Арматурная сетка
Владельцы патента RU 2430221:
Общество с ограниченной ответственностью "КОММЕРЧЕСКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "УРАЛЬСКАЯ АРМИРУЮЩАЯ КОМПАНИЯ" (RU)
Изобретение относится к строительству, а именно к неметаллическим арматурным материалам, которые используются для армирования каменной и кирпичной кладки, бетонных изделий, для укрепления грунта оснований зданий и сооружений, а также для увеличения срока службы автомобильных дорог. В арматурной сетке из пересекающихся неметаллических волокнистых материалов, пропитанных неотвержденным полимерным связующим, стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, а перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия отвержденных и неотвержденных стержней с последующим отверждением сетки. Предлагаемые арматурные сетки, изготовленные из композитных стержней разной геометрии сечения и физико-механических свойств при соединении крестообразных стыков деформационно-полимеризационным методом, обладают высокими физико-механическими свойствами и требуемой прочностью соединений стержней. 8 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.
Изобретение относится к строительству, а именно к неметаллическим арматурным материалам, которые используются для армирования каменной и кирпичной кладки, бетонных изделий, для укрепления грунта оснований зданий и сооружений, а также для увеличения срока службы автомобильных дорог.
Известна армирующая сетка по а.с. СССР 1694811 (опубл. 1991 г.), выполненная из волокнистых материалов в виде жгута или ленты, пропитанных клеем.
Недостатком сеток данного вида является малая прочность соединения продольных и поперечных жгутов.
Известна арматурная сетка по а.с. СССР 1411410 (опубл. 1988 г.), в которой предварительно пропитанные неотвержденным полимерным связующим стержни из стеклянных или других непрерывных нитей в местах взаимного наложения образуют клеевые соединения.
Недостатком данного вида сеток является малая прочность соединения пересекающихся стержней.
Арматурные каркасы, приведенные в описании к а.с. СССР №1634811 и 1411410, образованы перекрестным наложением прядей из волокнистого материала с клеевым соединением мест контакта.
Данные сетки из-за неуплотненности (рыхлости) волокнистого материала не обладают необходимыми прочностными свойствами и не нашли применения для армирования кирпичной кладки и бетонных изделий.
Необходимые прочностные свойства имеют композитные стержни круглого сечения, полученные фильерным или бесфильерными методами: «пултрузия», «нидлтрузия», «плейнтрузия».
Выполнение арматурной сетки из высокопрочных композитных стержней в настоящее время производится из готовых отвержденных стержней с образованием перекрестных соединений с помощью дополнительных материалов:
1) металлическая вязальная проволока,
2) металлические или полимерные фиксаторы,
3) клеевые компаунды.
Прочность соединения в таких сетках обеспечивается свойствами вязальных материалов. Точечный контакт соединяемых стержней приводит к значительной деформируемости сетки. Крепежные материалы, например концы металлической вязальной проволоки, из-за взаимных зацепов не позволяют пакетировать сетки и наносят травмы рабочему персоналу.
Известна упрочняющая арматура по патенту 2289648 (опубл. 20.12.2006), в качестве которой применена композитная стержневая арматура периодического профиля, соединенная в виде решетки, причем нижние стержни решетки уложены поперек длинной стороны дорожной конструкции.
Недостатком данного вида сеток является:
1) высокая трудоемкость,
2) выступающие концы металлической вязальной проволоки увеличивают толщину, что не позволяет ее использовать в качестве кладочной сетки кирпичных стен,
3) выступающие концы зацепов не позволяют пакетировать сетки,
4) выступающие концы наносят травмы рабочему персоналу,
5) точечный контакт соединяемых стержней приводит к значительной деформируемости сетки.
Предлагаемым изобретением решается задача создания арматурных сеток из высокопрочных композитных стержней с прочным жестким перекрестным соединением, с необходимой толщиной, позволяющей использовать ее в качестве базальтовой кладочной сетки и значительно сократить трудоемкость процесса.
Для достижения указанного технического результата в арматурной сетке из пересекающихся неметаллических волокнистых материалов, пропитанных неотвержденным полимерным связующим, по первому варианту стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия неотвержденных пластичных стержней с последующим отверждением сетки, а по второму варианту стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, а перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия отвержденных и неотвержденных стержней с последующим отверждением сетки.
Отличительными признаками предлагаемой арматурной сетки от указанной выше известной наиболее близкой к ней по первому варианту является то, что стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, а перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия неотвержденных пластичных стержней с последующим отверждением сетки, по второму варианту является то, что стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, а перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия отвержденных и неотвержденных стержней с последующим отверждением сетки.
Благодаря наличию этих признаков создан новый вид арматурной сетки, в которой обеспечена повышенная прочность соединения пересекающихся стержней.
Предлагаемая арматурная сетка иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-9.
На фиг.1 показана арматурная сетка с наложением поперечного стержня на продольные стержни.
На фиг.2 показан разрез А-А арматурной сетки.
На фиг.3 показана арматурная сетка с перекрестным переплетением продольных стержней и поперечного стержня.
На фиг.4 показан разрез Б-Б арматурной сетки.
На фиг.5 показана арматурная сетка, выполненная из плоской ленты.
На фиг.6 показан разрез В-В арматурной сетки.
На фиг.7 показана арматурная сетка, выполненная из изогнутых продольных стержней.
На фиг.8 показан разрез Г-Г арматурной сетки.
На фиг.9 показана арматурная сетка, выполненная в комбинации прямых и изогнутых продольных стержней.
Арматурную сетку изготавливают из неотвержденных пластичных арматурных стержней периодического профиля, состоящих из разнообразных волокнистых материалов (стекляных, базальтовых, углеродных и прочих), пропитанных эпоксидным связующим горячей системы отверждения.
После изготовления и отверждения арматурную сетку разрезают на отрезки необходимой длины.
Арматурная сетка (фиг.1) состоит из продольных стержней 1 и поперечного стержня 2, зигзагообразно уложенного на стержни 1. Крепление перекрестных соединений 3 производят взаимным вдавливанием стержней 1 и 2 (фиг.2а, 2б). При вдавливании происходит деформация сечений стержней и преобразование круглой формы сечения в овальную, что увеличивает поверхность контакта. Кроме того, в эту зону выделяется полимерное связующее из стержней, которое после полимеризации и отверждения обеспечивает неразъемное, прочное перекрестное соединение стержней. На фиг.2а показан 1 вариант крепления неотвержденных стержней 1 и 2, а на фиг.2б показан 2 вариант креплении отвержденного стержня 4 и неотвержденного стержня 2. На фиг.4а показан вариант крепления неотвержденных стержней 1 и 2 по 1 варианту, на фиг.4б - отвержденного 4 и неотвержденного 1 стержней по 2 варианту.
В частных случаях исполнения продольные 1 и поперечные стержни 2 могут быть перекрестно переплетены (фиг.3, 4а, б).
Продольные 1 и поперечные 2 стержни арматурной сетки могут быть выполнены из плоской ленты (фиг.5, 6).
Форма ячейки в зависимости от угла наклона стержней может быть квадратной 5 (фиг.1), прямоугольной 6 (фиг.3) ромбической 7 (фиг.5), трапецеидальной 8 (фиг.5).
Арматурная сетка (фиг.7, 8) может быть выполнена из продольных изогнутых стержней 9, поперечные связи в которой обеспечены за счет соединения их по изгибам 10.
Крепление продольных изогнутых стержней 9 (фиг.9) может быть произведено по прямым продольным стержням 1 через изгибы 11.
Во всех вариантах исполнения арматурных сеток диаметры стержней или размеры плоской ленты могут быть выполнены как равных, так и разных площадей сечения.
Стержни сетки могут быть выполнены из различных волокнистых материалов, обеспечивающих стержням различные физико-механические характеристики (прочность, модуль упругости).
Применение стеклянных волокон обеспечивает получение стержней с прочностью σв=1000 МПа и модулем упругости Е=50000 МПа, базальтовых волокон σв=1200 МПа и модулем упругости Е=70000 МПа.
Были проведены испытания арматурных сеток 2-х вариантов исполнения со сдавливанием и без сдавливания крестообразных соединений стержней. Результаты испытаний арматурных сеток приведены в таблице.
Сетки изготовлены из волокнистых стержней различной площади и физико-механических свойств круглого или плоского сечений, пропитанных полимерным связующим.
Далее пластичные неотвержденные стержни укладывались в форму и производилось сдавливание крестообразных соединений. Величина сдавливания стержней регулировалась по мерным линейкам. В случае применения в соединении сетки отвержденных стержней они предварительно изготавливались и нарезались требуемой длины.
Формы с собранными сетками помещались в печь с температурой 150-250°С на 5-7 минут для полимеризации и отверждения полимерного связующего.
Были изготовлены следующие варианты арматурных сеток габаритов (550×550)мм.
Пример 1, вариант 1 (фиг.1)
Продольные и поперечные связи сетки выполнены из неотвержденных стеклопластиковых стержней периодического профиля диаметром 3 мм без сжатия и со сжатием крестообразных соединений до величины «t» (фиг.2). Размер квадратной ячейки (100×100) мм.
Пример 2, вариант 2 (фиг.1)
Продольные связи сетки выполнены из отвержденных стеклопластиковых стержней периодического профиля диаметром 3 мм и поперечных неотвержденных стержней диаметром 3 мм без сжатия и со сжатием крестообразных соединений до величины «t». Размер квадратной ячейки (100×100) мм.
Пример 3, вариант 1 (фиг.3)
Продольные и поперечные связи сетки выполнены из неотвержденных стеклопластиковых стержней периодического профиля диаметром 5 мм без сжатия и со сжатием крестообразных соединений до величины «t». Размер прямоугольной ячейки (50×100) мм.
Пример 4, вариант 2 (фиг.3)
Продольные связи сетки выполнены из отвержденных стеклопластиковых стержней периодического профиля диаметром 5 мм и поперечного неотвержденного стержня диаметром 5 мм без сжатия и со сжатием крестообразных соединений до величины «t». Размер прямоугольной ячейки (50×100)мм.
Пример 5, вариант 1 (фиг.5)
Продольные и поперечные связи сетки выполнены из неотвержденных стеклопластиковых стержней плоского сечения - продольные из базальтопластика сечения (1,5×5) мм, а поперечные из стеклопластика сечения (1×3) мм без сжатия и со сжатием до величины «t». Размер ромбической ячейки (50×100) мм, трапецеидальной (100×50) мм.
Пример 6, вариант 1 (фиг.7)
Продольные изогнутые связи выполнены из неотвержденных стеклопластиковых стержней периодического профиля диаметром 3 мм с длиной волны изгиба 200 мм, амплитудой 75 мм и установлены в противофазе с шагом 50 мм. Соединения соседних стержней производятся по местам вершин изгибов.
Пример 7, вариант 1 (фиг.9)
Продольные прямые стержни выполнены из неотвержденных базальтопластиковых стержней периодического профиля диаметром 5 мм, установленных с шагом 100 мм, а продольные изогнутые стержни выполнены из неотвержденных стеклопластиковых стержней диаметром 3 мм и установлены посередине между продольными прямыми стержнями.
Как видно из таблицы, арматурные сетки, выполненные без сдавливания крестообразных соединений, разрушаются при падении с высоты 1 метр, а все варианты сеток со сжатием соединений это испытание выдержали. Прочность крестообразных соединений возрастает с увеличением величины сжатия.
Изготовление арматурных сеток по нашему предложению осуществляется в заводских условиях на специальных многопозиционных установках. Соединение мест пересечения стержней осуществляется механическим сдавливанием двух пластичных стержней с последующим температурным отверждением. Возможно сдавливание стержней, один из которых отвержденный.
При сдавливании мест пересечения точечный контакт стержней, в сечении имеющих форму круга, превращается в плоскую или полукруглую поверхность (в сечении), в которую из стержней выделяется полимерное связующее, заполняющее зазоры и скрепляющее стержни. Максимальная площадь контакта равна двойному диаметру стержня.
Спиральные обмотки, необходимые для уплотнения волокон несущего стержня в перекрестном соединении при механическом сдавливании и преобразовании сечения из круглого в эллипсное, сохраняют сплошность массива и не позволяют стержню рассыпаться на отдельные волокна.
Арматурные композитные сетки, выполненные по этому способу, обладают следующими преимуществами.
1) повышенная прочность соединения стержней за счет увеличения поверхности контакта.
2) отсутствие диагональной подвижности сетки.
3) возможность пакетирования сетки для транспортирования.
4) уменьшение трудозатрат на строительном объекте.
5) отсутствие дополнительных крепежных материалов.
6) минимальная толщина сетки.
Предлагаемые арматурные сетки, изготовленные из композитных стержней разной геометрии сечения и физико-механических свойств при соединении крестообразных стыков деформационно-полимеризационным методом, обладают высокими физико-механическими свойствами и требуемой прочностью соединений стержней.
| Таблица | |||
| Приме- ры |
Вид соединения стержней | Прочность соединения Н(кгс) | Падение с высоты 1 метр |
| 1 | без сжатия | 490(50) | разрушается до 50% стыков |
| со сжатием | t=4,5 мм | 3300(336) | не разрушается |
| t=3 мм | 3900(397) | не разрушается | |
| 2 | без сжатия | 450(46) | разрушается до 60% стыков |
| со сжатием | t=5 мм | 2100(214) | не разрушается |
| t=4,5 мм | 2300(234) | не разрушается | |
| 3 | без сжатия | 510(52) | разрушается до 50% стыков |
| со сжатием | t=7,5 мм | 5100(520) | не разрушается |
| t=5 мм | 5900(602) | не разрушается | |
| 4 | без сжатия | 530(54) | разрушается до 60% стыков |
| со сжатием | t=9 мм | 4900(500) | не разрушается |
| t=7,5 мм | 5700(581) | не разрушается | |
| 5 | без сжатия | 610(62) | разрушается до 10% стыков |
| со сжатием | t=2 мм | 4300(438) | не разрушается |
| t=1,5 мм | 4800(489) | не разрушается | |
| 6 | без сжатия | 500(51) | разрушается до 50% стыков |
| со сжатием | t=4,5 мм | 3300(336) | не разрушается |
| t=3 мм | 3900(397) | не разрушается | |
| 7 | без сжатия | 500(51) | разрушается до 50% стыков |
| со сжатием | t=6,5 мм | 4600(469) | не разрушается |
| t=5 мм | 5200(530) | не разрушается |
1. Арматурная сетка из пересекающихся неметаллических волокнистых материалов, пропитанных неотвержденным полимерным связующим, стержни выполнены из волокнистых материалов с одной или несколькими спиральными обмотками намоточными жгутами, а перекрестные соединения образованы за счет механического сжатия, отличающаяся тем, что пересекающиеся неметаллические волокнистые материалы выполнены из отвержденных и неотвержденных стержней с последующим отверждением сетки.
2. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что стержни в сечении выполнены в виде ленты.
3. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что продольные стержни переплетены поперечным стержнем или стержнями, а ячейка сетки имеет форму квадрата, прямоугольника, ромба, трапеции.
4. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что выполнена из гнутых продольных стержней, соединенных между собой по вершинам изгиба.
5. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что гнутые продольные стержни соединены друг с другом через прямые продольные стержни.
6. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что модули упругости при растяжении продольных и поперечных стержней одинаковы.
7. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что модули упругости продольных и поперечных стержней различны.
8. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что площадь сечения продольных и поперечных стержней одинакова.
9. Арматурная сетка по п.1, отличающаяся тем, что площадь сечения продольных и поперечных стержней различна.
