199758. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szálerősítésű utószilárduló anyag előállítására
HU 199758 B 2 oldottuk meg, amelynek során cementet, vizet, szilárd szemcsés adalékanyagot és szálanyagot keverünk össze, és amely eljárásra az jellemző, hogy- a keverék készítéséhez egyszemcséjű szilárd szemcsés adalékanyagot adagolunk összefüggő, vagy lényegesen összefüggő adalékvázat alkotó mennyiségben;- a keverékből készített szerkezet tervezett szilárdságának eléréséhez szükséges mennyiségű cementen kívül az elemi szálak bevonását is biztosító többlet-cement adagolásával készítjük el a keveréket;- a keverék készítéséhez az adalékváznak a szálakat is befogadó hézagait kitöltő, az egyszemcséjű adalékanyag-frakció szemcséinél kisebb szemcséjű szilárd szemcsés adalékanyagot és cementet is tartalmazó pép, vagy tiszta cementpép előállításához szükséges mennyiségű többlet-cementet és vizet, valamint - adott esetben - szilárd szemcsés adalékanyagot, előnyösen 0/0,5 mm, vagy 0/1 mm- es szemcseméretű finom homokot használunk. Az egyszemcséjű frakció szemcséi tehát olyan mennyiségben és tömörséggel helyezkednek el a mátrixban, hogy a szemcsék egymásnak támaszkodnak, és így összefüggő adalékvázat alkotnak. Amint ismeretes, a beton- és habarcsanyagok adalékváza szabálytalan alakzat, és ténylegesen egyetlen geometriai formulával sem írható le, bár számos esetben az adalékvázat gömbökkel közelítik, és a képleteket, táblázatokat e feltételezésből kiindulva határozzák meg. Az általunk alkalmazott eljárásban az adalékszemcséket nem idealizáljuk, hanem a konrét megjelenési formájukat tekintjük kiindulási alapnak. Az alkalmazandó szálféleséget és szálmennyiséget a szerkezeti vastagság figyelembe vételével és a statikai követelmények számbavételével választjuk meg. Fém, vagy fémszerű szálak alkalmazása esetén a vasbeton-szilárdságtani méretezés kisebb módosítással alkalmazható, és ennek alapján a szükséges hajlító-húzószilárdsághoz tartozó szálmennyiség megkapható. Nemesfém szálak alkalmazása esetén - amennyiben a szál rugalmassági modulusa azonos a beton vagy habarcs rugalmassági modulusával, vagy annál alacsonyabb - jelentős hajlító-húzószilárdság növekedés repedésmentes állapotban nem várható, itt a szálak mennyiségét az energia-adszorpciós igény figyelembe vételével célszerű megválasztani. A szerkezeti vastagság önmagában meghatározza az alkalmazható maximális szemnagyságot, amely legfeljebb 1/3 - 1/4 része lehet a szerkezeti vastagságnak. A szerkezettel szemben támasztott mechanikai követelmény pedig - amint erre korábban már utaltunk- meghatározza, hogy milyen fajta szálat és milyen mennyiségben kell adagolni. A találmányunk szerint- konkrét szerkezet esetében - ahogyan a szál mennyiségét növeljük, úgy növekszik a cementmennyiség, és csökken az adalék szemnagysága és mennyisége. A fent definiált találmány szerinti eljárás foganatosításához az alábbiakban ismertetésre kerülő számítási módszer használható. Abból indulunk ki, hogy a szerkezeti igényeknek megfelelően előzetesen szilárdságtani alapon meghatároztuk az adagolandó szál fajtáját és mennyiségét; ez utóbbi tényezőt a továbbiakban X-el jelöljük, a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 dimenziója térfogati. Kísérleti úton meghatározzuk a szál teljes bevonásához szükséges cementmennyiséget (figyelembe véve a tervezett cementfajtát és víz/cement tényezőt). Ezt a kísérleti állandót a továbbiakban A- val jelöljük. Az A kísérleti állandó a cement/szál tényező, amely kifejezi, hogy az adott száltömeg bevonásához - száraz állapotra vonatkoztatva - mennyi cementre van szükség. Az A kísérleti állandó (cement/szál tényező) a legegyszerűbben úgy határozható meg, hogy megmérjük: mennyi szálat lehet maximálisan bekeverni a megkívánt konzisztenciájú, 1000 g cementpépbe. A következő lépésben meghatározzuk a szálbevonáshoz szükséges többlet-cement és -víz tömegét kg-ban, az alábbi képletek felhasználásával: Gszál=X. lO.yszál Gcement=Gszál.A Gvíz=Gcement.v/c, majd térfogatra számoljuk az alkotókat az alábbiak szerint: VSzál=X.10 Gcement Vcement-v * » es Tcement Vvíz =(literben adódik). A továbbiakban a számítás a következők szerint alakul 1 m3 szálas betonra vagy habarcsra: a szálas beton vagy habarcs tömör térfogata: V=1000 liter. Ebből le kell vonni- a szál térfogatát: Vszái = X—— ; luu- az A cement/szál tényező alapján a cement tömör térfogatát (ez a szálhoz rendelt többletcement), valamint- a víz/cement tényező alapján kiszámolt víz mennyiségét. így marad a szál-cementpép nélküli beton vagy habarcs tömör térfogat-képletben: A Vadalékpép=Vi000 liter -X.10^^^ -A . v/c A számítás következő fázisában meghatározzuk, hogy az adott szálfajta adagolásához milyen száltávolság tartozik. Körkeresztmetszetű szálat feltételezve négyzetrács metszéspontjaiban helyezzük el a szálakat úgy, hogy meghatározzuk egységnyi felületen az adott minőségű szálból elhelyezendő darabszámot; a négyzetrács metszéspontjai - a szálátmérőt is figyelembe véve - megadják a pontok közé rajzolható kör átmérőjét. Ez az átmérő æ 20% eltéréssel felvehető maximális szemnagyságnak. Az így megállapított maximális szemnagyságú, egyszemcséjű frakcióval folytatjuk tovább a számítást. Az adott szerkezet, például lemez vastagságának megfelelően meghatározzuk a fentiek szerint kapott egyszemcsés maximális frakció laza halmaztérfogat- tömegét, vagyis azt az egységnyi térfogatra jutó tömeget, amelyet az adott frakciónak a szerkezetbe betöltésével kapnánk. Ezt a halmaztérfogat-tömeget a továbbiakban B-vel jelöljük. A szál-pép nélküli térfogatot B-vel szorozva megkapjuk a frakció tömegét: Gfrakció—Vadalék+pép • B A következő lépésben meghatározzuk a Gfrakció 3
