Результат интеллектуальной деятельности: Фибра из ПЭТ тары для полистиролбетона

Изобретение относится к области строительных материалов, а именно к пространственно-армирующим добавкам, и может быть использовано для приготовления полистиролбетона, пригодного для создания черновых стяжек пола и стеновых блоков, а также ограждающих конструкций объектов, где важно отсутствие радиопомех.

Пространственное армирование полистиролбетона фиброй из полиэтилентерефталата увеличивает стойкость бетона к растрескиванию, изгибающим и разрывным нагрузкам, позволяет получить необходимый запас прочности, сохраняя форму полистиролбетона даже при значительных деформациях, позволяя бетону работать «упруго».

Известно полиэфирное волоконо (см. патент Российской Федерации №2457290, кл. С04В 16/06, 2008 г.). В соответствии с данным изобретением в качестве микроармирующей добавки к бетону может применяться волокно, полученное из полипропилена.

Недостатком применения данной фибры является снижение термостойкости бетона до 160°С, по сравнению с полиэтилентерефталатной фиброй (240°С).

Также известно применение фибры полученной из продуктов промышленной переработки пластиковой тары (флекс) в составе фибробетона (см. статью Киянец А.В. Бетон с добавлением фибры из переработанного полиэтилентерефталата // Инженерно-строительный журнал. 2018. №8 (84). С. 109-118.).

Недостатком применения предложенной автором фибры из флекса в составе обычного бетона является снижение прочности бетона на сжатие, при незначительном увеличении прочности на растяжение при изгибе, вызванное применением фибры крупного размера без должного уровня подготовки материала.

Аналог применения фибры из ПЭТ тары в составе обычного бетона раскрыт в патентах на «Пластикофибробетон»:

- (см. патент Российской Федерации №2485068 «Пластикофибробетон» С04В 28/04, 2011 г.) Результат применения - увеличение прочности бетона на сжатие при следующем соотношении компонентов, мас. %: цемент 16,7-16,5; песок 73-75; вода 10-8; пластиковая фибра 0,3-0,5.

- (см. патент WO 1999058468 А1, кл. С04В 111/20, опубл. 18.11.1999) Результаты подобны указанным выше, при составе: цемент, песок мелкозернистый в соотношении весовых частей 1:1,43, вода в количестве 8-24 вес.%, полиэфирная фибра в количестве от 1-8 об.%.

Содержание последнего патента наиболее близко по технической сущности к предлагаемому варианту.

Техническая задача - получение полистиролбетона с применением фибры из ПЭТ тары, позволяющей существенно увеличить прочностные и эксплуатационные характеристики бетона.

Технический результат - повышение прочности на сжатие и растяжение при изгибе, сохранение приемлемого термического сопротивления и веса полистиролбетона, рециклинг тары из полиэтилентерефталата.

Анализ свойств полиэтилентерефталата, являющегося сырьем для пластиковой тары, показал широкие возможности применения данного материала в качестве фибры для полистиролбетона.

Технический результат достигается при следующем составе компонентов смеси полистиролбетона (в расчете на 1 м³): 300 кг цемента марки 500; 800 кг песка фракции 0,5; 1,1 м³ гранулированного полистирола; 200 л воды. Для равномерного наполнения смеси фиброй опытным путем было установлено, что на 1 м³ требуется от 10 до 20 кг фибры, в зависимости от параметров сечения ленты (из расчета на 1 л - количество фибры полученной из 2 бутылок объемом 0,5 л).

Для получения фибры использовалось устройство для нарезки ПЭТ бутылок на ленту толщиной от 2 до 3 мм (см. фиг. 1). Бутылка, надетая на стержень (1), закрепленный под углом 15° к основанию устройства (3), обрезанным от дна концом попадает на лезвие (2), установленное там же на регулируемых опорах (4), и, вращаясь по спирали, распускается на ленту. Толщина ленты зависит от расстояния от лезвия (2) до основания (3). Для исследования применялась фибра, толщиной от 2 до 3 мм и длиной от 18 до 30 мм. Известны аналоги такого устройства (см. патент Российской Федерации №2264914 «Способ и устройство переработки пластмассовых изделий цилиндрической формы» В29В017, 2005 г.).

После 28 суток твердения образцов, были произведены испытания на сжатие и изгиб (см. ГОСТ Р 53231-2008 "Бетоны. Правила контроля и оценки"), а также на теплопроводность (с использованием прибора ИТП МГ - 4 100). Результаты испытаний в сравнении с образцами из полистиролбетона без фибры указаны в табл. 1.

В ходе испытаний полистиролбетон с фиброй из ПЭТ тары не только выдерживал большие нагрузки в среднем до 21 кН, но и не разрушался, работая как упругий материал и возвращая свою форму после снятия нагрузки.

Полиэтилентерефталатная фибра создает микроармирующую структуру полистеролбетона, увеличивая сопротивление на сжатие и изгиб, повышая запас прочности, однако незначительно снижая термическое сопротивление материала. Применение фибры из ПЭТ тары позволяет значительно сокращать время строительства и трудозатраты, так как заменяет собой арматурные работы. Повышается коррозионная стойкость материала. Использование ПЭТ фибры повышает объем рециклинга пластиковых отходов, снижает стоимость полистиролбетонной смеси в сравнении с другими видами фибры.