Stahlfaser als Bewehrungselement für Beton

Abstract

 Die Stahlfaser hat die Form eines Blechstreifens (1). Sie ist als Bewehrungselement für Beton vorgesehen. Der Blechstreifen (1) ist an beiden Längsrändern (2; 3) mit sickenartigen Vertiefungen (4) versehen, wobei die sickenartigen Vertiefungen (4) an dem einen Längs­rand (2) gegenüber denen an dem anderen Längsrand (3) in Längsrichtung versetzt angeordnet sind.

Beschreibung

Technisches Gebiet:

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Stahlfaser in der Form eines Blechstreifens als Bewehrungselement für Beton und auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Stand der Technik:

[0002] Für Beton, worunter im folgenden auch Estrich und Mörtel verstanden werden, werden u.a. Stahlfasern als Bewehrungselemente verwendet. Ein mit Stahl­fasern bewehrter Beton ist in seinen Eigenschaften, zum Beispiel Zugfestigkeit, Bruchfestigkeit, Scher­festigkeit, Streckvermögen, Zähigkeit, dynamische Festigkeit, Ermüdungsfestigkeit, verbessert. Man verwendet ihn deshalb in großem Umfang. Die Stahl­faser soll dabei folgende Eigenschaften aufweisen: Sie soll hart und fest sein. Beim Vermischen mit Beton oder Zuschlagstoffen soll sie nicht brechen. Sie soll nicht zu kurz oder zu dick sein, da sie sonst unzureichend in ihrem Verstärkungsvermögen ist. Sie soll nicht zu lang oder zu dünn sein, da sie sonst zur Bildung von kugeligen Zementklumpen neigt. Allgemein werden ein Stahlfaser-Querschnitt von 0,1 bis 1,0 mm², eine Stahlfaser-Länge von 20 bis 50 mm und ein Gewichtsanteil der Stahlfasern von 15 bis 150 kg/m³ Beton empfohlen. Neben ihren Eigenschaften ist die kostengünstige Herstellung der Stahlfasern oberste Bedingung.

[0003] Nach ihrer äußeren Gestalt, dem Ausgangsmaterial und dem Verfahren zu ihrer Herstellung werden im wesent­lichen drei Gruppen von Stahlfasern unterschieden. Bei der ersten Gruppe liegt die Stahlfaser als Rundfaser vor, die von einem gewellten Draht abge­schnitten wird (EP 0 130 191 B1; GB 1 446 855 A1). Bei der zweiten Gruppe liegt die Stahlfaser als Stahlspan vor, der von einem Stahlblock abgefräst wird (DE 2 723 382 C3; DE 2 904 228 C2). Bei der dritten Gruppe liegt die Stahlfaser als Blechstreifen vor, der von einem Blech abgeschert wird (DE 2 359 368 A1; DE 2 359 367 B2; DE 2 824 777 C3).

[0004] Es ist bekannt, daß die der dritten Gruppe zugeordneten Stahlfasern hervorragende Eigenschaften aufweisen. Dem Verfahren zu ihrer Herstellung haftet jedoch bisher der Mangel hoher Produktionskosten an: Das in der gewünschten Faserstärke hergestellte Stahlblech wird in seiner Breite auf die gewünschte Faserlänge gespalten, wonach die Fasern in der gewünschten Breite abgeschert werden.

Darstellung der Erfindung:

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem Blech als Ausgangs­material Stahlfasern mit weiter verbesserten Eigen­schaften in einem kostengünstigen Herstellungsverfahren zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen.

[0006] Bei der Erfindung ist der den Verfahren zur Herstellung von Stahlfasern aus Blech anhaftende Nachteil beseitigt daß die Blechstreifen zunächst auf eine Breite gebracht werden, die gleich der Länge der Stahlfaser ist. Bei der Erfindung ist die Blechbreite theoretisch beliebig; in der Praxis hängt sie einmal von der Breite der auf dem Markt befindlichen Bleche, zum anderen davon ab welche Abmessungen der Einschub der Stanzpresse hat und in welchen Abmessungen das Werkzeug wirtschaft­lich herzustellen ist. Während bei den bekannten Verfahren mit der Blechstreifenbreite auch die Faserlänge fest­gelegt ist, ist diese bei der Erfindung variabel: Durch Austausch der Werkzeugeinsätze können bei einer vor­gegebenen Blechstreifenbreite Fasern unterschiedlicher Abmessungen, auch Längen, hergestellt werden. Das Blech wird schrottfrei verarbeitet. Das Stanzen der Stahlfasern und das Einbringen der sickenartigen Vertiefungen er­folgt in demselben Arbeitsgang. Dabei können die Sicken variabel gestaltet werden.

[0007] Das Werkzeug stanzt in a - zum Beispiel in 4 - Verfahrens- oder Arbeitsschritten. Dann wird beim 1. Arbeitsschritt jede 1., 4., 7 usw. Reihe, beim 2. Arbeitsschritt jede 2., 5., 8. usw. Reihe, beim 3. Arbeitsschritt jede 3., 6., 9. usw. Reihe gestanzt, beim 4. Arbeitsschritt werden die Streifen zwischen den Reihen gestanzt. Bei Anpassung der Blechbreite an die Stahlfaserlänge wird das gesamte Blech verarbeitet. Alle Arbeitsschritte werden in demselben Folgewerkzeug gleichzeitig ausgeführt; das Werkzeug greift an unterschiedlichen Stellen des Blechs zur Ausführung jeweils eines von a Arbeitsschritten an. Nach (a-1) - im Ausführungsbeispiel 3 - Anfahrhüben werden in dem Folgewerkzeug bei jedem Arbeitstakt alle Stahlfasern gestanzt.

[0008] Die Stahlfaser selbst weist durch die Sicken/Profile am Rand eine hohe Eigenstabilität auf.Die Randaus­bildung führt auch zu einer besseren Verzahnung mit dem Beton. Durch das Fehlen von Wellen kann es auch nicht Streckungen der Stahlfaser bei Belastung geben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

[0009] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 in vergrößerter Darstellung die Aufsicht einer Stahlfaser;

Figur 2 eine Seitenansicht der Stahlfaser gegen die schmale Seite;

Figur 3 die Unteransicht der Stahlfaser;

Figur 4 ein Blech mit den Verfahrensschritten zum Stanzen der Stahlfasern.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:

[0010] Die als Ausführungsbeispiel gewählte Stahlfaser be­steht aus einem Blechstreifen 1. Sie weist eine wähl­bare Faserlänge 1 und eine wählbare Faserbreite b auf. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Faserlänge ca. 36 mm, die Faserbreite ca. 2 mm. Ihre Dicke beträgt ca. 0,4 mm. In Grenzen sind diese Abmessungen ver­änderbar.

[0011] Der Blechstreifen 1 ist an seinen Längsrändern 2, 3 mit sickenartigen Vertiefungen 4 versehen. Die sicken­artigen Vertiefungen 4 sind an dem einen Längsrand 2 gegenüber denen an dem anderen Längsrand 3 in Längs­ richtung versetzt angeordnet: Symmetrisch ist zwischen jeweils zwei sickenartigen Vertiefungen 4 an dem einen Längsrand 2 eine sickenartige Vertiefung an dem anderen Längsrand 3 vorgesehen.

[0012] Durch die sickenartigen Vertiefungen 4 entstehen in der Ansicht und in der Rückansicht mäanderförmige Linien. Durch Änderung von Anordnung und Ausbildung der sickenartigen Vertiefungen 4 ist eine andere Ausgestaltung möglich.

[0013] Ausgang für das Verfahren zur Herstellung der Stahl­faser mit der Faserlänge 1 und der Faserbreite b ist ein Blech mit der Blechlänge L und der Blechbreite B. Die Blechlänge L ist beliebig. Die Blechbreite B ist zur Erzielung eines schrottfreien Stanzvorgangs an die Abmessungen der zu stanzenden Blechstreifen 1 angepaßt. Sie hängt außerdem von den Abmessungen des Einschubs der Stanzpresse und des Werkzeugs ab. Über die Blechbreite B > m · 1 oder B > n · b und über eine Länge L1 = n · b < L oder L1 = m · 1 < L werden bei jedem von (a-1) Verfahrensschritten

Fasern aus dem Blech 10 gestanzt. Dabei sind a, m und n ganze Zahlen; a ist größer oder gleich 2.

[0014] Über die Blechbreite B sind unter Zwischenfügung je eines Streifens von der Faserbreite b m Stahlfasern der Faserlänge 1 in Axialrichtung, über die Blech-­Teillänge L1 n Stahlfasern der Faserbreite b in Quer­richtung nebeneinander angeordnet. Im Ausführungs­beispiel sind über die dargestellte Blechbreite B 3 Stahlfasern mit der Faserlänge 1 = 36 mm angeordnet. Über die Blech-Teillänge L1, die im Ausführungsbeispiel gleich der Faserlänge 1 gewählt ist, sind n = 18 Stahlfasern der Faserbreite b = 2 mm in Querrichtung nebeneinander angeordnet.

[0015] Es ist möglich, die Lage der Stahlfasern um 90^o zu drehen, also die Stahlfasern in Längsrichtung des Blechs auszurichten.

[0016] Bei a Verfahrensschritten zur Herstellung der Stahl­fasern über die Teillänge des Blechs L1 = n · b werden beim 1. Verfahrensschritt alle (x·(a-1)+1)- ten Reihen, beim 2. Verfahrensschritt alle (x·(a-1)+2)- ten Reihen, beim (a - 1)- ten Verfahrensschritt die letzten Reihen und beim (a)- ten Verfahrensschritt die Streifen am Rand und zwischen den einzelnen Blechstreifen/Stahl­fasern gestanzt, wobei x eine ganzzahlige Variable zwischen Null und

ist.

[0017] Im Ausführungsbeispiel ist a = 3; es sind also drei Verfahrensschritte vorgesehen. Die Zahl der über die Blechbreite B verteilten Faserreihen ist m = 3, die Zahl der über die Teillänge L1 verteilten Fasern ist n = 18. Die Abschnitte I, II und III sind gleich lang; sie sind gleichzeitig in demselben Folgewerkzeug. Beim ersten Verfahrensschritt werden aus dem vollen Blech - Abschnitt I in Figur 4 - die 1., 3., 5.,.. 13., 15. und 17. Reihe gestanzt, also die erste und jede über­nächste Reihe. Nach diesem ersten Verfahrensschritt hat das Blech die in Figur 4 im Abschnitt II dargestellte Form. Im zweiten Verfahrensschritt werden dann die ver­bliebenen Reihen, nämlich die 2., 4., 6.,..14., 16., und 18. Reihe gestanzt. Nach diesem Verfahrensschritt hat das Blech die in Figur 1 im Abschnitt III dar­gestellte Form. Im dritten Verfahrensschritt werden dann die - aus Gründen der exakten Herstellung der Stahlfasern verwendeten - 4 Streifen am Rand und zwischen den einzelnen Stahlfasern stehengebliebenen Streifen, die ebenfalls die Abmessungen jeweils einer Stahlfaser haben, gestanzt. Abhängig von der Größe des Folgewerkzeugs können mehr als drei Faserreihen über die Blechbreite B und ganzzahlige Vielfache von 18 über die Teillänge L1 verteilt sein.

[0018] Während des Stanzvorgangs werden gleichzeitig die sickenartigen Vertiefungen 4 in den Blechstreifen 1 eingebracht.

Gewerbliche Verwertbarkeit:

[0019] Die Stahlfasern werden als Bewehrungselemente für Beton, Estrich und Mörtel verwendet. Das Verfahren dient der Herstellung dieser Stahlfasern.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Stahlfaser als Bewehrungselement für Beton aus einem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer wählbaren Faserlänge 1 und einer wählbaren Faserbreite b aus dem Blech der Blechlänge L und der Blech­breite B über die Blechbreite B > m · 1 und über eine Teillänge L1 = n · b < L oder B > n · b und L1 = m · 1 < L bei jedem von (a - 1) Verfahrens­schritten

Fasern aus dem Blech gestanzt werden, wobei a, m und n ganze Zahlen sind und a ≧ 2 ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Blechbreite B unter Zwischenfügung je eines Streifens von der Faserbreite b m Stahl­fasern der Länge 1 in Axialrichtung und über die Blech-Teillänge L1 n Stahlfasern der Faserbreite b in Querrichtung nebeneinander angeordnet werden, wobei das Produkt aus der Faserbreite b und der Zahl n der nebeneinander angeordneten Fasern gleich einem ganzzahligen Vielfachen der Faserlänge 1 ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem a-ten Verfahrensschritt (m + 1) Streifen als Stahlfasern gestanzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß bei a Verfahrensschritten ent­lang der Teillänge des Blechs L1 = n · b beim 1. Verfahrensschritt die (x·(a-1)+1)-ten Reihen,beim 2. Verfahrensschritt die (x·(a-1)+2)-ten Reihen, beim (a - 1)-ten Verfahrensschritt die letzten Reihen, und beim (a)-ten Verfahrensschritt die Streifen gestanzt werden, wobei x eine ganzzahlige Variable zwischen null und

ist.

5. Stahlfaser in der Form eines Blechstreifens als Bewehrungselement für Beton, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (1) an mindestens einem seiner Längsränder (2; 3) mit sickenartigen Ver­tiefungen (4) versehen ist.

6. Stahlfaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sickenartigen Vertiefungen (4) an dem einen Längsrand (2) gegenüber denen an dem anderen Längsrand (3) in Längsrichtung versetzt angeordnet sind.

7. Stahlfaser nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß symmetrisch zwischen jeweils zwei sickenartigen Vertiefungen (4) an dem einen Längsrand (2) eine sickenartige Vertiefung (4) an dem anderen Längsrand (3) vorgesehen ist.

Zeichnung