Стержень для армирования бетона и способ его изготовления

 

Изобретение относится к арматурным элементам для армирования бетонных строительных конструкций и позволяет повысить их кислото - и щелочестойкости. Стержень для армирования бетона изготовлен из пучка базальтовых нитей, скрепленных полимерным связующим, образованным из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мае.ч.: базальтовые нити 40,5-69,2; смола эпоксидная ЭД20 9-10; отвердитель - изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид 6-7, ускоритель УП- 606/2 0,3-0,4. При изготовлении стержня базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при 150-200°С, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне при 30-50°С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения соответственно при температурах, °С.78-82, 140-150, 158-162, 170-174, 178- 180,169-172, 133-140,50-60 При этом формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство, через фильеру, установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеры, установленные после первой термокамеры до и после оплеточного устройства. Скорость протягивания стержня составляет 0,0075- 0,0083 м/с, а время полимеризации 867-960 с 2с и 2 з п. ф-лы, 1 табл. со 4 О Ю О СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 04 С 5/07

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0

1С1 (,Д (21) 4765786/33 (22) 07.12.89 (46) 15,09,92. Бюл, М 34 (71) Днепропетровский индустриальный институт им. М.И. Арсеничева (72) С,X. Авраменко, Л.Г. Асланова, И.Е. Евгеньев, В.Е, Карпанова, И,И. Коканов, А,Л. Левченко, Л.Г. Недобор, В.А. Семченко и С.Ф. Ткачук (56) Патент Ф РГ N 3703974, кл. Е 04 С 5/07, о публ и к. 1988. (54) СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОНА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к арматурным элементам для армирования бетонных строительных конструкций и позволяет повысить их кислотп — и щелочестойкости, Стержень для армирования бетона изготовлен из пучка базальтовых нитей, скрепленных полимерным связующим, образованным из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мас,ч,: базальтовые нити 40,5 — 69,2; смола эпоксидная ЭДИзобретение относится к арматурным элементам для армирования бетонных строительных конструкций и может быть использовано в несущих и ненесущих сборных армированных бетонных конструкциях как конструкционный материал для замены металлических и деревянных изделий, Известен стержень из стали для армирования бетона, Недостатком этого стержня является сложность конструкции, направленной на улучшение коррозионной. Ы 1 761903 А1

20 9 — 10; отвердитель — изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид 6 — 7; ускоритель УП606/2 0,3 — 0,4. При изготовлении стержня базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при

150 — 200 С, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне при 30 — 50 С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения соответственно при температурах, С; 78-82, 140-150, 158-162, 170-174, 178—

180, 169 — 172, 133 — 140, 50 — 60. При этом формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство, через фильеру, установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеры, установленные после первой термокамеры до и после оплеточного устройства. Скорость протягивания стержня составляет 0,0075—

0,0083 м/с, а время полимеризации 867 — 960 с. 2 с. и 2 з,п. ф-лы, 1 табл. стойкости, и сложность способа изготовления.

Известен также стержень из армированной стали класса А-1 — А-IV, круглый, гладкий или периодического профиля, предназначенный для армирования обычных и предварительно напряженных железобетонных конструкций. Способ изготовления таких стержней s зависимости от назначения бывает горячекатанный и холоднотянутый.

1761903

Недостатками указанных стержней являются сравнительно низкая прочность на растяжение, низкая коррозионная стойкость в агрессивных средах, высокий удельный вес, низкая стойкость к блуждающему электрическому току. Основным недостатком способа изготовления стержней из арматурной стали является отсутствие гибкости в технологии их получения, энергои материалоемкость, большие трудовые и капитальные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является стержень для армирования бетона, выполненный из волокнистого наполнителя, скрепленного отвержденным полимерным связующим. В качестве волокнистого наполнителя используется стекловолокно, в качестве связующего — смесь эпоксидной и феноло-формальдегидной смол с добавками растворителей, ускорителя и отвердителя. Способ изготовления указанного стержня состоит в подготовке стекложгута, пропитке его полимерным связующим, удалении летучих компонентов связующего, формовании поперечного профиля арматурного стержня, отверждения стеклопластика и его охлаждении. Недостатки указанного стержня заключаются в относительно низкой стойкости в кислой и щелочной среде и сравнительно высокой стоимости. К недостаткам способа получения стержней из стеклопластика можно отнести сложность технологии, связанную с использованием в процессе приготовления связующего растворителей, которые должны быть удалены из полимерной композиции, а также сложность получения самого стекловолокна, Цель изобретения — повышение кислото- и щелочестойкости стержней для армирования бетона.

Это достигается тем, что в стержне для армирования бетона, изготовленного из волокнистого наполнителя, склеенного полимерным связующим, волокнистый наполнитель выполнен из пучка базальтовых нитей, а полимерное связующее образовано из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мас.ч.:

Базальтовые нити 40,5 — 69,2

Смола эпоксидная

ЭД-20 9,0 — 10,0

Отвердител ь — изометилтетра гидрофталиевый ангидрид 6,0-7,0

Ускоритель УП-606/2 0,3 — 0,4

В способе изготовления стержня для армирования бетона, включающем пропитку пучка базальтовых нитей эпоксидным

55 связующим, формование поперечного профиля стержня и полимеризацию связующего в термокамерах, базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при 150 — 200 С, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне при 30-50 С, а отверждение стержня производят при прохождении

его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения соответственно при температурах, С: 78 — 82, 140 — 150, 158 — 162, 170 — 175, 178 — 180, 169—

172, 133 — 140, 50 — 60. При этом формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство, через фильеру, установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеры, установленные после первой термокамеры до и после оплеточного устройства. Скорость протягива ния стержня соста ел я ет 0,0075-0,0083 м/с, а время полимеризации 867 — 960 с, Характеристика получаемых стержней по данному техническому решению и способ их получения приведены в примерах.

Пример 1. Бобины с ровингом из базальтовых нитей устанавливают на этажерке.

Для получения диаметра стержня 5 — 6 мм и степени наполнения не менее 70 — 807, число бобин должно быть 113 — 116 шт. в зависимости от толщины отдельных нитей, Ровинг натягивают и пропускают со скоростьк

0,0075 м/с через камеру обжига при 200 С где происходит частичное удаление парафи. нового замасливателя. В пропиточную ванну дозируют 2,5 кг связующего, в том числе

1,45 кг эпоксидной смолы ЭД-20, 0,98 к! изо-метилтетрагидрофталиевого ан гидрид; и 0,06 кг ускорителя УП-606/2, тщательнс перемешивают до равномерного распреде ления компонентов при 30 С. Базальтовыми ровинг пропускают через обогреваемук ванну, при этом следят за равномерныв распределением связующего между базаль товым ровингом. На выходе из ванны нит пропускают через отжимное устройство, гд снимается часть связующего и по лотку воз вращается в пропиточную ванну, Далее про питанные связующим нити направляю. через фильеру в первую термокамеру, гд поддерживают температуру 78 С. Посл первой термокамеры стержень пропускаю через фильеру, оплеточное устройство основа через фильеру. Оплетку осуществля ют базальтовой ниткой с шагом оплетки 2 —: мм, Натяжение оплеточной нити регулиру ют с расчетом исключения пережатия стер жня и обеспечения его заданного размера

1761903

27О/

0,34

0,96

100 С

0,33

0,74

На второй и третьей фильерах снимают остаточное избыточное связующее и стержень протягивают через вторую — восьмую термокамеры, поддерживая в каждой соответствующую температуру, С: I I — 140, I IIâ

158, Г, — 170, Ч вЂ” 180, У! — 169, II — 133, III — 52.

Время нахождения стержня в зоне нагревания — 960 с.

Характеристика физических и химических свойств полученного арматурного стержня из трех замеров:

Диаметр стержня 5,3 мм

Плотность 1,69 г/см з

Количество связующего

Количество наполнителя 73%

Водопоглощение при комнатной температуре через 1 сут через 2 мес

Водопоглощение при через 1 ч через 6 ч

Степень полимеризации 82,3 о

Предел прочности на растяжение . 10601 кгс/см

Влияние отклонений режимов получения базальтопластиковых стержней приведено в таблице.

Как видно из данных, приведенных в примере и в таблице, выбранный композиционный состав стержня и способ получения обеспечивают значительно лучшие его характеристики (по сравнению с металлической арматурой) по плотности, прочности и другим характеристикам, приведенным выше. Изменение отдельных технологических режимов способа получения оказывает определенное влияние на свойства стержня и ухудшает его характеристики.

Формула изобретения

1. Стержень для армирования бетона, выполненный из волокнистого наполните9 — 10 ля, скрепленного отвержденным полимерным связующим, отл и чающий ся тем, что, с целью повышения его кислото- и щелочестойкости, волокнистый наполнитель

5 выполнен из пучка базальтовых нитей, а полимерное связующее образовано из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем при соотношении компонентов, мас.ч.:

10 Базальтовые нити 40,5 — 69,2

Смола эпоксидная

ЭД-20

Отвердитель — изометилтетрагидро15 фталевый ангидрид 6-7 . Ускоритель твердения УА-606/2 0,3 — 0,4

2. Способ изготовления стержня для армирования бетона, включающий пропитку

20 пучка базальтовых нитей эпоксидным связующим, формование поперечного профиля стержня и полимеризацию связующего в термокамерах, отличающийся тем, что, с целью повышения кислото- и щелоче25 стойкости стержня, базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при 150 — 200 С, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне при 30 — 50 С, а отверждение стержня

30 производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения соответственно при температурах, С: 78-82, 140-150, 158-162, 170 †1, 178 †1, 169 †1, 133 †1, 50 — 60.

35 3. Способпоп.2,отличающийся тем, что формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство, через фильеру, 40 установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеры, установленные после первой термокамеры до и после оплеточного устройства.

4. Способпо п.3, отл и чаю щи йся тем, что скорость протягивания стержня со45 ставляет 0,0075 — 0,0083 м/с, а время полимеризации — 867-960 с.

1761903

Свойства пол ченных сте жней

Примечание диаметр стержня, мм

81,7

27,2

1,73

Температура в камере обжига нити

150 С

9500

Внешних изменений на стержне нет

5,35

5,2 — 6,25 84,3

7285

2,09

Температура в 1 термокамере 110ОС

41,0

Скорость протяжки стержня 0,01 м/с

5,0- 6,1

33,0

1,99

79,0

8120

Нарушается профиль стержня

7860

40,5

2,10

62,0

Нарушается профиль стержня

5,4

8100

37,8

2,01

5,4 не определялась

10400

Температура в термокамере

У вЂ” 200 С

29,5

1,75

54 не определялась

8700

27,3

1,71

5,27

82,1

Саста вител ь Г. Афиногенова

Техред М.Моргентал Корректор Н, Слободяник

Редактор

Заказ 3240 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Примерный параметр процесса получения стержня при сохранении остальных в пределах предложенных

Соотношение компонентов связующего:

ЭД-20 — 12, отвердител ь-6 ускоритель-0,3

Температуры в термокамерах:

П-120 С, УЦ вЂ” 120OC

Температуры в термо камерах:

УП - 170OC

УШ-80 С прочность на растяжение, кгс/см количество связующего в

ЯБПА, % плотность стержня, г/см степень полимеризации связующего, %

На стержне наплывы связующего, неравномерное смачивание нити

Нарушается профиль нити ровинга плохо пропитаны связующим

Экономически нецелесообразно, с увеличением температуры может меняться кристал. решетка нити

Нарушается профиль стержня, прочность неравномерна на различных частках