Стержень для армирования бетона и способ его изготовления

 

Использование: производство арматурных стержней. Сущность: стержень для армирования бетона изготовлен из композиции, включающей, мас.ч.: базальтовые нити 70,0 - 92,8; эпоксидная смола 2,61 - 18,6; дицианамид 0,01 - 0,044; диметилформамид 0,05 - 0,3; фенолформальдегидная смола 1,78 - 15,9; ацетон 0,44 - 1,83; этиловый спирт 0,44 - 1,48. Способ изготовления стержня для армирования бетона включает отжиг пучка базальтовых нитей при 100 - 105^oС, пропитку связующим при 25 - 30^oС, сушку пропитанного пучка нитей в две стадии: сначала при 90 - 100^oС, затем при 105 - 115^oС, поперечное сечение стержня формуют при нагреве по следующему режиму: при протягивании через первую и вторую фильеры при 100 - 115^oС, через третью - при 115 - 120^oС, через четвертую - при 120 - 125^oС, а отверждение осуществляют в режиме ступенчатого нагрева путем протягивания отформованного стержня через пять термокамер соответственно при температуре, ^oС: 130 - 140; 145 - 155; 160 - 170; 175 - 185; 190 - 200, со скоростью протягивания стержня 0,0069 - 0,0075 м/с с последующим естественным охлаждением. Водопоглощение стержня составляет до 0,137%, плотность 1,98 - 2,19 г/см³, пористость до 5,75%, прочность на разрыв до 1140 МПа, щелочестойкость (увеличение массы) 1,18%. 2 с. п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к арматурному стержню, используемому для армирования несущих и не несущих сборных бетонных конструкций и заменяющему металлические и деревянные детали.

Известна стеклопластиковая арматура, пропитанная полимерным связующим, используемая для армирования строительных изделий [1] Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стержень для армирования бетона, включающий базальтовые нити, пропитанные композицией из эпоксидной смолы с отвердителем аминного типа.

Способ изготовления такого стержня заключается в отжиге пучка базальтовых нитей, пропитку их связующим, сушку нитей, формование поперечного сечения стержня путем протягивания пропитанного пучка через фильеры и отверждение [2] Техническая задача заключается в создании базальтопластиковой арматуры с повышенной прочностью, водо- и щелочестойкостью, а также в упрощенной технологи изготовления стержня.

Это достигается тем, что стержень для армирования бетона, изготовленный из композиции, включающий базальтовые нити и пропиточную композицию из эпоксидной смолы с аминным отвердителем, содержит в составе пропиточной композиции дополнительно фенолформальдегидную смолу, ацетон и этиловый спирт, а в качестве аминного отвердителя дициандиамид и диметилформамид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Базальтовые нити 70,0-92,8 Эпоксидная смола 2,61-18,6 Фенолформальдегидная смола 1,78-15,9 Ацетон 0,44-1,83 Этиловый спирт 0,44-1,83 Дициандиамид 0,01-0,044 Диметилформамид 0,05-0,3 а в способе изготовления стержня для армирования бетона, включающем отжиг пучка базальтовых нитей, пропитку их связующим, сушку, формование поперечного сечения стержня путем протягивания пропитанного пучка через фильеры и отверждение, отжиг пучка базальтовых нитей осуществляют при температуре 100-105^оС, а пропитку связующим при температуре 25-30^оС, сушку пропитанного пучка нитей производят в две стадии, сначала при 90-100^оС, затем при 105-115^оС, поперечное сечение стержня формуют при нагреве последующему режиму: при протягивании пучка через первую и вторую фильеры при температуре 100-115^оС, через третью 115-120^оС, через четвертую 120-125^оС, а отверждение осуществляют в режиме ступенчатого нагрева путем протягивания отформованного стержня через пять термокамер соответственно при температурах, ^оС: 130-140; 145-155; 160-170; 175-185; 190-200, со скоростью протягивания стержня 0,0069-0,0075 м/с с последующим естественным охлаждением.

Введение в полимерное связующее фенолформальдегидной смолы и растворителей позволит значительно снизить вязкость связующего, т.е. повысить степень пропитки пучка базальтовых нитей, в результате подбора соотношения компонентов связующего с растворителями и отвердителями увеличить количество нитей в стержне, обеспечивающих прочность.

Кроме того, высокая степень пропитки позволяет снизить степень полимеризации и уменьшить время изготовления стержня, при этом улучшить свойства стержня.

Способ изготовления стержня осуществляют следующим образом.

Бабины с ровингом из базальтовых нитей устанавливают на этажерке. Ровинг натягивают и пучок нитей пропускают через камеру отжига с температурой 100-105^оС для частичного удаления замасливателя и влаги с ровинга. При этой температуре в течение 10 мин выжигается достаточное количество замасливателя, обеспечивающего оптимальную степень последующей пропитки связующим. После чего пучок нитей пропускают через пропиточную ванну, в которую предварительно дозируют связующее: эпоксидную смолу 1000 г и фенолформальдегидную смолу (бакелитовый лак) 780 г,
добавляют растворители: ацетон 125 мл и этиловый спирт 125 мл,
и отвердители: дициандиамид 3 г и диметилформамид 15 мл, перемешивают при температуре 25-30^оС, которую поддерживают во время пропитки пучка нитей. На выходе из камеры пропитанный ровинг пропускают через отжимное устройство и направляют на сушку, которую осуществляют в две стадии, сначала при температуре 90-100^оС, затем 105-115^оС, в процессе которой начинается полимеризация.

После сушки формуют поперечное сечение, пропуская пучок нитей через последовательно установленные четыре обогреваемые фильеры. При этом на первой и второй фильере температуру поддерживают 100-115^оС, на третьей 115-120^оС, на четвертой 120-125^оС. В процессе формования удаляются излишки связующего и происходит уплотнение пропитанного пучка. Такой режим формования обеспечивает высокое качество структур композиционного материала стержня, его плотность, водонепроницаемость и прочность. Далее отформованные стержни поступают в последовательно установленные пять термокамер, где происходит окончательная полимеризация.

Отверждение осуществляют по следующему режиму, ^оС:
в первой камере
при температуре 130-140
во второй 145-155
в третьей 160-170
в четвертой 175-185
в пятой 190-200 с последующим естественным охлаждением.

Примеры составов связующего и количества нитей в пучке приведены в табл. 1.

Используют следующие материалы:
Нити базальтовые ТУ 21 УССР
Эпоксидная смола
ЭД-20 ГОСТ 10587-84
Фенолформальдегид-
ная смола (бакелито-
вый лак) ГОСТ 901-78
Растворители:
Ацетон ГОСТ 2768-84
Этиловый спирт ГОСТ 18300-87
Отвердители:
Дициандиамид ГОСТ 6988-73
Диметилформамид ГОСТ 20289-74
Проведены испытания стержней, изготовленных по следующему режиму:
Скорость протяжки 0,007 м/с
Температура отжига 100^оС
Температура пропитки 30^оС
Сушка 90^оС 7 мин
105^оС 7 мин
Формование:
1 фильера 100^оС
II фильера 110^оС
III фильера 115^оС
IV фильера 120^оС
Отверждение:
I камера 130^оС
II камера 150^оС
III камера 160^оС
IV камера 180^оС
V камера 200^оС
Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из таблицы, несмотря на низкую степень полимеризации связующего, его состав позволяет повысить степень пропитки и за счет этого повысить прочность арматуры, щелочестойкость и водонепроницаемость.

Упрощается технология изготовления за счет снижения температур отверждения и увеличивается производительность линии.

Температурный режим изготовления стержня выбран из следующих соображений: при пропитке при температуре выше 30^оС происходит частичная полимеризация. При полимеризации выбран ступенчатый нагрев, подобранный режим которого обеспечивает равномерную последовательную полимеризацию по сечению стержня, нарушение которого ведет к нарушению структуры и ухудшению свойств.

Формула изобретения

1. Стержень для армирования бетона, изготовленный из композиции, включающей базальтовые нити и пропиточную композицию из эпоксидной смолы с аминным отвердителем, отличающийся тем, что пропиточная композиция содержит дополнительно фенолформальдегидную смолу, ацетон и этиловый спирт, а в качестве аминного отвердителя дициандиамид и диметилформамид при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Базальтовые нити 70,0 92,0
Эпоксидная смола 2,61 18,6
Дициандиамид 0,01 0,044
Диметилформамид 0,05 0,3
Фенолформальдегидная смола 1,78 15,9
Ацетон 0,44 1,83
Этиловый спирт 0,44 1,83
2. Способ изготовления стержня для армирования бетона, включающий отжиг пучка базальтовых нитей, пропитку их связующим, сушку, формование поперечного сечения стержня путем протягивания пропитанного пучка через фильеры и отверждение, отличающийся тем, что отжиг пучка базальтовых нитей осуществляют при 100 105^oС, а пропитку связующим при 25 30^oС, сушку пропитанного пучка нитей производят в две стадии, сначала при 90 - 100^oС, затем при 105 115^oС, поперечное сечение стержня формуют при нагреве по следующему режиму: при протягивании пучка через первую и вторую фильеры при 100 115^oС, через третью 115 120^oС, через четвертую 120 125^oС, а отверждение осуществляют в режиме ступенчатого нагрева путем протягивания отформованного стержня через пять термокамер соответственно при температурах, ^oС: 130 140, 145 155, 160 170, 175 185, 190 200, со скоростью протягивания стержня 0,0069 0,0075 м/с с последующим естественным охлаждением.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2