DE60012993T2

DE60012993T2 - Körper aus vernetztem, vormals pastösem material, welcher eine elektrisch leitfähige bahn enthält, sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60012993T2
Application number: DE60012993T
Authority: DE
Inventors: Björn Svedberg
Original assignee: Readymix Technologies Ltd
Current assignee: Readymix Technologies Ltd
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: NZ519357A; TR200402802T4; US20020182395A1; PL355477A1; EP1259363B1; CZ296128B6; JP4536989B2; SE518458C2; EE04609B1; HUP0203605A2; ES2223640T3; CA2393512A1; IL149744A; DK1259363T3; PL196884B1; AU2420501A; KR100733152B1; CN1161214C; ZA200204384B; KR20020062378A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Körper, der aus einem ausgehärteten, anfangs pastenartigen Werkstoff gebildet ist und einen elektrisch leitenden Pfad aufweist. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Körpers.
Bekannterweise werden Körper aus Beton oder anderen zementitartigen und anfangs pastenartigen, viskosen Werkstoffen durch Einschluss von Stahl- oder Kohlenstofffasern in dem Zement oder anderen pastenartigen Werkstoff, bevor dieser aushärten kann, verstärkt. Im Fall von Beton und dort, wo die Fasern aus Stahl sind, besitzen diese im Allgemeinen eine Länge von 2,5 bis 8 cm oder mehr und einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 1 mm und sind somit relativ steif. Während des Vermischens der Fasern und des Betons verteilen sich die Fasern in dem Beton und orientieren sich zufällig und nach drei Dimensionen, so dass der gegossene und hart gewordene Betonkörper in drei Dimensionen verstärkt ist.
Viele oder sogar die meisten Betonstrukturen werden jedoch nur in einer oder in zwei Dimensionen beansprucht, so dass eine Verstärkung in einer oder in zwei Dimensionen angemessen wäre. Dies gilt im Fall von Betonbodenplatten und Betonstrassenpflaster, um nur zwei Beispiele zu nennen.
Nach einem herkömmlichen Verfahren für die eindimensionale Ausrichtung von Stahlfasern in Platten aus frisch in eine Form gegossenem Nassbeton, wird ein Magnetfeld durch den frisch gegossenen Nassbetonkörper in der Gießform geleitet und relativ zur Form von einem Ende hiervon zum anderen oder von einer Seite hiervon zur anderen verschoben, um eine zeitweise Ausrichtkraft auf die einzelnen Fasern aufzubringen und diese in Richtung der Relativbewegung auszurichten (US-A-4 062 913). Um die Ausrichtbewegung der Fasern unter der Einwirkung des Magnetfeldes zu fördern, wird der Betonkörper während der Relativbewegung des Magnetfeldes zum Betonkörper in Schwingungen versetzt.
Es ist vorgeschlagen worden, elektrisch leitende Fasern in dem Beton zu verwenden, um zur Erwärmung und zu anderen Zwecken, z. B. um eine elektrische Erdung oder eine elektromagnetische Abschirmung zu schaffen (US-A-5 346 547, US-A-5 447 564, EP-A-0 449 439), einen elektrischen Strom durch den Beton zu leiten.
Jedoch sind die durch die herkömmliche Technik zufällig orientierten oder eindimensional ausgerichteten leitenden Fasern für solche Zwecke nicht geeignet, weil sie keinen geeigneten elektrisch leitenden Pfad durch den Beton schaffen und weil es schwierig ist, eine zufrieden stellende Verbindung von elektrischen Anschlusselementen mit den Fasern zu erreichen. Der Beton selbst ist ein schlechter Leiter, und die Fasern sind im Wesentlichen über den gesamten Beton gleichmäßig verteilt, so dass nur wenige Fasern miteinander in Kontakt sind. Aus diesem Grund können die Fasern keinen zusammenhängenden und breiten Strompfad zwischen den Anschlusselementen schaffen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Körper der oben angegebenen Art zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Körpers zu schaffen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Körper vorgesehen, der aus einem ausgehärteten, anfangs pastenartigen Werkstoff gebildet ist und einen elektrisch leitenden Pfad aufweist, der aus einer konzentrierten Lage aus elektrisch leitenden, magnetisierbaren faserartigen und/oder kornförmigen Elementen gebildet ist, wobei die Schicht in den Werkstoff eingebettet ist und sich durch wenigstens einen Abschnitt des Körpers erstreckt.
Da die anfangs mehr oder weniger zufällig verteilten, faserartigen und/oder kornförmigen Elemente in dem pastenartigen Werkstoff, der beispielsweise Beton sein kann, schließlich geschichtet werden, um eine Lage oder Schicht zu bilden, in der sie im Wesentlichen dichter angeordnet sind als zu Beginn, ist eine große Anzahl von Fasern oder kornförmigen Elementen über den gesamten Umfang der Lage ausreichend eng beieinander oder in Kontakt miteinander, so dass zwischen den Anschlusselementen ein leitender Pfad mit einer angemessenen Stromführungs- oder Abschirmungsfähigkeit geschaffen ist. Vorzugsweise ist die Lage so positioniert, dass sie sich im Allgemeinen parallel zu einer Fläche des Körpers erstreckt, der beispielsweise eine Platte oder ein anderer plattenähnlicher Körper sein kann. Falls der Körper in einer Anwendung verwendet werden soll, bei der es wünschenswert ist, einen elektrischen Strom durch den elektrisch leitenden Pfad, der aus der Lage gebildet ist oder die Lage umfasst, zu schicken, z. B. um den Körper zu erwärmen, enthält der Körper vorzugsweise elektrisch leitende Anschlusselemente, die mit der elektrisch leitenden Lage an voneinander beabstandeten Positionen längs der Lage verbunden sind.
Wenn die Lage aus magnetisierbaren Elementen aus verstärkten Metallfasern gebildet ist oder solche enthält, ist sie geeigneterweise dort in dem Körper positioniert, wo der Bedarf an Verstärkung am größten ist. Das Ausdünnen der Faserverstärkung in anderen Abschnitten des Körpers, die von der Konzentration der Fasern auf eine einzige oder wenige Lagen herrührt, muss deshalb keinen schwerwiegenden Verlust an Festigkeit des Körpers nach sich ziehen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Ausbilden eines elektrisch leitenden Pfades in einem Körper, der aus einem gehärteten, anfangs pastenartigen Werkstoff gebildet ist, vorgesehen, das die Schritte umfasst, in denen aus dem pastenartigen Werkstoff ein Körper gebildet wird, in dem elektrisch leitende, magnetisierbare faserartige oder körnige Elemente verteilt sind, ein Magnetfeld an den Körper aus dem pastenartigen Werkstoff angelegt wird, um aus den magnetisierbaren Elementen eine elektrisch leitende Lage zu bilden, die in den Körper aus dem pastenartigen Werkstoff eingebettet ist und sich zumindest durch einen Abschnitt hiervon erstreckt, bewirkt wird, dass der Körper aus dem pastenartigen Werkstoff, der die Lage enthält, aushärtet, und elektrisch leitende Anschlusselemente mit der elektrisch leitenden Lage an voneinander beabstandeten Positionen längs der Lage verbunden werden.
Zuschlag in Form von körnigem Eisenerz (Magnetit) oder magnetisierbarem körnigen Werkstoff mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit kann allein oder vorzugsweise zusammen mit magnetisierbaren Metallfasern die Lage bilden. Im letzten Fall verkleinert der leitende körnige Werkstoff den spezifischen elektrischen Widerstand derjenigen Teile des anfangs pastenartigen Werkstoffs, die die Fasern trennen.
Die Schichtenbildung der magnetisierbaren faserartigen und/oder kornförmigen Elemente durch Magnetmittel in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung kann durch das Verfahren und die Vorrichtung zum Schichten und Ausrichten von magnetisierbaren Metallfasern ausgeführt werden, die in der internationalen Patentanmeldung PCT/SE99/01150, veröffentlicht als WO99/67072, beschrieben sind.
Wie in der oben zitierten internationalen Patentanmeldung beschrieben worden ist, wird die Schichtung und Ausrichtung von in einem viskosen oder pastenartigen Körper verteilten magnetisierbaren Fasern mittels eines Schichtbildungselements ausgeführt, das eine nichtmagnetische Wand besitzt. Ein Magnetfeld wird durch einen ersten Abschnitt der nichtmagnetischen Wand in den viskosen Körper gerichtet, während das Faserschichtungselement relativ zum Körper aus pastenartigem Werkstoff bewegt wird, wobei die nichtmagnetische Wand den Körper kontaktiert und der zweite Abschnitt des nichtmagnetischen Abschnitts dem ersten Abschnitt nachläuft. Dementsprechend werden die Fasern zeitweise dem Magnetfeld unterworfen, wenn sich der erste Abschnitt an ihnen vorbeibewegt.
Das Faserschichtungselement kann teilweise oder vollständig in den pastenartigen Werkstoff eingetaucht sein, wenn es relativ zum Körper bewegt wird, wobei sich der erste Abschnitt der magnetischen Wand vor dem zweiten Abschnitt befindet und somit von dem letzteren gefolgt wird.
Während der Relativbewegung werden die Fasern in der Nähe des ersten Abschnitts der nichtmagnetischen Wand in Richtung des ersten Abschnitts magnetisch angezogen. Jedoch werden sie durch die nichtmagnetische Wand, die einen Schirm oder eine Barriere bilden, die die Magnetvorrichtung von dem pastenartigen Werkstoff, in dem die Fasern verteilt sind, daran gehindert, mit der Magnetvorrichtung in Kontakt zu kommen.
Das Faserschichtungselement zieht daher die Fasern an und strebt danach, sie in Richtung seiner Bewegung relativ zum Körper aus pastenartigem Werkstoff zu ziehen. Der Werkstoff des Körpers verhindert wegen seiner Viskosität oder seinem pastenartigen Wesen, dass sich die Fasern zu schnell in Richtung des Schichtbildungselements bewegen und an diesem hängen bleiben. Folglich bewegt sich das Schichtbildungselement relativ zu den Fasern und unterwirft sie der magnetischen Kraft nur zeitweise. Da die magnetische Kraft eine Komponente in Richtung der Relativbewegung des Faserschichtungselements zum pastenartigen Körper besitzt, zieht sie die Fasern nicht nur in Richtung des Faserschichtungselements, um sie in dieser Weise so zu schichten, dass sie eine verdichtete Faserlage innerhalb des Körpers bilden, sondern strebt auch danach, die Fasern in dieser Richtung auszurichten, wenn sie sich an ihnen vorbeibewegt.
Vorzugsweise wird der die Fasern enthaltende pastenartige Werkstoff in der Umgebung des Faserschichtungselements in Schwingungen versetzt, um so die schichtende und ausrichtende Bewegung der Fasern zu fördern.
Die Anschlusselemente können mit der durch die verdichtete Faserlage gebildeten Schicht oder anderen magnetisierbaren leitenden Elementen in irgendeiner geeigneten Weise verbunden werden, bevor und nachdem der pastenartige Werkstoff ausgehärtet ist. Beispielsweise kann der Beton oder der andere pastenartige Werkstoff örtlich beseitigt werden, um die leitende Schicht in einer schmalen Rille, die durch die Schicht verläuft, freizulegen, worauf ein aus Kupferdraht geflochtener Streifen oder eine andere geeignete Form von "Busschienen"-Leiter, der für den Anschluss an eine Stromquelle geeignet ist, über die gesamte Schicht angeordnet und an ihr befestigt wird, indem geschmolzener Zinn über den Streifen und die freigelegte Schicht gegossen wird.
Die Erfindung wird verständlicher aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, die eine Anwendung der Erfindung auf die Herstellung von Pflaster oder anderen auf dem Boden gegossenen Betonplatten zeigt.
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die das Grundprinzip der Erfindung in Anwendung auf eine Betonplatte mit einem aus einer konzentrierten Lage von magnetisierbaren Verstärkungsfasern gebildeten elektrisch leitenden Pfad zeigt.
1A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Ecke der in 1 gezeigten Platte.
2 ist eine einen Überblick gebende Darstellung, die die aufeinander folgenden Schritte bei der Herstellung eines Betonpflasters auf dem Boden zeigt, wobei einer der Schritte die Bildung einer konzentrierten Lage aus verstärkenden Stahlfasern in Übereinstimmung mit der Erfindung ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Faserschichtungsvorrichtung, die in dem in 2 gezeigten Schritt verwendet wird.
4 ist eine Querschnittsansicht des Abschnitts des Betonpflasters von 2, in dem die Faserschichtung ausgeführt wird.
Die 5–7 sind schematische Ansichten von drei Platten unterschiedlicher Höhe, die auf dem Boden gegossen worden sind und zusammen mit Faserschichtungsvorrichtungen gezeigt sind
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Vorrichtung von 7 zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Faserschichtungsvorrichtung von 4 zeigt.
Die 1 und 1A zeigen einen rechtwinkligen, flachen Betonkörper 5, eine Platte, die durch eine Vielzahl von magnetisierbarem Metallfasern, die in dem Beton eingebettet sind und in einer konzentrierten Lage 6 aus dicht gepackten Fasern F enthalten sind, verstärkt ist. Diese Lage erstreckt sich von einem Ende 7 des Betonkörpers zum anderen Ende 8 und ist zwischen den großen Seiten des Betonkörpers 5 und parallel zu diesen angeordnet. Zwei elektrisch leitende Anschlusselemente 9 sind in dem Beton in Kontakt mit Fasern der Lage 6 in der Nähe der Enden 7, 8 des Körpers 5 eingebettet, um einen von einer Stromquelle 10 gelieferten elektrischen Strom durch die Faserlage 6 in den Körper hinein und aus diesem heraus zu leiten. Eine Vielzahl von Partikelkörpern G aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie etwa Eisenerz (Magnetit), der Teil des Zuschlags des Betons bildet, kann in der Lage 6 enthalten sein, um die elektrische Leitfähigkeit der Lage zu erhöhen.
Der Beton, der die Hauptmasse des Körpers 5 bildet, kann irgendein herkömmlicher Beton, der einen herkömmlichen Zuschlag enthält, sein. Ähnlich können die Fasern, obwohl Stahlfasern der gewöhnlich zum Verstärken von Bewegung verwendeten Art normalerweise bevorzugt werden, irgendwelche magnetisierbaren Fasern mit der gewünschten elektrischen Leitfähigkeit sein.
Wie anhand des Beispiels in 2 gezeigt ist, wird die Erfindung auf die Herstellung von Betonpflaster oder Betonplatten auf dem Boden angewandt. Das Pflaster ist während verschiedener aufeinander folgender Schritte während der Herstellung gezeigt, wobei der erste Schritt links gezeigt ist, während der letzte Schritt rechts gezeigt ist. Am weitesten links bei A wird der Nassbeton gegossen, nachdem dem Beton Verstärkungsfasern aus Stahl oder einem anderen magnetisierbaren Werkstoff hinzugegeben worden und in ihm gleichmäßig und mit zufälliger Orientierung verteilt worden sind. Danach wird bei B der Nassbeton mit Hilfe einer Faserschichtungsvorrichtung 11, die die Erfindung verkörpert, in Schwingungen versetzt und werden die Verstärkungsfasern der Länge nach ausgerichtet und geschichtet, so dass sie eine in dem Beton eingebettete horizontale Lage bilden. Die Faserschichtungsvorrichtung 11 wird auf Schienen 12 gleitend, die entlang der Längskanten des Pflasters gelegt sind, geführt. Bei C wird der Nassbeton mit den geschichteten und ausgerichteten Fasern vakuumbehandelt, und bei D wird das Pflaster geglättet.
Die Faserschichtungsvorrichtung 11 umfasst einen horizontalen Hauptträger 13, der über den zu bepflasternden Bodenstreifen führt und auf den Schienen 12 ruht. Er wird manuell verschoben und mittels Steuerstangen 14 mit Lenkstangen gesteuert.
Ein gerades horizontales Faserschichtungselement 15 in Form eines Trägers oder Stabs ist mittels Hängelager 16, die vertikal einstellbar sind, um ein Positionieren des Schichtbildungselements 15 in einer gewählten Höhe zu ermög lichen, an dem Hauptträger 13 aufgehängt. Das Schichtbildungselement 15 erstreckt sich über den gesamten Raum zwischen den Schienen 12.
Ein lang gestrecktes Gehäuse oder Gerüst 17 als Bestandteil des Faserschichtungselements 15 besitzt einen tropfenförmigen Querschnitt, so dass es einem Tragflügel gleicht, wobei ihre gerundete erste oder vordere Kante so gerichtet ist, dass sie die vorderste ist, wenn die Faserschichtungsvorrichtung 11 mit dem Faserschichtungselement 15 während des Schichtbildungsvorgangs in der richtigen Richtung, nach links in 1, verschoben wird. Diese Gehäuse 17 ist aus Aluminium oder einem anderen geeigneten nichtmagnetischen Werkstoff gefertigt.
Innerhalb des Gehäuses 17 des Schichtbildungselements 15 längs eines vordersten oder ersten Wandabschnitts 17A des Gehäuses erstreckt sich eine drehbar gelagerte Magnetwalze 18 über die gesamte Länge des Faserschichtungselements 15. Der erste Abschnitt 17A der Wand des Gehäuses besitzt einen bogenförmigen Querschnitt, wobei die Achse L der Magnetwalze 18 mit der Achse des ersten Wandabschnitts 17A zusammenfällt.
Drei Dauermagnete 19, die beispielsweise aus Neodym gefertigt sind, sind gleichmäßig um die Magnetwalze 18 verteilt, wobei jeder solche Magnet etwa 1/6 des Umfangs der Magnetwalze gegenüberliegt. Die äußeren Oberflächen der Magnete 19 sind auf einer kreisförmigen, zylindrischen Oberfläche angeordnet, die zum ersten Abschnitt 17A der Wand des Gehäuses 17 konzentrisch und zu diesem eng beabstandet ist. Wenn veranlasst wird, dass sich die Magnetwalze 18 dreht, wie nachstehend beschrieben wird, bewegen sich daher die Dauermagnete 19 dicht an der Innenseite des ersten Wandabschnitts 17A.
Wie durch die Nord- und Südpolbezeichnungen N und S und die magnetischen Feldlinien in 4 angegeben ist, sind die Magnete 19 so an der Magnetwalze 18 angebracht, dass die Feldlinien in Ebenen verlaufen, die senkrecht zur Achse L der Magnetwalze 18 sind. In der gezeigten Ausführungsform wird die Magnetwalze 18 durch mehrere in Längsrichtung des Schichtbildungselements 15 beabstandete Elektromotoren 20 entgegen dem Uhrzeigersinn, betrachtet wie in 4, gedreht. Falls erwünscht oder gefordert, kann die Drehrichtung der Magnetwalze 18 umkehrbar sein.
Um eine Verstellung des Schichtbildungselements 15 in einen gewünschten Angriffswinkel zu ermöglichen, derart, dass sich der nachlaufende oder zweite Abschnitt 17B der Wand des Gehäuses 17 in einer gewählten Höhe befindet, ist das Schichtbildungselement 15 so angebracht, dass es sich um eine Achse, die parallel zur Achse L der Walze 18 ist und z. B. mit dieser übereinstimmt, schwenken lässt. Um das Schichtbildungselement 15 in einer gewählten Winkelstellung zu verriegeln, sind Verriegelungsmittel, nicht gezeigt, vorgesehen.
Während des Faserschichtungs- und Faserausrichtungsvorgangs ruht die Faserschichtungsvorrichtung 11 auf den Schienen 12, wobei das Schichtbildungselement 15 auf eine solche Höhe gesetzt wird, dass sich das unterste Segment des ersten Abschnitts 17A der Wand des Gehäuses 17 relativ nahe an der Unterseite der vergossenen Schicht aus nassem, pastenartigem Beton befindet. Außerdem wird das Schichtbildungselement 15 im Winkel so eingestellt, dass sich der zweite Abschnitt 17B der Wand des Gehäuses 17 etwa auf derselben Höhe wie das unterste Segment des ersten Wandabschnitts 17A befindet.
Nachdem das Schichtbildungselement 15 auf die gewünschte Höhe und die gewünschte Winkelstellung eingestellt ist, wird die Schichtbildungsvorrichtung 11 langsam nach links, betrachtet wie in den 2–4, verschoben, so dass sich der erste Abschnitt 17A der Wand des Gehäuses 17 vor dem zweiten Wandabschnitt 17B befindet und von diesem gefolgt wird. Die Magnetwalze 18 dreht sich ununterbrochen in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn), wobei ein von der Schichtbildungsvorrichtung 11 getragener Vibrator V arbeitet, um den Beton in jenem Bereich des Betonkörpers, in dem das Schichtbildungselement 15 operiert, in Schwingungen zu versetzen.
Wie durch die Konturpfeile in 4 angegeben ist, wird ein Teil des Betons nach oben verdrängt und schiebt sich an der Oberseite des Schichtbildungselements 15 vorbei, während ein anderer Teil nach unten verdrängt wird und sich an der Unterseite vorbeischiebt. Die an der Magnetwalze 18 vorgesehenen Dauermagnete 19 richten ihre Magnetfelder während ihrer Bewegung längs der Innenseite des vorderen ersten Wandabschnitts 17A in den Beton vor, über und unter dem ersten Wandabschnitt 17A.
Die Magnetfelder, deren Feldlinien im Allgemeinen in Ebenen verlaufen, die zur Drehachse L der Magnetwalze 18 senkrecht sind, kreisen zusammen mit der Walze entgegen dem Uhrzeigersinn. Während ihrer Umlaufbewegung übertragen sie auf die den Magnetfeldern gegenüberliegenden Verstärkungsfasern F eine magnetische Anziehungskraft, die danach strebt, die Fasern in Richtung des vorderen ersten Wandabschnitts 17A des Gehäuses 17 anzuziehen und die Fasern in den Feldlinienebenen auszurichten. Gleichzeitig werden die über der Höhe der Unterseite des Schichtbildungselements 15 liegenden Fasern durch die magnetische Anziehung und die Abwärtsablenkung von Beton nach unten und die Fasern unter dieser Höhe nach oben gezogen.
Daher streben die Fasern F oder wenigstens ein großer Teil von ihnen danach, sich zur Unterseite des Schichtbildungselements 15 zu bewegen und sich dort zu schichten, so dass eine horizontale Lage S aus dicht angeordneten Fasern gebildet wird, wovon ein großer Teil hauptsächlich in Richtung der Relativbewegung des Schichtbildungselements 15 zum Betonkörper ausgerichtet ist. Eine beträchtliche Anzahl von Fasern F in oder nahe bei der Lage kann außerdem in einem Winkel zur relativen Bewegungsrichtung orientiert sein, so dass leitende Brücken zwischen seitlich beabstandeten Fasern gebildet werden.
Wenn eine Faser F eine Position neben dem flachen Wandabschnitt 17C der Unterseite des Gehäuses 17 erreicht, nimmt die Stärke des Magnetfeldes und somit die magnetische Anziehungskraft auf die Faser schnell ab, da sich der Magnet 19, der dem Übergang zwischen dem ersten Wandabschnitt 17A und dem dazwischen liegenden Wandabschnitt 17C am nächsten liegt, nach oben und weg von der Faser bewegt. Daher ist die magnetische Anziehungskraft auf die Faser F nicht mehr stark genug, um sie mit dem Schichtbildungselement 15 mitzuziehen, so dass sie in der ausgerichteten Position in der Faserlage T hinterlassen wird.
Falls die Fasern F so geschichtet werden sollen, dass sie die Faserlage S im oberen Bereich des Betonkörpers bilden, wird das Schichtbildungselement 14 winklig angestellt und, falls erforderlich, seinerseits vertikal in eine Position verschoben, in der sich der erste und der zweite Abschnitt 17A, 17B der Wand des Gehäuses 17 etwa in derselben horizontalen Ebene und in der gewünschten Höhe befinden. Außerdem wird die Drehrichtung der Magnetwalze 18 umgekehrt.
Die 5, 6 und 7 zeigen schematisch drei verschiedene Arten der Ausführung der Erfindung. Die in 5 wiedergegebene Technik entspricht im Wesentlichen der in den 2–4 gezeigten und oben beschriebenen Technik. Demgemäß finden die Schichtung und die Ausrichtung der Fasern statt, nachdem der die Fasern enthaltende Nassbeton auf dem Boden abgesetzt worden ist.
Die 6 und 7 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Schichtung und Ausrichtung der Fasern während des Absetzens der Betonschicht auf dem Boden stattfindet. Insbesondere 6 zeigt eine Vorrichtung zum Absetzen des Betons sowie zum Schichten und Ausrichten der Fasern, wobei die Vorrichtung dazu vorgesehen ist, durch ein Verlegungsfahrzeug, das sich auf der Oberfläche, auf der der verstärkte Betonkörper anzuordnen ist, bewegt, ausgeführt zu werden. Bei dieser Vorrichtung findet die Schichtung und Ausrichtung der Fasern in zwei Schritten statt. Der Nassbeton mit beigemengten Verstärkungsfasern wird in einen stark geneigten Trichter 21 geleitet, in dem zwei Schichtbildungselemente 22, die dem Schichtbildungselement 15 aus den 2 bis 4 ähnlich sind, nebeneinander angeordnet sind. Ein zusätzliches Schichtbildungselement 22, das dem Schichtbildungselement 15 ähnlich ist, ist in einem Verlegungsausgussstutzen 23 angeordnet. Dieser Ausgussstutzen bildet eine Weiterführung des Trichters 21 nach unten und besitzt eine Schnauze mit einer geraden Ausströmöffnung, durch die eine Betonschicht der gewünschten Dicke abgegeben und auf dem Boden abgesetzt wird.
Die in 7 gezeigte Vorrichtung ist hauptsächlich dazu vorgesehen, zur Verlegung von relativ dünnen und schmalen Schichten verwendet zu werden, und handbetätigt. Sie umfasst einen Verlegungsausgussstutzen 24, der dem Verlegungsausgussstutzen 23 in 6 gleicht, und einen rohrförmigen Schacht 25, in den von einer (nicht gezeigten) Betonpumpe über einen Schlauch Nassbeton mit beigemengten Fasern geleitet wird. In dem Ausgussstutzen 24 ist ein Schichtbildungselement 26, das dem Schichtbildungselement 15 aus den 2 bis 4 ähnlich ist, angeordnet. 8 zeigt die Vorrichtung von 7 in größerem Detail.
9 zeigt eine Modifikation des Schichtbildungselements 15 aus den 2 bis 4. In diesem Fall ist innerhalb der drehbaren Magnetwalze 18' eine stationäre zweite Magnetwalze 27 vorgesehen, die im hinteren Bereich des ersten oder vorderen Abschnitts 17A der Wand des Gehäuses 17 angeordnet ist. Sie ist im Betrieb so angeordnet, dass sie sich mit einer Drehzahl dreht, die zur Drehzahl, mit der sich die Magnetwalze 18' dreht, in einem bestimmten Zahlenverhältnis, 3:1, steht. Eine Hälfte der Magnetwalze 27 ist magnetisiert, wie durch die Polbezeichnungen N und S angegeben ist, während die andere Hälfte im Wesentlichen nicht magnetisiert ist. Stets dann, wenn einer der Dauermagnete 19 der sich drehenden Magnetwalze 18 den Bereich betritt, in dem die Magnetwalze 27 positioniert ist, schließt das Magnetfeld jenes Magneten 19 seine Feldlinien über die Magnetwalze 27, so dass nur ein kleiner Teil des Magnetfeldes in den Betonkörper gerichtet ist. Folglich nimmt die Anziehung, die die Magnetwalze 18' auf die Verstärkungsfasern in dem Betonkörper ausübt und folglich das Bestreben des Schichtbildungselements 15, die Fasern längsseits zu ziehen, sehr schnell ab, wenn sich die Fasern in dem Bereich unterhalb der Magnetwalze 27 befinden.
Im Umfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, sind mehrere Modifikationen des gegenwärtig bevorzugten Schichtbildungsverfahrens und der Schichtbildungsvorrichtung, die in der Zeichnung gezeigt sind, möglich.
Beispielsweise kann der Querschnitt des Gehäuses 17 des Schichtbildungselements 15 im Wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene, die durch die Achse L der Magnetwalze 18 verläuft, und im Wesentlichen senkrecht zu einer anderen Ebene, die durch die Achse L und die Kante des zweiten Abschnitts 17B der Wand des Gehäuses 17 verläuft, sein. Mit diesem symmetrischen Querschnitt besitzt das Schichtbildungselement dementsprechend einen dünnen Kantenabschnitt an entgegengesetzten Seiten des dicksten Abschnitts des Gehäuses 17, wo die Magnetwalze 18 positioniert ist, damit es in entgegengesetzten Richtungen in dem Beton, z. B. quer zur Breite eines breiten Pflasterstreifens, bewegt werden kann, ohne auf einen großen Widerstand gegen die Bewegung zu treffen.
In dieser Modifikation gibt es vorzugsweise zwei Magnetwalzen 18, die beiden Seiten des Gehäuses 17 zugeordnet sind und sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Alternativ kann eine einzige Magnetwalze 18 vorgesehen sein, die am Umfang lediglich einen einzigen Magneten aufweist und sich abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen um einen Winkel von mehr als 180 Grad und vorzugsweise etwa 270 Grad dreht. Das Magnetfeld wird dann abwechselnd in den Beton oberhalb des Schichtbildungselements und in den Beton unterhalb des Schichtbildungselements gerichtet. Diese Art von intermittierender umgekehrter Drehung stellt sicher, dass die Fasern in der Richtung, in der sich das Schichtbildungselement 15 relativ zum Beton bewegt, zeitweise einer ziehenden magnetischen Kraft unterworfen werden.
Obwohl in der beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform eine große Mehrzahl der geschichteten Fasern horizontal und im Allgemeinen in Richtung der Relativbewegung des Schichtbildungselements zum Beton ausgerichtet werden, ist es möglich, die Fasern in einer horizontalen und im Allgemeinen zur Richtung der Relativbewegung senkrechten Richtung auszurichten, wenn die Magnete 19 an der Magnetwalze 18 so magnetisiert sind, dass ihre magnetischen Feldlinie hauptsächlich in Ebenen verlaufen, die sich in Längsrichtung des Schichtbildungselements 15 erstrecken. Durch geeignetes Abstimmen der Geschwindigkeit der Relativbewegung mit der Stärke der Magnete und der Viskosität des Nassbetons ist es außerdem möglich, eine unvollständige Ausrichtung der Fasern in Richtung der Relativbewegung zu haben, derart, dass eine ziemlich große Anzahl von Fasern in einem kleineren oder größeren Winkel zur Bewegungsrichtung verläuft. Dadurch wird eine Verstärkung in Querrichtung erhalten, wobei gleichzeitig die Anzahl von Kontaktpunkten zwischen den Fasern erhöht ist.
Es sei außerdem angemerkt, dass die Magnete oder anderen Mittel, die die Magnetfelder erzeugen, oder alle solche Magnete oder anderen Mittel in Bezug auf das Schichtbildungselement nicht unbedingt beweglich sein müssen. In dem Schichtbildungselement können feste Dauermagnete oder andere Magnetfelder erzeugende Vorrichtungen aufgenommen sein, die konstante oder intermittierende Magnetfelder in den Werkstoff, der die magnetisierbaren Fasern enthält, richten, um diese zu schichten und auszurichten.

Claims

Festkörper (5), der aus einem ausgehärteten, anfangs pastenartigen Werkstoff gebildet ist und einen elektrisch leitenden Pfad aufweist, der durch elektrisch leitende, magnetisierbare faserartige und/oder kornförmige Elemente (F, G) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente in einer konzentrierten Lage (6, S) ausgebildet sind, die in den Werkstoff eingebettet ist und sich durch wenigstens einen Abschnitt des Körpers erstreckt.
Körper nach Anspruch 1, bei dem mit der elektrisch leitenden Lage (6, S) an voneinander beabstandeten Positionen längs der Lage elektrisch leitende Anschlusselemente (9) verbunden sind.
Körper nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der pastenartige Werkstoff Nassbeton ist.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die konzentrierte Lage (6, S) aus elektrisch leitenden, magnetisierbaren Elementen (F, G) Fasern (F) enthält und sich im Allgemeinen parallel zu einer Fläche des Körpers (F) erstreckt.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in Form einer Platte, wobei sich die konzentrierte Lage (6, S), aus elektrisch leitenden, magnetisierbaren Elementen (F, G) im Allgemeinen längs einer Fläche der Platte erstreckt.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die konzentrierte Lage (6, S) aus elektrisch leitenden, magnetisierbaren Elementen (F, G) körniges Eisenerz enthält.
Körper nach Anspruch 2, bei dem der Hauptabschnitt jedes der elektrisch leitenden Anschlusselemente (9) in den Körper (5) eingebettet ist.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die elektrisch leitenden, magnetisierbaren Elemente (F, G) Fasern enthalten, die in dem Körper ausgerichtet sind, um sich im Allgemeinen in Richtung einer Linie zu erstrecken, die zwischen voneinander beabstandeten Positionen längs der Lage (6, S) verläuft.
Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in der Lage Stahlfasern (F) enthalten sind.
Verfahren zum Ausbilden eines elektrisch leitenden Pfades in einem Körper (5) aus einem gehärteten, anfangs pastenartigen Werkstoff, das die fol genden Schritte umfasst: Bilden eines Körpers (5) aus dem pastenartigen Werkstoff, in dem elektrisch leitende, magnetisierbare faserartige und/oder körnige Elemente (F, G) verteilt sind, Anlegen eines Magnetfeldes an den Körper aus dem pastenartigen Werkstoff, um aus den magnetisierbaren Elementen (F, G) eine elektrisch leitende Lage (6, S) zu bilden, die in den Körper aus dem pastenartigen Werkstoff eingebettet ist und sich zumindest durch einen Abschnitt hiervon erstreckt, und Bewirken, dass der Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff, der die Lage (6, S) enthält, aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner den Schritt umfasst, bei dem die elektrisch leitenden Anschlusselemente (9) mit der elektrisch leitenden Lage (6, S) an voneinander beabstandeten Positionen längs der Lage verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem der pastenartige Werkstoff Nassbeton ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der pastenartige Werkstoff körnige Eisenerzkörper (G) enthält, die anfangs in dem pastenartigen Werkstoff im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff eine Platte ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die elektrisch leitende Lage (6, S) so geformt ist, dass sie sich im Allgemeinen parallel zu einer Fläche des Körpers (5) aus dem pastenartigen Werkstoff erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die elektrisch leitende Lage (6, S) durch Bewegen eines Schichtbildungselements (15) gebildet wird, das Magnetmittel (18) enthält, um das Magnetfeld zu erzeugen, wobei die Bewegung zu einer Fläche des Körpers (5) aus dem pastenartigen Werkstoff im Wesentlichen parallel ist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Schichtbildungselement (5) während der Bewegung wenigstens teilweise in den Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff eingetaucht ist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem der Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff während der Bewegung des Schichtbildungselements in Schwingungen versetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem das Magnetfeld an den Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff hauptsächlich durch eine nichtmagnetische Wand (17) des Schichtbildungselements (15) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Magnetfeld an den Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff im Wesentlichen ausschließlich durch die nichtmagnetische Wand (17) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wenn abhängig von Anspruch 16, bei dem die Feldlinien des Magnetfeldes, das an den Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff angelegt wird, hauptsächlich in Ebenen verlaufen, die zu der Fläche des Körpers im Wesentlichen quer und zu der Bewegungsrichtung des Schichtbildungselements (15) im Wesentlichen parallel verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20 oder nach Anspruch 21, wenn abhängig von Anspruch 19, bei dem das Magnetfeld in den Körper (5) aus dem pastenartigen Werkstoff durch Magnetmittel (18) gerichtet wird, die in das Schichtbildungselement (15) eingeschlossen sind und während der Bewegung des Schichtbildungselements dazu veranlasst werden, sich in Winkelrichtung um eine Achse (L) zu bewegen, die sich im Allgemeinen parallel zu der Fläche des Körpers (5) aus dem pastenartigen Werkstoff und quer zu der Bewegungsrichtung des Schichtbildungselements (15) erstreckt.