Стержень для армирования бетона

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2286315:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет" ФГОУ ВПО КГАСУ (RU)

Изобретение относится к строительству, а именно к изготовлению пластиковых стержней из минеральных волокон, пропитанных связующим, которые могут использоваться в качестве арматуры строительного назначения для армирования трехслойных стеновых конструкций, монолитных железобетонных и сборных конструкций, в конструктивных элементах зданий в виде отдельных стержней, для армирования грунта оснований зданий и сооружений и т.д. Задачей изобретения является повышение огне- и теплостойкости стержня для армирования бетона, упрощение технологии его изготовления при сохранении достаточно высоких прочностных характеристик с увеличением щелочестойкости, снижение энергозатрат на термоотверждение связующего за счет значительного уменьшения температуры тепловой обработки. Поставленная задача решается тем, что стержень, полученный из волокнистого ровинга, пропитанного связующим, в качестве связующего содержит гибридное связующее, включающее полиизоцианат и натриевое жидкое стекло с модулем 2-5, при этом отверждение осуществляют по ступенчатому температурному режиму: 1 этап: 65-80°С, 2 этап: 90-100°С, протягиванием пропитанного связующим волокнистого ровинга через камеру полимеризации, при этом соотношение волокнистого ровинга и связующего равно соответственно: 65-85:15-35 мас.%. 2 табл.

Полимерное связующее определяет все основные свойства волокнистых композитов: прочность, деформативность, водо- и химическая стойкость, огне- и теплостойкость, электроизоляционные и другие характеристики.

Известен стержень для армирования бетона из стеклопластика на основе стекловолокна и смеси эпоксидных и фенолформальдегидных смол в качестве связующего с добавлением растворителей, ускорителей и отвердителя (DE 37039774, кл Е 04 С 5/07, опубликован в 1988 г.).

Недостатками данного стержня является сложность технологии изготовления ввиду наличия в связующем растворителей, которые должны быть удалены из полимерной композиции, а также низкая стойкость в кислой и щелочной средах.

Также известен стержень из стеклопластика для армирования бетона, полученный путем пропитки стекловолокнистого ровинга эпоксидной диановой смолой с изометилтетрагидрофталиевым ангидридом (Изо-МТГФА) в качестве отвердителя и триэтаноламина в качестве ускорителя отверждения (RU 2220049 С2, В 32 В 17/04, Е 0 4 С 5/07, опубликован в 2003 г.).

Температура термоотверждения связующего для данного стержня снижена до 140°С, несколько упрощена технология его производства. Стержень отличается высокими прочностными характеристиками. Однако невысока теплостойкость (90-110°С) и огнестойкость применяемого полимерного связующего.

Наиболее близким аналогом является арматурный стержень из базальтопластика, изготовленный путем пропитки базальтового ровинга полимерным связующим на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20, отвердителя Изо-МТГФА и ускорителя полимеризации УП-606/2 с последующим ступенчатым термоотверждением с подъемом температуры до 180°С (SU 1761903, кл Е 04 С 05/07, опубликован в 1992 г.).

Указанный стержень обладает высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Недостатком является сложная технология изготовления (процесс отверждения связующего) и низкая теплостойкость материала (120-130°С).

Кроме того, высока температура термоотверждения приведенных пластиков и, как следствие, значительны энергозатраты при производстве.

Задачей изобретения является повышение огне- и теплостойкости стержня для армирования бетона, упрощение технологии его изготовления при сохранении достаточно высоких прочностных характеристик с увеличением щелочестойкости.

Другой задачей является снижение энергозатрат на термоотверждение связующего за счет значительного уменьшения температуры тепловой обработки.

Результат достигается тем, что стержень для армирования бетона, полученный из волокнистого ровинга, пропитанного связующим, отличающийся тем, что в качестве связующего содержит гибридное связующее, включающее полиизоцианат и натриевое жидкое стекло с модулем 2-5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиизоцианат 40-70

Жидкое натриевое стекло (М=2-5) 30-60

а отверждение осуществляют по ступенчатому температурному режиму:

1 этап: 65-80°С,

2 этап: 90-100°С,

протягиванием пропитанного связующим волокнистого ровинга через камеру полимеризации,

при этом соотношение волокнистого ровинга и связующего равно соответственно 65-85: 15-35 мас.%.

Для получения стержня используют следующие материалы:

Базальтовый ровинг по ТУ 5952-001-13307094-04;

Полиизоцианат (ПИЦ) марки «Корундинат ПМ 50-25» согласно ТУ 2472-002-02748978-2004;

Жидкое натриевое стекло с модулем М=2-5 по ТУ 2145-014-13002578-94.

Стержень изготавливают на технологической линии, включающей ванну для связующего, формовочный узел и камеру полимеризации связующего.

Процесс производства начинается со сматывания волокнистого ровинга из шпулярника с бобинами. Бобины устанавливают на этажерке. Далее волокнистый ровинг проходит через систему натяжителей для устранения разнодлинности нитей. Сформованный в жгут волокнистый ровинг проходи через пропиточную ванну со связующим, при этом соотношение ровинга и связующего должно находиться в пределах от 65:35 до 85:15 (в мас.%). Для приготовления гибридного полимернеорганического связующего в ванну дозируют расчетное количество компонентов связующего - ПИЦа и жидкого натриевого стекла и тщательно перемешивают в течение 120-180 сек. Примеры составов гибридного полимернеорганического связующего приведены в табл.1.

Затем осуществляется горячее формование поперечного сечения стержня в формовочном узле, где расположен ряд фильер с постепенно уменьшающимися диаметрами отверстий. Обжатие арматурного стержня в последовательно установленных фильерах обеспечивает получение плотной структуры пластикового стержня. За формовочным узлом расположен обмотчик, в котором производят спиральную обвивку "сырой" заготовки стержня крученой нитью. При обмотке нить натянута с определенным усилием, благодаря чему она вдавливается в тело стержня. За счет этого арматура получает дополнительное уплотнение. Стержень, обвитый спиральной нитью, приобретает периодический профиль, который в дальнейшем обеспечивает надежное сцепление арматуры с бетоном. Шаг спиральной обвивочной нити устанавливают в пределах 2...4 мм в зависимости от диаметра арматуры. После придания арматуре периодического профиля она поступает в камеру полимеризации. Полимеризацию связующего осуществляют по ступенчатому температурному режиму:

1 этап: 65-80°С;

2 этап: 90-100°С.

Затем стержень охлаждается на открытом участке конвейера, по которому с помощью протяжного механизма направляется на пост резки арматуры на прутки требуемой длины.

Образцы готовили при соотношении волокнистого ровинга и связующего, равном 70:30 (мас.%), при этом составы связующего приведены в табл.1.

Свойства стержня для армирования бетона приведены в табл.2.

Таблица 1 Составы связующего
№ состава	Содержание компонентов, мас.%
ПИЦ	Натриевое ЖС
1	70	30
2	50	50
3	40	60

Таблица 2 Свойства стержней для армирования бетона
№ состава (связующего)*	Плотность, кг/м³	Теплостойкость по Вика, °С	Потеря массы при горении в течение 2 мин, %	Изменение массы стержня (%) после кипячения в течение 3-х часов в средах:	Остаточная прочность (%) после испытания на химстойкость (кипячение в течение 3-х часов) в
H₂O	2н.NaOH	2н.HCl	H₂O	2н.NaOH	2н.HCl
1	2120	>350	5	0,45	-2,5	-0,6	90	78	68
2	2200	>350	3	0,6	-2,3	-0,7	112	81	88
3	2250	>350	2	0,7	-2	-0,5	77	80	75
Прототип	2040	-	14	0,5	-14	-0,52	54	35	38

Как видно из табл.2, модификация изоцианатов жидкими стеклами привела к значительному увеличению огне- и теплостойкости при сохранении достаточно высоких прочностных характеристик.

Оптимальная температура отверждения разработанных связующих составляет всего 60-100°С, то есть в два раза ниже, чем у традиционных связующих для волокнистых наполнителей.

Себестоимость разработанного гибридного связующего в два раза ниже, чем у эпоксидных, винилэфирных и модифицированных эпоксидных связующих.

Также данное изобретение позволяет решить проблемы полимероемкости и стоимости, что закономерно приводит к росту конкурентоспособности.

Стержень для армирования бетона, полученный из волокнистого ровинга, пропитанного связующим, отличающийся тем, что в качестве связующего содержит гибридное связующее, вкючающее полиизоцианат и натриевое жидкое стекло с модулем 2-5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Полиизоцианат	40-70
Жидкое натриевое стекло с модулем 2-5	30-60

а отверждение осуществляют по ступенчатому температурному режиму:

1 этап: 65-80°С,

2этап:90-100°С,

протягиванием пропитанного связующим волокнистого ровинга через камеру полимеризации, при этом соотношение волокнистого ровинга и связующего равно соответственно 65-85: 15-35 мас.%.

Похожие патенты:

Теплоизоляционная композиция // 2279414

Изобретение относится к производству строительных материалов на основе полимерных композиций и может быть использовано в качестве конструкционного материала теплоизоляционных плит полифункционального назначения, например стеновых панелей, а также в качестве теплоизоляционного материала.

Клеевая композиция // 2233859

Пенополимерминеральная композиция // 2214375

Изобретение относится к тепло- и гидроизоляционным материалам, защищающим, например, стальные трубы. .

Полимерно-минеральная композиция // 2151116

Изобретение относится к полимерно-минеральным композициям, преимущественно для строительных целей, применяемым, например, при монтаже и ремонте строительных конструкций и деталей на основе цементов, бетонов и других силикатных материалов, в частности, в качестве замазок, для тепло- и гидроизоляции сооружений, резервуаров и их отдельных частей, трубопроводов и т.п.

Изоцианат- и полиолсодержащая реакционноспособная смола // 2139897

Изобретение относится к изоцианат- и полиолсодержащей реакционноспособной смоле, а также к его применению в качестве связующего для зернистого материала, предназначенного для изготовления формованных изделий с открытыми порами.

Теплогидроизоляция на основе пенополимерминеральной композиции // 2121466

Состав для получения полимербетонной изоляции // 2116272

Изобретение относится к составам для получения тепло- и гидроизоляционных материалов и может быть использовано для тепло-, гидроизоляции и для защиты от коррозии стальных подземных трубопроводов, проложенных бесканальным способом в различных грунтах, а также при канальных прокладках трубопроводов.

Композиция для покрытий // 2063938

Пенополимерная композиция // 2057097

Изобретение относится к тепло- и гидроизоляционным материалам, защищающим, например, стальные трубы. .

Способ изготовления полимербетонной изоляции // 2005731

Мраморная крошка, способ ее получения и искусственный мрамор с ее использованием // 2418756

Изобретение относится к мраморной крошке, способу ее получения и искусственному мрамору, получаемому с ее использованием

Способ получения содержащих минералы дорожных покрытий для настилов // 2479523

Изобретение относится к строительству, а именно к способу получения дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений

Искусственный мрамор со светопроницаемой и аморфной фактурой // 2543387

Настоящее изобретение относится к искусственному мрамору, имеющему светопроницаемую аморфную фактуру. Описан искусственный мрамор, имеющий светопроницаемую аморфную фактуру, содержащий матрицу и компонент фактуры, где упомянутый компонент фактуры имеет удельную плотность от приблизительно 1,6 до приблизительно 2,0 и содержит отвержденную смоляную композицию, образующую компонент фактуры (А), содержащую связующее и акриловый полимеризуемый мономер, где упомянутое связующее содержит галогенированный уретанакрилат, галогенированный эпоксиакрилат или их сочетание, где упомянутая смоляная композиция, образующая компонент фактуры (А), содержит от приблизительно 50 до приблизительно 90 весовых частей связующего и от приблизительно 10 до приблизительно 50 весовых частей акрилового полимеризуемого мономера на основе общего веса смоляной композиции, образующей компонент фактуры (А), где упомянутая смоляная композиция, образующая компонент фактуры (А), далее содержит неорганический наполнитель в количестве 30 весовых частей или менее на основе 100 весовых частей смеси связующего и акрилового полимеризуемого мономера для обеспечения хорошей светопроницаемости, где указанная матрица образована из взвеси, которая является смесью растворенного полиакрилата и акрилового мономера. Также описан способ получения указанного выше искусственного мрамора, при котором смешивают полимеризуемый акриловый мономер и неорганический наполнитель со связующим, содержащим галогенированный уретанакрилат, галогенированный эпоксиакрилат или их сочетание, с получением смоляной композиции, образующей компонент фактуры (А); растворяют полиакрилат в акриловом мономере с получением взвеси, образующей матрицу (В); не непрерывно подают и образующую фактуру смоляную композицию (А), и взвесь, образующую матрицу (В), в литьевую форму и отверждают смоляную композицию, образующую компонент фактуры (А), и взвесь, образующую матрицу (В). Технический результат - получение искусственного мрамора, имеющего светопроницаемую аморфную фактуру, хорошую гладкость без возникновения явления вогнутости. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл., 3 пр.

Полимочевинные композиции на кремниевой основе // 2547183

Настоящая группа изобретений обеспечивает полиуретановые композиции, основанные на кремнии. Полиуретановая композиция, основанная на кремнии, получаемая посредством реагирования ингредиентов, содержащих полиизоцианат, водный силикат и гидратируемый алюмосиликат, выбранный из метакаолина, летучей золы и их смесей, полиол и необязательно инертный наполнитель. Способ получения этих композиций, содержащий этапы смешивания гидратируемого алюмосиликата с водным силикатом и реагирование этой смеси с полиизоцианатом и/или форполимером полиизоцианата, необязательно в присутствии полиола и/или с введением инертного наполнителя. Применение этих композиций в качестве огнестойких легких материалов с высокими механическими нагрузками для сидений, крыльев, обивки интерьера, рулевого колеса, дверной панели, обшивки багажных отсеков и компонентов машинного отделения, слоистых конструкций, теплоизоляционных панелей, несущих нагрузку кровельных покрытий и систем настила, систем ремонта мостов и дорог, стационарных и передвижных блоков охлаждения, изолирующих воспламенение материалов, матрацев и обивочной ткани, строительных панелей и систем наружного изоляционного покрытия, несущей высокую нагрузку in-situ набивки строительных элементов с двойными стенами. Технический результат - получение огнестойких легких материалов с высокими механическими нагрузками. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 пр.

Сырьевая композиция для изготовления напольных резино-полимерных плит // 2572098

Изобретение относится к строительству и животноводству, к резинотехнической промышленности, к области утилизации отходов производства резинотехнических изделий и отслуживших резинотехнических изделий медицинского и бытового назначения, например автомобильных покрышек, и может быть использовано в производстве напольных резино-полимерных плит, в частности, для животноводческих помещений. Сырьевая композиция для изготовления напольных резино-полимерных плит, содержащая, мас.%: полиуретановое связующее 10-12, раствор смолы сосны в живичном скипидаре (в пересчете на смолу) 0,1-0,5, резина дробленая механоактивированная при размоле в планетарной мельнице с размерами частиц (1-3) мм - остальное. Технический результат - повышение бактерицидных свойств. 2 табл.

Поверхность магнитного пола // 2596810

Группа изобретений относится к получению поверхности. Технический результат - возможность нанесения покрытия на цементные поверхности с высоким уровнем влажности. В способе получения поверхности, в частности поверхности пола, с магнитным и/или намагничиваемым слоем покрытия поверхность имеет по меньшей мере один слой цементного материала, распределяют слой композиции покрытия по поверхности, композиция покрытия содержит полимерное связующее и магнитные и/или намагничиваемые частицы, слой композиции покрытия имеет скорость проникновения водяного пара по меньшей мере 0,25 г·ч-1·м-2 в соответствии с ASTM D1653, относительная влажность поверхности и/или слоя цементного материала составляет более 75% в соответствии с ASTM F 2170-11. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 табл.