2) waarvan de lengte/diameterverhouding tussen 20 en 100 ligt en uit haakvormige uiteinden (3). Waarbij het middendeel (2) van het element (1) over nagenoeg de totale lengte daarvan een nagenoeg cirkelvormige dwarsdoorsnede vertoont en dat de haakvormige uiteinden (3) van het element (1) vervormd zijn door het pletten daarvan.

Description

STAAIDRAADELEMENT VOOR HET MENGEN IN ACHTERAF VERHARDENDE MATERIALEN

De uitvinding heeft betrekking op een staaldraadelement voor het mengen in achteraf verhardende weke materialen bestaande uit een middendeel waarvan de lengte/diameterverhouding tussen 20 en 100 ligt en uit haakvormige uiteinden.

Dergelijke draadelementen voor het versterken van achteraf verhardende materialen, zoals beton, zijn bekend uit het Nederlands octrooi 160.628 en overeenstemmende U.S.A. octrooien 3.900.667 en 3.942.955 van aanvraagster N.V. BEKAERT S.A. en worden door aanvraagster wereldwijd verkocht onder de merknaam DRAMIX®. De technische kenmerken van de DRAMIX-staaldraadvezels zijn beschreven in de Bekaert-specificaties AS-20-01 (4 blz.) en AS - 20 - 02 (3 blz.) van april 1995.

Onder staaldraadvezels of -elementen met haakvormige uiteinden verstaat men enerzijds staal draadvezels met L-vormige of omgezette uiteinden, zoals o.a. beschreven in het Nederlands octrooi 160.628. en anderzijds staaldraadvezels met Z-vormige uiteinden, zoals beschreven in de Bekaert-specificaties AS-20-01 en AS-20-02. Staaldraadvezels met L-vormige en Z-vormige uiteinden worden hierna nog nader beschreven in de eigenlijke figuurbeschrijving.

Een belangrijk doel voor het toevoegen van staaldraadvezels aan beton is het verbeteren van de buigtaaiheid van het staalvezel-beton. De bepaling van de buigtreksterkte. de buigtaaiheid en de equivalente buigtreksterkte van staal vezel beton is beschreven in de Nederlandse Aanbeveling 35 van het Civieltechnisch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving (kortweg CUR35) en in de Belgische normen NBN B15-238 en NBN B15-239.

Bij het toevoegen van staaldraadvezels aan beton is vastgesteld, dat de buigtaaiheid en de equivalente buigtreksterkte aanzienlijk toenemen met toenemende hoeveelheden staaldraadvezels.

Een nadeel hierbij is echter, dat de kostprijs van het verkregen staal vezel beton toeneemt met toenemende hoeveelheden staaldraadvezels. Het is o.a. om die reden, dat reeds vele nieuwe types staaldraadvezels ontwikkeld zijn geworden met alle mogelijke uitvoeringsvormen ; waarbij er steeds naar gestreefd werd een gelijke verbetering van de technische kenmerken van het staalvezel beton te verkrijgen bij toevoeging van kleinere hoeveelheden staaldraadvezels aan het beton.

Een belangrijke groep van staaldraadvezels. die aanleiding geeft tot een aanzienlijke verbetering van de technische kenmerken van het verkregen staal vezel beton, is de groep van staaldraadvezels met haakvormige uiteinden, zoals hierboven reeds genoemd.

De uitvinding heeft tot doel een nieuw type staaldraadelement te verschaffen, waarbij de technische kenmerken van het verkregen staal vezel beton nog aanzienlijk verbeterd worden ; of waarbij het mogelijk is de kostprijs van het verkregen staal vezel beton te verlagen doordat de gewenste technische kenmerken van het staalvezel beton reeds verkregen worden bij toevoeging van kleinere hoeveelheden staaldraadelementen aan het beton.

Hiertoe stelt de uitvinding bij een staaldraadelement van het in de aanhef genoemde type voor. dat het middendeel van het staal-draadelement over nagenoeg de totale lengte daarvan een nagenoeg cirkel vormige dwarsdoorsnede vertoont en dat de haakvormige uiteinden van het staal draadel ement vervormd zijn door het pletten daarvan.

Er dient te worden opgemerkt, dat het reeds bekend is uit het Japanse octrooischrift 6-294017 (ter visie gelegd op 21 oktober 1994) om de staaldraadvezels over de gehele lengte daarvan te pletten. Ook is het reeds bekend uit het Duitse Gebrauchsmuster G9207598 om alleen het middendeel van een staaldraadvezel met haakvormige uiteinden te pletten. Voorts is het ook reeds bekend uit het U.S.A. octrooi 4.233.364 om bij rechte staaldraadvezels zonder L- of Z- haakvormige uiteinden ; de uiteinden daarvan te pletten en in een vlak nagenoeg loodrecht op de geplette uiteinden een opstaande flens te voorzien.

De uitvinding zal nader worden toegelicht in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening. In de tekening tonen : fig. 1, in perspectief, een eerste uitvoeringsvorm van een staal-draadelement volgens de uitvinding, waarbij de Z-vormige uiteinden geplet zijn in een vlak evenwijdig aan het vlak van het draadelement, fig. 2. in perspectief, een tweede uitvoeringsvorm van een staal -draadelement volgens de uitvinding, waarbij de Z-vormige uiteinden geplet zijn in een vlak loodrecht op het vlak van het draadelement, fig. 3a en 3b, in perspectief, twee varianten van een derde uitvoeringsvorm van een staaldraadelement volgens de uitvinding, waarbij de Z-vormige uiteinden geplet zijn in een vlak loodrecht op het vlak van het draadel ement, maar met een plettingsgraad die verandert over de geplette uiteinden, figuren 4 t/m 7, 1angsdoorsneden van een 4-tal uitvoeringsvormen van staaldraadelementen met L-vormige uiteinden.

Figuur 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een staaldraadel ement of -vezel 1 volgens de uitvinding. De vezel 1 bestaat uit een middendeel 2 en Z-vormige uiteinden 3. De Z-vormige uiteinden 3 worden verkregen door de eigenlijke uiteinden met lengte 1 te plooien over een hoek α met een krimpdiepte h. De vezel 1 bestaat bij voorkeur uit getrokken staaldraad, waarbij de diameter van de vezel 1 kan variëren van 0,2 mm tot 1,5 mm afhankelijk van de toepassing van de staaldraadvezel. De lengte van het middendeel 2 is bij voorkeur gelijk aan 20 tot 100 maal de diameter van de vezel.

Volgens de uitvinding vertoont het middendeel 2 van de vezel 1 over nagenoeg de volle lengte daarvan een nagenoeg cirkel vormige dwarsdoorsnede en zijn de haakvormige uiteinden 3 van de vezel 1 vervormd door het pletten daarvan. Bij de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm zijn de Z-vormige uiteinden 3 geplet in het vlak van de tekening of in een vlak evenwijdig aan het vlak van het draadelement.

De dwarsdoorsnede van de geplette uiteinden 3 kan nagenoeg rechthoekvormig of ovaal vormig zijn. Zo kunnen de uiteinden 3 van een draadelement 1 met een nagenoeg cirkelvormige dwarsdoorsnede met een diameter van 1,05 mm geplet worden tot een rechthoekige dwarsdoorsnede met een breedte van nagenoeg 0,65 mm en een hoogte van 1,33 mm. Onder de plettingsgraad verstaat men nu de verhouding van de oorspronkelijke diameter tot de breedte van de rechthoekige dwarsdoorsnede of de kleine as van de ovaal vormige dwarsdoorsnede. In het genoemde voorbeeld bedraagt de plettingsgraad : 1,05 : 0,65 = 1,62. Er werd nu vastgesteld, dat de plettingsgraad bij voorkeur groter is dan 1,10 en kleiner dan 3,50. Bij een te kleine plettingsgraad is de toename van de buigtaaiheid van het versterkte staal vezel beton minder groot ; terwijl bij een te hoge plettingsgraad. dit eveneens het geval is en er bovendien grote vervormingskrachten nodig zijn om de gewenste plettingsgraad te verkrijgen. Bij de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm van het draadelement 1. is de plettingsgraad van de geplette uiteinden 3 nagenoeg konstant over de volle lengte daarvan.

Figuur 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een staaldraadelement 1 volgens de uitvinding. Het verschil tussen de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm en de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm bestaat hierin, dat de Z-vormige uiteinden 3 nu geplet zijn in een vlak loodrecht op het vlak van het draadelement 1.

Figuur 3a toont een eerste variant van een derde uitvoeringsvorm van een staaldraadelement 1 volgens de uitvinding, waarbij de Z-vormige uiteinden 3 even als in figuur 2 geplet zijn in een vlak loodrecht op het vlak van het draadelement 1 ; maar waarbij de plettingsgraad van de geplette uiteinden 3 verandert over de lengte daarvan.

Figuur 3b toont een tweede variant van de derde uitvoeringsvorm, waarbij de plettingsgraad van de geplette uiteinden 3 verandert over de lengte daarvan. Hierbij is de plettingsgraad kleiner in de buigpunten of knikken van de Z-vormige uiteinden 3 dan in de onmiddellijk aangrenzende delen van de knikken.

Figuren 4 t.e.m. 7 tonen langsdoorsneden van een 4-tal uitvoeringsvormen van staaldraadelementen 1 met L-vormige uiteinden 3.

Figuur 4 toont een vierde uitvoeringsvorm van een staaldraadelement 1 volgens de uitvinding. Het verschil tussen de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm en de in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm bestaat hierin, dat de Z-vormige uiteinden 3 nu vervangen zijn door L-vormige uiteinden 3 : waarbij de L-vormige uiteinden 3 in tegengestelde richting zijn geplooid.

Figuren 5, 6 en 7 tonen verdere uitvoeringsvormen van staaldraad-elementen 1 met geplette L-vormige uiteinden 3 ; maar waarbij de geplette L-vormige uiteinden 3 voorzien zijn van bijkomende uiteinden om de hechting in het beton nog te vergroten. Het is duidelijk, dat binnen het kader van de uitvinding, nog talrijke varianten mogelijk zijn.

De uitvinding zal nu nog verder worden verklaard aan de hand van de testproeven. die uitgevoerd werden op een 4-tal types van staaldraadvezels 1 met Z-vormige uiteinden. De 4 types zijn : basistype B of staaldraadvezel met Z-vormige uiteinden (niet geplet) volgens de stand van de techniek, type Tl : staaldraad-vezel volgens fig.l : type T2 : staaldraadvezel volgens fig. 2 en type T3 : staaldraadvezel volgens fig. 3b.

De belangrijkste mechanische eigenschappen van as 4 types vezels zijn weergegeven in tabel 1 :

TABEL 1 - de hierbij opgegeven waarden zijn de gemiddelde waarden van 10 metingen.

- lengte L is de totale lengte van de vezel (in mm).

- diameter d : de nominale draaddiameter in mn.

- treksterkte op het rechte middendeel in N/mm*.

- a : de hoek waarover het draadelement 1 geplooid is.

- 1 : de lengte in mm van de omgeplooide uiteinden.

- h : de krimpdiepte in mm.

de plettingsgraad van de types Tl en T2 bedraagt ongeveer 1,62 en is konstant over de volle lengte daarvan ; de plettingsgraad van het type T3 bedraagt ook gemiddeld 1,62, maar varieert over de lengte daarvan.

Betonproefbalken (lengte L = 500 mm ; hoogte H = 150 mm ; breedte B » 150 mm) werden gevormd met vezel doseringen van 20 ; 30 ; 40 en 50 kg/m3 voor elk type vezel voor het daarop uitvoeren van een vierpuntsbelasting, zoals beschreven in CUR 35 of normen NBN B15-238 en NBN B15-239.

De testomstandigheden van de proefbalken zijn : testbasis L = 450 mm ; 1 » 150 mm. De equivalente buigtreksterkte fe 300 (met doorbuiging j » 1,5 mm) (in N/mmz) is hierna in tabel 2 weergegeven ; waarbij n het aantal proefbalken aanduidt per type en dosering. De toename van de equivalente buigtreksterkte fe 300 (j = 1,5 mm) voor de types Tl, T2 en T3 t.o.v. het basistype B is telkens tussen haakjes in X weergegeven.

TABEL 2

Uit de testresultaten volgens tabel 2 volgt duidelijk, dat de equivalente buigtreksterkte fe 300 (j - 1,5 mm) aanzienlijk toeneemt met staaldraadelementen (types Tl, T2 en T3) volgens de uitvinding. Dit betekent dat voor het verkrijgen van een bepaalde equivalente buigtreksterkte van een staal vezel betonconstructie, bv. een betonvloer ; het zal volstaan om een kleinere hoeveelheid staalvezels volgens de uitvinding aan het beton toe te voegen.

Uit de testresultaten blijkt verder dat de staaldraadvezels van het type T2 betere resultaten geven dan de vezels van het type Tl en dat de vezels van het type T3 nog betere resultaten geven dan de vezels van het type T2.

Claims (5)

1. Staaldraadelement (1) voor het mengen in achteraf verhardende weke materialen bestaande uit een middendeel (2) waarvan de 1 engte/diameterverhouding tussen 20 en 100 ligt en uit haakvormige uiteinden (3), met het kenmerk, dat het middendeel (2) van het element (1) over nagenoeg de totale lengte daarvan een nagenoeg cirkel vormige dwarsdoorsnede vertoont en dat de haakvormige uiteinden (3) van het element (1) vervormd zijn door het pletten daarvan.

2. Staaldraadelement volgens conclusie 1. met het kenmerk, dat de haakvormige uiteinden (3) van het draadelement (1) geplet zijn in een vlak evenwijdig aan het vlak van het draadelement (1).

3. Staaldraadelement volgens conclusie 1. met het kenmerk, dat de haakvormige uiteinden (3) van het draadelement (1) geplet zijn in een vlak loodrecht op het vlak van het draadelement (1).

4. Staal draadelement volgens één of meer der voorgaande conclusies 1 - 3. met het kenmerk, dat de plettingsgraad van de geplette uiteinden (3) nagenoeg konstant is over de lengte daarvan.

5. Staal draadelement volgens één of meer der voorgaande conclusies 1 - 3. met het kenmerk, dat de plettingsgraad van de geplette uiteinden (3) veranderlijk is over de lengte daarvan.