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DE2352610A1 - Stahlmaterial zur verwendung bei spannbetonbauwerken - Google Patents

Stahlmaterial zur verwendung bei spannbetonbauwerken

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DE2352610A1
DE2352610A1 DE19732352610 DE2352610A DE2352610A1 DE 2352610 A1 DE2352610 A1 DE 2352610A1 DE 19732352610 DE19732352610 DE 19732352610 DE 2352610 A DE2352610 A DE 2352610A DE 2352610 A1 DE2352610 A1 DE 2352610A1
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steel
lubricant
thermoplastic material
layer
thermoplastic
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DE19732352610
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DE2352610B2 (de
DE2352610C3 (de
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Tatsumi Fukunaga
Mataichi Kasahara
Toshiyuki Kitta
Shohiko Miyata
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Japan National Railways
Oiles Industry Co Ltd
Original Assignee
Japan National Railways
Oiles Industry Co Ltd
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Publication of DE2352610B2 publication Critical patent/DE2352610B2/de
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Description

1. JAPAlIESE NATIONAL RAILWAYS, TOKSTO/JAPAN
2. GILES KOSYO KABüSHIKI KAISIIA, TOKYO/JAPAN
Stahlmater§al zur Verwendung bei S.pannbeton*-
bauwerken
Die Erfindung betrifft ein Stählmaterial zur Verwendung bei Spannbeton (sogenanntem PC-Stahl) wobei die Oberfläche des PC-Stahls mit einem schmierraittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des Stahliuaterials.
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Bislang wurde festgestellt, dass Betonbauwerke, die bekannten PC-Stahl verwenden, Risse zeigten, in die Regenwasser eindrang. Desweiteren wurden Hohlräume zwischen dem Vergussmaterial und dem PC-Stahl·aufgrund unzurel« chender Verpressung gebildet, was zur Korrosion des gespannten PC-Stahls führt, wenn das Betonbauwerk im Meer eingesetzt wird.
Beim Spannen der Spannelemente gegen den erhärteten Beton zur Herstellung eines Betonbauwerks unter Verwendung von PC-Stahl muss die Zugspannung an den PC-Stahl gegen den Reibungswiderstand aufgebracht werden, der eine Folge der Berührung zwischen dem PC-Stahl und dey Innenwandoberfläche des Beschichtungsmaterlals ist. Dabei wird die Oberfläche des PC-Stahls verletzt, bzw. die Korrosion desselben gefördert, was schliesslich zu einem Bruch des Stahles führen kann.
Zur Beseitigung dieser Nachteile wurde bislang der mit Kunststoffmaterial beschichtete Stahl dergestalt hergestellt, dass man den verdrillten Stahldraht mit dew Schmiermittel bedeckt, einen Papierstreifen um den StaftJ.-draht gewunden hat und danach mit der Kunststoffschicht odei» .dem Jöinststof film beschichtete. Dieses Verfahren ist. jedoch sehr kompliziert » Wenn nämlich die Kunststoff beschichtung bei hoher Temperatur und unter hohem Druck entsprechend der Extrusionsraethode vorgenommen wird, ergeben sich damit.einlage Probleme. Ein Problem liegt darin, dass das auf die Oberfläche des verdrillten Stahldrahtes zuvor aufgegebene Schmiermittel durch die umwundene Papierlage hindurchsohwitzt^und
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es damit sehr -schwierig wird, eine gleichmässige Kunststoff be schichtung um das Stahlmaterial herzustellen. Ein anderes Problem besteht darin, dass das zu beschichtende Kunststoffmaterial in die ungleichmässige Oberfläche des verdrillten Stahldrahtes, über die Papierlage tief eingedrückt".wird, wodurch die "Oberfläche der Kunst stoff beschichtung ebenso uneben wird, wie die Oberfläche des verdrillten Stahldrahtes. Dies Hesse sich nur dadurch umgehen, dass man den verdrillten Stahldraht mit einem . dicken Papierstreifen oder einem Kunststoffmaterial umwickelt.
Die vorliegende Erfindung basiert prinzipiell auf der Feststellung, dass sich eine sehr dünne Schmiermittelschicht automatisch zwischen dem" PC-Stahl und einem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material ausbilden lässt, wenn der PC-Stahl mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtet wird.
Ein Ziel der. Erfindung ist es daher,- ein PC-Stahlmaterial zu schaffen, dass zwischen dem PO-Stahl (oder der inneren zuvor auf die Oberfläche des PC-Stahl aufgegebenen Kunststofflage) und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material eine sehr- dünne Schmiermittelschicht aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines PC-Stahlmaterials mit verbesserten Antikorrosionseigen- ' schäften.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines PC-Stahlmaterials,, bei dem die Reibungskraft zwischen dem
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— if- —
PC-Stahlmaterial und einem anderen Gegenstand, beispielsweise einer Umhüllung, herabgesetzt ist*
Schliesslich ist es ein Ziel der Erfindung, ein PC-Stahlmaterial zu schaffen, welches HüHeneffekte zeigt, damit zwischen dem PC-Stahl und der Beschlchtungslage- aus sehmiermittelhaltigem, thermoplastischem Material ein Gleiten· möglich ist, wenn der im Betonbauwerk eingebettete PC-Stahl gespannt wird.
Erfindungsgemäss werden diese Zielsetzungen dadurch erreicht, dass sich das Stahlmaterial aus einem PC-Stahl, einer Schicht aus einem schmiermittelhaltigen, thermoplastischen Material und einer dünnen Schmiermittelschicht ■ zusammensetzt, die automatisch zwischen dem PC-Stahl und der Schicht aus schmiermittelhaltigem thermoplastischem Material während der Beschcihtung des PC-Stahls mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material bildet.
Das Stahlmaterial, insbesondere das PC-Stahlmaterial, zur Verwendung bei Spannbeton-Bauvjerken setzt- sich somit aus dem PC-Stahl, der Schicht aus schmiermittelhaltigem oleophobem thermoplastischem Material und der sehr dünnen Schmiermittelschicht zusammen, die automatisch sich in einer_ Dicke vonwnigen AX bis zu 10 Ai zwischen dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material und dem PC-Stahl während dessen Beschichtung mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material bildet.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf PC-Stahlmaterialien, bestehend aus dem PC-Stahl, einer Lage aus schmiermittei-
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haltigera oleophilem thermoplastischem Material und der sehr dünnen Sehmiermittelschicht, die automatisch als Zwischenschicht gebildet wird und betrifft weiter das Verfahren zur Herstellung dieses PC-Stahlmaterials.
Weiter betrifft die Erfindung PC-Stahlmaterialien, bestehend aus dem PC-Stahl, einer inneren Kunststofflage, die auf die Oberfläche des PC-Stahls zuvor aufgegeben ist, einer äusseren Lage aus schmiermittelhaltigem, thermoplastischem Material und einer sehr dünnen Schmiermittelzwischenschicht, die automatisch zwischen der Lage ausschmiermittelhaltigem thermoplastischem Material und dem zuvor auf die Oberfläche des PC-Stahls aufgegebenen Kunststoff während „der Doppelbeschichtung des Kunststoffmaterials mit dem sehmiermittelhaltigeri thermoplastischen Material gebildet wird. Sie bezieht sich weiter auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen PC-Stahlmaterials.
Schliesslich betrifft die Erfindung ein PC-Stahlmaterial bestehend aus dem PC-Stahl, der inneren Lage aus schmiermittelhaltigen thermoplastischen, zuvor auf die Oberfläche des PC-Stahls aufgegebenen Material, der äusseren Lage aus oleophobem oder oleophilem thermoplastischem Material und der inneren dünnen Schmiermittelschicht, die automatisch zwischen der inneren Schicht aus schmiermittelhaltigem thermoplastischem Material und dem PC-Stahl gebildet wird. Sie bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen PC-Stahlmaterials.
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Beschreibung einer bevorzugten Äusflihrungsform:
Das oleophile thermoplastische für die Erfindung verwendete Material umfasst Polyolefine, wie beispielsweise Polyäthylen-,hoher Dichte, Polypropylen, Polybutylen und deren Copolymere. ·
Das oleophobe, bei der Erfindung verwendete thermoplasti- · sehe Material umfasst Polyaeetal, Polyamid, Polyvinyl-' Chlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril und deren Copolymere.
Das oleophobe thermoplastische Material besitzt die Eigenschaft, das Schmiermittel nicht zu absorbieren, im Schmiermittel nicht löslich zu sein und im Schmiermittel nicht zu quellen.
Wird das oleophile oder oleopliobe thermoplastische Material als äussere aus dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material bestehende Beschichtungslage verwendet, so besitzt dieses oleophile oder oleophobe für den genannten Zweck verwendete thermoplastische Material einen , niedrigeren Schmelzpunkt als der des schmiermittelhaltigen thermoplastischen Materials. \
Das auf die Oberfläche des PC-Stahls zuvor geschichtete Kunststoffmaterial gehört zu den oleophoben thermoplastischen oder wärmehärtenden Materialien, mit der Eigenschaft, im Schmiermittel enthaltenden thermoplastischen auf die Oberfläche des Kunststoffmaterials aufzugebenden Material nicht
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zu schmelzen und am Schmiermittel enthaltenden thermoplar . stischen Material nicht anzuhaften. Solche Kunststoffmaterialieri sind aus der Gruppe der Thermoplaste, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol,- Polyacetal und Polyamid und aus der Gruppe der wärmehärtenden Harze, beispielsweise Phenolharz, ausgewählt.
Wird Polyacetal als schmiermittelhaltiges thermoplastisches Material verwendet, so kann das Kunststoffmaterial 'Polyamid sein. Auch ist die umgekehrte Anordnung möglich. Wird Polyacetal als schmiermittelhaltiges thermoplastisches Material verwendet, kann Phenolharz, als auf die Oberfläche des PC-Stahis zuvor aufgegebenes Kunststoffmaterial einge-* setzt werden.
Der bei der Erfindung verwendete PC-Stahl umfasst PC-Stahldraht und PC-Stahlstangen.
Herstellungsverfahren für das bei der Erfindung verwende-t e schmiermittelhaltige thermoplastische Material sind wie folgt:
1. Bei Verwendung von Polyäthylen als oleophiles thermoplastisches Material werden Polyäthylenkügelchen erwärmt -und mit 5 bis 15 Gew.$ Schmiermittel gleich- ■ förmig vermiscAt, so dass nichtklebrige Küge.lchen^ aus. einem das Schmiermittel enthaltenden Formmaterial gebildet werden.
2. Bei Verwendung von Polyacetal oder Polyamid als
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oleophobes thermoplastisches Material wird nach einem Verfahren, das Formmaterial aus Polyacetal- oder Polyamidpulver mit einer überschüssigen Schmiermittelmenge vermischt, auf eine Temperatur nicht unter dem Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials erhitzt, und stehen bzw. abkühlen gelassen, wodurch sich das geschmolzene Kunststoffmaterial im Schmiermittel absetzt und erstarrt. Die Peststoffmasse wird gemahlen, um ein gewünschtes Formmaterial zu erhalten.
Dieses Verfahren ist in der GBtPS 1 237 591 beschrieben.
Nach einem anderen Verfahren wird das Polyacetal- oder Polyamidpulver mit einer bestimmten Schmiermittelmenge vermischt, um eine gleichmässige Schmiermittelbe schichtung um das Pulver zu erhalten; danach erfolgt eine Aufschmelzung, Knetung und Extrusion des beschichteten Pulvers , so dass im wesentlichen gleichmässig das Schmiermittel im Pulver in Form von disktreten Partikeln dispergiert.
Damit erhält man das gewünschte schtniermittelhaltige Material. (Dieses Verfahren ist Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung.)
Das Verfahren zum Beschichten des PC-Stahls mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material läuft wie folgt ab:
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a) Die Beschichtung des PC-Stahls mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material erfolgt durch eine Extrusionsmaschine mit einem Umlenkwerkzeug.
Das schmiermittelhaltige thermoplastische Material wird dem Heizzylinder der Extrusionsmaschine zugeführt, wobei, die bestimmten Temperaturgradienten gesteuert werden. Dagegen wird der PC-Stahl dem^Umlenk-' werkzeug am Ende des Heizzylinders zugeführt, so dass er mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtet wird« Dabei bildet sich automatisch zwischen der Oberfläche des PC-Stahls und der schmiermittelhaltigen thermoplastischen BescMc htungslage eine sehr dünne Ölschicht, wobei das Schmiermittel gleichmässig im oleophoben thermoplastischen Material in Form von diskreten feinen Partikeln dispergiert ist.
b) Die Beschichtung kann in ähnlicher Form bei Verwendung von PC-Stahlsbangs oder -draht erfolgen, die oder der mit dem Kunststoffmaterial vorbeschichtet wurde. Auch hierbei bildet sich automatisch eine sehr dünne Schmiermittelschicht zwischen dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material und der Kunststofflage, die zuvor auf die Oberfläche der PC-Stahlstange oder -drahtes aufgegeben wurde.
c) Die Beschichtung kann in ähnlicher Weise durch Doppelbeschichtung mit dem Kunststoffmaterial, der PC-Stahlstsnge oder -draht aufgebracht werden, wobei die Stan®oder der Draht mit. dem schmiermittelhaltigen, thermo-
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plastischen Material zuvor umgeben wurde.
Die mit der Erfindung erzielten Wirkungen werden nachfolgend erklärt:
1. Wird das oleophobe thermoplastische Material mit 3 bis 15 Gew.% Schmiermittel verwendet, so wird' festgestellt, dass die Dicke der automatisch gebilde-. ten Schmiermittelschicht Werte zwischen einigen Ai bis etwa 10/U annimmt und dass die Schmiermittelschicht in diesem Zustand über längere Zeitdauern gehalten wird, ohne vom oleophoben thermoplastischen Material absorbiert zu werden. Viährend dieser Zeit erfolgt keine Beeinträchtigung des Stahlmaterials, so dass eine überragende antikorrosive Eigenschaft des PC-Stahls und die Gleitwirkung zwischen der PC-Stahlstange oder dem Draht und der schmiermlttelhaltigen oleophoben thermoplastischen, auf der Oberfläche des PC-Stahls ausgebildeten Lage selbst dann erzielt wird, wenn die Schrniermittelschicht nur bis etwa 10/U reicht.
Sofern der mit dem Kunststoffmaterial zuvor überzogene PC-Stahl nach dem erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt wird, kann die antikorrosive Eigenschaft weiter erhöht werden, da der PC-Stahl mit der Innenschicht aus dem Kunststoffmaterial/ der dünnen Schmiermittelzwischenschicht und der äusseren Lage aus schmiermittelhaltigem oleophobem thermoplastischen Material bedeckt ist. Desweiteren wird die Gleitwirkung zwischen dem Kunststoffmaterial und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen
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Material erzielt, wenn die PC-Stahlstange oder der Draht gestreckt werden, da die Dehnung des Kunststoffmaterials derjenigen der Stange oder Draht aus PC-Stahl folgt. Die sehr dünne Schmiermittelschicht ist zwischen der Lage aus dem Kunststoffmaterial und der Lage aus dem schmiermittelhaltlgen thermoplastischen Material ausgebildet.
2« Bei Verwendung des oleophilen thermoplastischen Materials würde festgestellt, dass die Dicke der auf der Oberfläche des PC-Stahls ausgebildeten Schmiermittellage Vierte von weniger als 1/10 der Schmiermittellage erreicht,. die bei Verwendung des oleophoben thermoplastischen Materials vorliegen, da der grösste Teil der Schmiermittellage vom auf der Oberfläche des PC-Stahls' angeordneten oleophilen thermoplastischen Material absorbiert wird.
5· Sofern die PC-Stahlstange oder der -draht, die zuvor mit dem schrniermittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtet wurden, weiter mit dem Kunststoffmaterial beschichtet werden, bildet sich die sehr dünne Schmiermittelschicht zwischen dem PC-Stahl und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material. Die Gleitwirkung zwischen dem PC-Stahl und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material wird somit erzielt. Die sehr dünne Schmiermittelschicht ist nicht zwischen dem Kun^tstoffmaterial und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material ausgebildet und eine starke -.Haftung zwischen diesen wird nicht erreicht, Die Doppelbeschichtung der PC-Stahlstange oder.des
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-drahtes mit äem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material und dem Kunststoffmaterial führt zu überragenden Antikorrosionseigensöhaften und ermöglicht den Einsatz von PC-Stahlbeton-Bauwerken im Meer.
Wie zuvor erwähnt, liegt die Hauptwirkung der Erfindung in der Antikorrosionseigenschaft und im Gleiteffekt, welche aufgrund der dünnen Schmiermittelschicht entsteht, die sich automatische während des- Beschichtens des PC-Stahls nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausbildet.
Die Antikorrosionseigenschaft wurdeanhand von Vergleichsversuchen bewiesen, bei denen das Wachstum von Rost auf der Oberfläche von PC-Stahlproben beobachtet wurde. Bei diesen Proben handelte es sich um entölten PC-Stahl und einem solchen, bei dem die Beschichtung aus schmiermittelhaltigern thermoplastischen Material entfernt wurde. Die Proben wurden alsdann eine Woche lang Luft ausgesetzt.
Aus den Versuchen ergab sich, dass das Rostwachstum erheblich beim letztgenannten PC-Stahl gegenüber dem ersteren aufgrund der dünnen auf der Oberfläche ausgebildeten ölschicht verhindert wurde.
Die Gleitwirkung wurde durch nachfolgend beschriebene Versuche nachgeiwesen.
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13SiI)
Beispiel 1
Als Formmaterial für das oleophobe thermoplastische, auf die Oberfläche der PC-Stahlstange aufzugebende Material wurde Aeetalcopolymerpulver verwendet, das unter dem Namen "Celcon" durch die Celanese Corporation USA, vertrieben wird.
Das 5 Gew.% SAE Nr. ^O enthaltende und nach dem zuvor genannten Verfahren hergestellte Acetalpulver wurde der Extrusionsmaschine zugeführt, wobei die Einlauf-Bruck-Mätering- und Düsenabschnitte des HeizZylinders der Maschine bei Temperaturen von 70°C, 150°C, 1800C bzw. 1800C gehalten wurden. Die PC-Stahlstange mit einem Durchmesser von_6.5 Mn wurde dem an der Formmaschine befestigten Umlenkwerkzeug mit einer Geschwindigkeit von 10 m/Min, zugeführt. Dabei erfolgte eine Beschic htung der Oberfläche der PC-Stahlstange mit dem schmiermittelhaltigen Polyacetalchrompolymer in einer Schichtdicke von 0.7 Rim.
Die sehr dünne Schmiermittelschicht bildete sich automatisch auf der Oberfläche der PC-Stahlstange;. während der zuvor erwähnten Kunststoffbeschichtung und erreichte eine Dicke von 0.00J5 ram. Ferner wurde durch polarisationsmikroskopische Untersuchungen festgestellt, dass die feinen diskreten Schmiermittelpartikel in der Acetaleopolymerbeschichtungslage gleichmässig verteilt waren.
Beispiel 2
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde unter Verwendung
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von Acetalcopolymer mit 5 Gew.fo SAE Nr. ^O Maschinenöl wiederholt.
Aus Gewichtsberechnungen der dünnen Schmiermittelschiohfc wurde festgestellt, dass die dünne Schmiermittelschicht bis zu einer Dicke von 0.005 mm reichte.
Beispiel
Das Verfahren"gemäss Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines Acetal copolymers mit 9 Gew.# SAE Nrv 30 Maschinenöl wiederholt« Die dünne Schmiermittelschicht reichte bis zu einer Dicke von 0.008mm.
Beispiel
Das Verfahren nach Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines Acetaleopolymerpulvers "Celcon" wiederholt, ohne dass das Pulver irgend ein schmierendes öl enthielt.
Beispiel 5
Als Formmaterial für die oleophile thermoplastische Ober*· flächenbeschichtung der PC-Stahlstange wurden Kügelchen aus Polyäthylen hoher Dichte verwendet. Diese sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Alathon (Du pont de Nemours Co..), Alkathene (imperial Chemical Industries Ltd.) und Hostalen
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(Farbwerke Hoechst AG) erhältlich« Das^schmiermittelhaltige Formmaterial wurde durch Vermischen der Polyäthylenkügelchen mit 3 Gew.^ SAE Nr. 30 Maschinenöl präpariert, wobei das Schmiermittel bei einer Temperatur von 10O0C in die Kügelchen eindrang.
Das so erhaltene Formmaterial \cirde der Extrusionsmas chine zugeführt, deren Heizzylindertemperatur bei. 2100C lag. Die PC-Stählstange mit einem Durchmesser von 6.5 mm wurde dem an der Formmaschine befestigten Umlenkwerkzeug mit einer Geschwindigkeit von 10 m/Min, zugeführt.
Die Beschichtungslage aus schmiermittelhal tigern olecphilem thermoplastischen Material reichte bis zu einer Dicke "ve*. 0.7 mm. Die Dicke der Schmiermittelschicht konnte nicht gemessen werden.
Beispiel 6 *
Das Verfahren nach Beispiel 5 wurde unter Verwendung von Polyäthylenkuge1chen mit.9 Gew.$ SAE Nr. JG Maschinenöl wiederholt.
Aus Gewichtsberechnungen der dünnen Schmifennittelschicht konnte festgestellt werden,dass die Schmiermittelschicht eine Dicke von 0.0002 mm annehmen kann.
Beispiel 7
Das Verfahren nach Beispiel 5 wurde unter Vervrendung von
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Polyäthylenkttgelchen mit 15 Gewofo SAE Mr0 JO Maschinen» öl wiederholte
Aus Gewichtsbere'chnungen konnte ermittelt werden., dass die Schmiermittelschicht eine Dicke von O0OOO3 mm errei= chen kannο
Beispiel 8 ^ -..'..,
Das Verfahren nach Beispiel 5 wurde unter Verwendung von kein Schmiermittel enthaltenden Polyäthylenkügelchen als Formmaterial wiederholt a
Die Gleitversuche an dem erfindungsgemässen Stahlmaterial wurden wie folgt durchgeführt:
Es wurden Probestücke Nr. 1 bis 8 in Längen von 200 mm von der PC-Stahlstange abgeschnitten^ die mit dem schmiermittelhaltigen und nach den Verfahren geraäss Beispielen bis 8 hergestellten thermoplastischen Material bedeckt war. Die Beschichtung wurde in Längen von 50 mm an beiden Enden der Teststücke abgestreifte Der nichtfreigelegte, mit dem thermoplastischen Material auf eine Länge von 100 mm bedeckte Teil wurde alsdann in Beton eingebettet und der Beton erstarren gelassene
Die Abzugversuche an dea Stahlstangen der Proben 1 bis 8 wurden mit einer Amsler Universal-Werkstöffprüfmaschine vorgenommen«
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Nachfolgende Versuchsergebnisse wurden erzielt:
Probe
Nr4 		Schmier
mittel
menge
(Gew.$)		 Statische
Reibungs
kraft (kg)		 kinetische
Reibungs
kraft (kg)		 Bemer
kung
1
2
3
4		 3
5
9
O		 60
60
55
800		 40'
4o
35
54o		 *
Acetal-
coplymer		 5
6,
7 ;
8		 3
. 9
15
0		 115
74
53
744		 90
48
32
390		 *
Polyäthy
len
Bemerkung; * Zwischen dem PC-Stahl und der Beschichtungslage aus
schmiermittelhaltigern thermoplastischem Material trat Gleiten ein . "
Zwischen der Beschichtungslage aus schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material und. dem Beton .trat kein Gleiten ein.
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.18- 1352610
Die statische Reibungskraft bedeutet die maximale Abzugskraft zu Beginn des gleitens.
Unter der kinetischen Reibungskraft ist die minimale Abzugskraft während des Gleitens zu verstehen.
Aus den in der Tabelle dargestellten Versuchsergebnissen folgt, dass die Reibungskraft zwischen dem PC-Stahl und dem kein Schmiermittel enthaltendem thermoplastischen Material bemerkenswert grosser ist, als die Reibungskraft zwischen dem PC-Stahl und dem Schmiermittel enthaltenden thermoplastischen Material, wobei dies sowohl für oleophiles als auch oleophobes thermoplastisches Material zutrifft.
Ferner wurde festgestellt, dass dieBeträge der Reibungskraft nicht wesentlich mit der Schmiermittelmenge im oleo-ρ hoben thermoplastischen Material, wie beispielsweise Acet alpolymer, verändert werden. Demgegenüber werden sie beim oleophilen thermoplastischen Material, wie beispielsweise Polyäthylen hoher Dichte, sehr deutlich von der.Schmiermittel· menge beeinflusst.
Aus den Versuchsergebnissen ist zu schliessen, dass das Gleiten infolge der dünnen automatisch auf der Oberfläche der PC-Stahlstange ausgebildeten Schmiermittelschicht erfolgt und dass die dünne gleitbegünstigende Schmiermittelschicht sich leicht im schmiermittelhaltigen oleophoben thermoplastischen Material ausbildet, während es schwierig ist, die dünne Schicht bei Schmiermittel enthaltendem oleophilen thermoplastischen Material zu bekommen.
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Die Reibungskraft des Schmiermittel enthaltenden oleophi= len thermoplastischen Materials verringert sich auf die des Schmiermittels selbst a wenn das thermoplastische Material eine beträchtliche Schmiermittelmenge aufweisto
Enthält das thermoplastische Material kein Schmiermittel konnte zwischen der PC-Stahlstange und der Beschichtung aus thermoplastischem Material gemäss Proben Nr0 4 und 8 kein Gleiten festgestellt werdeno Dagegen erfolgte ein Gleiten zwischen dem Beton und dem thermoplastischen Materialo -
Daraus kann gefolgert werden., dass die Adhäsionskraft zwischen dem PC-Stahl und der Schicht aus thermoplastischem Material grosser ist als zwischen dem thermoplastischen Material und dem Beton^ sofern das thermoplastische Material kein Schmiermittel enthält und dass die zwischen der PC-Stahlstange und der Schicht aus schmiermittelhaltigern thermoplastischen Material liegende Schmiermittelschicht das Abgleiten der beiden Lagen aneinander förderto
Aus dem Versuch wurde ferner nachgewiesen., dass die Reibungskraft zwischen dem Beton und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material grosser ist als zwischen der PC-Stahlstange und dem sehiaiermittelhaltigen oleophoben und oleophilen thermoplastisclien Mater!al 0
Da das Schmiermittel im oleophilen thermoplastischen Material in Form von öisktreten Partikeln und nicht wie bei öliinprägnierten Sinterteilen folgemässig dispergiert ist,, sfurden zahlreiche Vorteile in-der Hinsicht beobachtet^
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dass die ölige an der Oberfläche des schmiermittelhaltigen oleophoben thermoplastischen Materials anhaftende Substanz sehr leicht durch ein einfaches Entölungsmittel entfernt werden kann. Auf diese V/eise ergibt sich eine feste Haftung zwischen dem schmiermittelhaltigen oleophoben thermoplastischen Material und dem Beton. Ferner wurde gefunden, dass das im schmiermittelhaltigen oleophoben thermoplastischen Material dispergierte Schmiermittel nicht leicht durch den Entölungsprozess extrahiert wird.
Obschon oleophiles thermoplastisches Material, wie Polyäthylen, in öl löslich ist oder in bemerkenswertem'Umfang Öl absorbiert, wurde befürchtet, dass zwischen dem Beton und der Schicht aus dem schmiermittelhaltigen oleophilen thermoplastischen Material keine ausreichende Adhäsionskraft erhalten,wurde. Aus den Versuchsergebnissen folgt jedoch, dass/Adhäsionskraft zwischen der Schicht aus thermoplastischem oleophilen Material und dem Beton grosser ist als die Gleitkraft zwischen dem PC-Stahl und der Schicht aus dem schmiermittelhaltigen oleophilen thermoplastischen Material, so dass zwischen dem schmiermittelhaltigen oleophilen thermoplastischen Material und der PC-Stahlstange Gleiten eintritt. Dies, ohne dass irgendeine besondere entölende Einflussnahme auf die Berührungsfläche der Schicht aus dem schmiermittelhaltigen oleophilen thermoplastischen Material eintritt. Es erfolgt jedoch eine einfache entölende Behandlung infolge beispielsweise von Wischvorgängen.
Die Versuchsergebnisse x-mrden mit Polyäthylen als oleophiles thermoplastisches Material und Polyacetal als oleophobes thermoplastisches Material er-halten.
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- pi «
Unter Verwendung von Polyvinylchlorid als oleophobes thermoplastisches Material wurden sowohl die statischen als auch kinetischen Reibungskräfte etwas grosser als bei Polyacetal, jedoch bildete sich die dünne' Schmiermittelschicht an der Oberfläche desPC-Stahls in gleicher Weise wie bei Polyacetal automatisch aus. Die mit dem anderen Polyolefin, wie beispielsweise Polypropylen, erzleiten Versuchsergebnisse entsprechen denjenigen von Polyäthylen. .,
Einer der erfindungsgemässen Wirkungen wurde im Zusammenhang mit dem Nachspannungsprozess bewiesen, bei dem die PC-Stahlstange oder der-draht mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtet wurde und innerhalb des Formrahmens angeordnet wird. Danach wurde um den Stahldraht oder die Stange in den Formrahmen Beton eingefüllt und dieser solange Abhärten gelassen/bis die vorbestimmte Festigkeit des Betons eintrat. Anschliessend wurde die Sahlstange oder der Draht zur Fixierung ihrer Enden gestreckt und erzielt, dass die Schicht aus schmiermittelhaitigem thermoplastischen, die PC-Stange oder den -ctraht bedeckenden Material innig am Beton anhaftet, was für die Umhüllung nützlich ist, und wobei sich die Streckkraft nur auf die Stahlstange oder den Draht auswirkt. Dies aufgrund des Umstandes, dass die dünne Schmiermittelschicht, die sich automatisch zwischen der PC-Stahlstange oder dem -draht und dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material bildet, ein Gleiten zwischen diesen Oberflächen ermöglicht und damit den Streckprozess glatt ablaufen lässt. Ein weiterer Vorteil wird beim Ausgiessprozess erzielt, bei dem die mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen
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Material bedeckte PC-Stahlstange oder der -Draht in die im Beton vorbereitete Umhüllung eingesetzt, gestreckt
und ausgegossen wird, da die PC-Stahlstange oder der Draht gemäss der Erfindung eine geringe Reibungskraft besitzt und damit sowohl das Einsetzen als auch das Strekoen glatt ablaufen lässt.
Demzufolge ist das PC-Stahlmaterial nach der Erfindung auf PC-Stahlstangen oder -drähte anwendbar und besitzt eine überragende Antikorrosionseigenschaft als auch einen geringen Reibungskoeffizienten zwischen dem PC-Stahl
und der Umhüllung, während es in der Umhüllung arbeitet. Das Material erfüllt weiter eine Rolle der Umhüllung, wenn der mit dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material beschichtete PC-Stahl im Beton eingebettet wird, da zwis chen der PC-Stahlstange oder dem -draht und der Lage aus schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material di e
dünne Schmiermittelschicht automatisch au sgebildet wird.
Die Erfindung beläuft sich damit auf die Vorsehung eines mit schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material bedeckten PC-Stahlmaterials, so dass zwischen dem PC-Stahl (oder dem thermoplastischen Kunststoffmaterial) und dem · schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material Gleiten eintritt.
Die Herstellung von PC-Stahl-Betonbauwerken wird durch
Verwendung des schmiermittelhaltigen thermoplastischen
Materials einfach, indem die Verwendung der Umhüllung
weggelassen werden kann.
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PC-Stahlmaterialien mit guter und beständiger-Qualität. lassen sich in einfacher Weise im Gegensatz zum Stand der Technik nach den erfindungsgemässen Verfahren, herstellen.
~ 2k -
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Steinmaterial zur Verwendung bei vorgespannten Betonbauwerken, dadurch gekennzeichnet, dass das Material einen PC-Stahl, eine Schicht aus einem schniiermittelhaltigen thermoplastischen Kunststoff und eine dünne Schmiei-mittelschicht aufweist, welch letztere automatisch zwischen dem PC-Stahl und der Schicht' aus schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material während der Beschichtung des PC-Stahls mit dera schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material gebildet ist.
    2. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses weiter eine auf die Oberfläche des PC-Stahls zuvor aufgegebene Schicht aus einem Kunststoffmaterial umfasst und dass die dünne Schmiermittelschicht automatisch zwischen der Schicht aus dem Kunststoffmaterial und der Schicht aus dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material gebildet ist.
    J5. Stahlmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses den PC-Stahl, eine innere Schicht aus dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material, eine äussere Schicht aus dem thermoplastischen Material und die dünne Schmiermittelschicht aufweist, welch letztere automatisch zwischen den PC-Stätil und der inneren Schicht gebildet ist. ■ .
    409817/0914 - 25 -.
    4. Stahlmaterial nach Anspruch. 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material oleophil oder oleophob ist.
    5. Stahlraaterial nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t , dass das oleophile thermoplastische Material ein Polyolefin ist.
    .6. Stahlmaterial nach Anspruch 4, dadurch.. gekennzeichnet, dass das oleophobe- thermoplastische Material ein Polyamid oder ein Polyacetal ist.
    J. Stehalmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chnet, dass das oleophobe oder oleophile thermoplastische, die äussere Beschichtungslage aus schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material bildende Material aus solchen Materialien ausgewählt ist, welche einen niedrigeren Schmelzpunk-t als die für die innere Schicht verwendeten thermoplastischen Materialien aufweisen.
    8. Stahlmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel öl. ist und im Bereich von 3 bis 15 Gew.^ vorliegt.
    9. Stahlmaterial nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -
    ζ e i c h η et, dass das Schmiermittel aus der Gruppe der Mineralöle, tierischen öle, pflanzlichen öle und synthetischen Öle ausgewählt wird, wobei das öl eine Flüssigkeit bei oder unterhalb des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials ist.
    ■ . " - Φ■ -
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    10. Stahlmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial aus der Gruppe der oleophoben thermoplastishen und der olecphoben wärmehärtenden Materialien ausgewählt ist.
    11. Stahlmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der PC-Stahl eine PC-Stahlstange oder ein PC-Stahldraht ist.
    12. Verfahren zur Herstellung des Stahlmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man Kügelchen aus dem schmiermittelhaltigen thermoplastischen Material einer Extrusionsformrnas chine zuführt, die EinlaufBruck^ßtering- und Düsenabschnitte des Heizzylinders der Formmaschine bei bestimmten Temperaturen hält und den PC-Stahl einem an der Formmaschine befestigten Umlenkformwerkzeug mit bestimmter Geschwindigkeit zuführt, so dass die Oberfläche des PC-Stahls mit der Schicht aus schmiermittelhaltigem thermoplastischen Material bedeckt w ird und sich zxcLschen dem PC-Stahl und der Schicht aus schmiermittelhaltigem thermoplastischem Material automatisch die dünne Schmiermittelschicht ausbildet.
    13. .Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die mit der vorbestimmten Schmierinittelmenge vorgemischten Kügelchen aus thermoplastischem Material der Extrusionsformmaschine zuführt und die Einlau&Drucfcißtering-bzw. Düsenabschnitte des Heizzylinders der Formmaschine bei bestimmten Temp eraturen hält.
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    1Λ« Verfahren nach Anspruch 12 und 1^, dadurch g e ~ k e η η ζ-e i c hn e t 3 dass mit Kunststoffra3,terial vorbesGhichteter PC-Stahl verwendet wird.
    15. Verfahren zur Herstellung von Stahlmaterial, dadurch g e k e η η ζ e i e hn e t , . dass man 'den mit der inneren Schicht aus s chmierniittelhal tigern thermoplastischen Material entsprechend der Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 beschichteten Stahl doppelt mit der ausseren Schicht aus oleophobem öder oleophilem thermoplastischem Material bedeckt s wobei letzteres einen Schmelzpunkt hat, der niedriger ,als der Schmelzpunkt des die innere Lage bildenden thermoplastischen Materials ist.
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