Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИТНЫЙ АРМАТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам дисперсного армирования бетонов и асфальтобетонов. Дисперсное армирование необходимо для устранения трещинообразований бетонных строительных конструкций.

Известна арматура для дисперсного армирования бетонных изделий по патенту РФ №2030530 (опубл. 10.03.1995), содержащая равномерно распределенные в бетоне элементы в виде цилиндрических и конических спиралей из полимерных материалов и стеклопластика.

Недостатком данной арматуры является склонность к зацепам и комкованию, что неблагоприятно сказывается на прочностных свойствах бетонных конструкций.

Известна арматура для дисперсного армирования бетонных изделий, приведенная в описании к а.с. №1373777 (опубл. 15.02.1988), выполненная из секторных отрезков нитевидных материалов, пропитанных пластификатором.

Недостатком данной арматуры является склонность к зацепам и комкованию, что неблагоприятно сказывается на прочностных свойствах бетонных конструкций.

Известна базальтовая фибра толщиной волокна 0,1 мм для армирования пенобетонных изделий, приведенная в описании к патенту РФ №2306300 (опубл. 20.09.2007), а также базальтовая фибра с диаметром волокна 0,15 мм длиной 12 мм, предназначенная для изготовления ограждающих и облицовочных конструкций, приведенная в описании к патенту №2351562 (опубл. 10.04.2009).

Известно минеральное базальтовое волокно для армирования бетонных изделий, приведенное в описании к патенту №2194614 (опубл. 20.12.2002), диаметр и длина которого составляет соответственно 0,25-3,0 и 0,25-2000 мкн. Данный вид волокна используется для изготовления фибробетонных смесей в заводских условиях для сооружений различного назначения.

Недостатком описанных видов композитных арматурных элементов является комкование волокон минеральных фибр при перемешивании в бетонах, что приводит к ухудшению прочности строительной конструкции. Комкование обуславливается механическим сцеплением хаотично изогнутых волокон, а также электростатическими свойствами минеральных волокон.

Другим недостатком является невысокая прочность элементарных волокон, ухудшающая свойства фибробетонных изделий.

Предлагаемым изобретением решается задача создания композитных арматурных элементов для дисперсного армирования, обладающих повышенными прочностными свойствами, удобных в использовании, не подверженных комкованию.

Для достижения указанного технического результата композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона из отрезка ровинга минерального волокна по первому варианту выполнен из одного скрученного ровинга и пропитан полимерным связующим. Композитный арматурный элемент в частном случае исполнения может быть выполнен в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм, длиной не менее диаметра, а также профилированным по всей длине или части длины и пропитанным полимерным связующим в поверхностном слое.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от указанного выше известного, наиболее близкого является то, что композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона по первому варианту выполнен из одного скрученного ровинга и пропитан полимерным связующим. Композитный арматурный элемент в частном случае исполнения может быть выполнен в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм, длиной не менее диаметра, а также профилированным по всей длине или части длины и пропитанным полимерным связующим в поверхностном слое.

Для достижения указанного технического результата композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона из отрезка ровинга минерального волокна по второму варианту выполнен из двух ровингов, скрученных между собой и пропитанных полимерным связующим. Композитный арматурный элемент по второму варианту в частном случае исполнения может быть выполнен в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм, длиной не менее диаметра, а также профилированным по всей длине или части длины и пропитанным полимерным связующим в поверхностном слое. Композитный арматурный элемент по второму варианту может быть выполнен из различных минеральных волокон.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от указанного выше известного, наиболее близкого является то, что композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона по второму варианту выполнен из двух ровингов, скрученных между собой и пропитанных полимерным связующим. Композитный арматурный элемент по второму варианту в частном случае исполнения может быть выполнен в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм, длиной не менее диаметра, а также профилированным по всей длине или части длины и пропитанным полимерным связующим в поверхностном слое. Композитный арматурный элемент по второму варианту может быть выполнен из различных минеральных волокон.

Благодаря наличию этих признаков создан новый вид композитного арматурного элемента для дисперсного армирования, обладающего высокими прочностными характеристиками и не комкующегося при перемешивании в бетоне.

Композитные арматурные элементы для дисперсного армирования бетона получают методом продольной протяжки крученой нити, пропитанной эпоксидным компаундом горячей системы отверждения на основе смолы ЭД-20. После отверждения композитную нить разрезают на отрезки необходимой длины. Одновременно может быть изготовлено не менее 10 нитей. Способ получения композитных арматурных элементов прост, технологичен.

Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.

На фиг.1 показан композитный арматурный элемент.

На фиг.2 показан разрез А-А для первого варианта исполнения нити.

На фиг.3 показан разрез А-А для второго варианта исполнения нити

На фиг.4 показан композитный арматурный элемент волнообразного профиля.

На фиг.5 показан композитный арматурный элемент волнообразного профиля на части длины элемента.

Композитные арматурные элементы для дисперсного армирования бетона представляют собой нить 1 из крученого волокна (фиг.1). Нить может быть получена из кручения одного ровинга волокна - вариант 1 (фиг.2) и кручения 2-х ровингов волокон - вариант 2 (фиг.3). Для изготовления композитных арматурных элементов для дисперсного армирования бетона используют высокопрочный материал, например волокно из стекла, базальта, углерода. В случае выполнения нити из 2-х ровингов могут быть использованы минеральные волокна из различных материалов, например базальт-углерод, стекло-базальт. Ровинги волокон могут иметь различную плотность, например 50×100, 100×200 тэкс. После выполнения операции кручения волокно нити по всему сечению или по поверхности пропитывается полимерным связующим (например, эпоксидным, полиэфирным компаундом). Для повышения сцепления с бетоном профиль нити может быть выполнен волнообразным (фиг.4) или другой конфигурации по всей длине отрезка или части его длины (фиг.5). Параметры профилирования (шаг и амплитуда волны) определяются проектными требованиями.

Диаметр композитных арматурных элементов для дисперсного армирования бетона выполняют в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм при длине отрезков не менее диаметра.

Число кручений волокон определяет плотность упаковки композита и составляет от 1 до 100 кручений на 1 см длины.

Образцы композитных арматурных элементов для дисперсного армирования бетона были изготовлены на технологической линии предприятия ООО КНПО «Уральская армирующая компания», г. Пермь (www.armatura-liana.com).

Перед началом работы бобины с ровингом минеральных нитей устанавливались в шпиндели вращения и протягивались по линии через камеру отжига, пропиточную ванну, отжимное и натяжное устройство, полимеризационную камеру, тянущий узел и режущее устройство.

Пример 1

Из базальтового ровинга плотностью 110 тэкс при оборотах шпинделя 50 об/мин были изготовлены по первому варианту исполнения (фиг.2) композитные арматурные элементы для дисперсного армирования диаметром 0,2 мм.

Пример 2

Из базальтового ровинга плотностью 110 тэкс при оборотах шпинделя 50 об/мин были изготовлены по 2 варианту исполнения (фиг.3) композитные арматурные элементы для дисперсного армирования диаметром 0,35 мм.

Композитные арматурные элементы для дисперсного армирования имели характеристики:

- разрушающее напряжение при разрушении σ_в=1000 МПа

- модуль упругости при растяжении Е_р=70000 МПа.

При изготовлении бетонных образцов коэффициент армирования с использованием композитных арматурных элементов составил 4% при длине отрезков 15 мм. После разрушения образца зафиксировано равномерное распределение композитных арматурных элементов по объему, комкование фибр отсутствует. Прочность бетона составила 10-15 МПа.

Предлагаемые композитные арматурные элементы для дисперсного армирования, по сравнению с известными, имеют следующие преимущества: отсутствует склонность к зацепам и комкованию при приготовлении бетонного раствора.

Указанные свойства композитных арматурных элементов для дисперсного армирования позволяют повысить прочность и трещиностойкость фибробетонных строительных конструкций.