Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции



Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции
Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции

 


Владельцы патента RU 2476313:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) (RU)

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления углеродотрубобетонных конструкций. Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции включает изготовление двухслойной замкнутой по продольным краям заготовки из углеродного волокна с открытыми поперечными кромками, герметичное закрепление торцевых кромок заготовки, создание избыточного давления между слоями заготовки для образования из нее замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна, пропитку стенки цилиндрической оболочки полимерными материалами. До снятия избыточного давления на наружные стенки замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна наносят с помощью набрызга слой из смеси бетона для образования наружного защитного слоя кольцевого сечения. Затем после набора прочности нанесенного наружного слоя снимают давление и образуют внутренний рабочий слой кольцевого сечения путем загружения внутрь замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна смеси на основе бетона и производят ее равномерное распределение по контуру замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна с помощью центрифугированного формирования. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений и может быть использовано при изготовлении углеродобетонных конструкций, а именно свай, свай-оболочек, колонн и стоек каркаса для зданий и инженерных сооружений.

Известен способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции, включающий подготовку поверхности готовой железобетонной конструкции, нанесение на нее клеевого состава и наклеивание непрерывно по всей длине конструкции длинных лент из углеродного волокна под небольшим углом к горизонтальной оси для создания внешней обоймы из углеродного волокна [Шилин А.А. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами. - М.: ОАО Издательство «Стройиздат», 2007].

Недостаток этого способа состоит в применении ручного труда, что приводит к повышению трудоемкости работ, времени изготовления, необходимости наличия специальных стендов и оборудования для свободного доступа ко всей обрабатываемой поверхности, а также к трудности контроля качества изготовления конструкции. Кроме того, данный способ может быть использован только в качестве усиления железобетонных конструкций.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции, включающий изготовление двухслойной замкнутой по продольным краям заготовки с открытыми поперечными кромками из углеродного волокна, герметичное закрепление торцевых кромок заготовки на оправках кольцевого сечения, создание избыточного давления между слоями заготовки для образования замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна, пропитка стенки оболочки полимерными материалами с последующим заполнением всего ее внутреннего пространства бетоном под давлением для образования сплошного бетонного ядра [Jessica Bloch, Kevin Miller. BRIDGE TO THE FUTURE? // Bangor Daily News, Saturday/Sunday, February 21-22, 2009. bangordailynews.com].

Недостатком данного способа является производство работ непосредственно на строительной площадке, в результате возникают дополнительные затраты на использование специального оборудования (виброустановка, кран, бетонорастворонасос и т.д.), на электропотребление, а также наличие специальных условий для хранения изготовленных конструкций до достижения требуемой прочности бетона сплошного бетонного ядра. Кроме того, при данном способе отсутствует контроль качества заполнения оболочки бетоном, т.е. определения возможного образования каверн, которые значительно снижают несущую способность готовой конструкции.

Задачей данного изобретения является разработка способа изготовления углеродотрубобетонной конструкции, позволяющего перенести весь процесс изготовления в заводские условия, способствующие повышению качества и снижению трудоемкости. Техническим результатом является получение в конце процесса углеродотрубобетонной конструкции полной заводской готовности без образования коверн, обладающей всеми достоинствами сборных железобетонных конструкций (быстротой монтажа, отсутствием необходимости устройства опалубки и мокрого процесса на строительной площадке). Кроме этого способ исключает дополнительные работы по защите замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна после изготовления конструкции и позволяет изготавливать углеродотрубобетонную конструкцию меньшей массы без снижения несущей способности.

Поставленные задачи достигаются тем, что способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции, включает изготовление двухслойной замкнутой по продольным краям заготовки из углеродного волокна с открытыми поперечными кромками, герметичное закрепление торцевых кромок заготовки, создание избыточного давления между слоями заготовки для образования из нее замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна, пропитка стенки цилиндрической оболочки полимерными материалами, снятие избыточного давления. Новым в данном способе является то, что до снятия избыточного давления на наружные стенки замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна наносят с помощью набрызга слой из смеси бетона. В результате образуется наружный защитный слой кольцевого сечения. Затем после набора прочности нанесенного наружного слоя снимают избыточное давление и образуют внутренний рабочий слой кольцевого сечения. Для этого внутрь замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна загружают смесь бетона и производят ее равномерное распределение по контуру замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна с помощью центрифугирования.

В качестве смеси для образования наружного защитного слоя и внутреннего рабочего слоя кольцевого сечения используют углеродофибробетон.

Кроме этого для изготовления углеродотрубобетонной конструкции повышенной несущей способности на сжатие внутренний рабочий слой кольцевого сечения образуют так, что внутрь цилиндрической оболочки из углеродного волокна последовательно устанавливают пространственный каркас из арматурной стали, затем загружают бетонную смесь, а потом применяют способ центрифугирования.

Предлагаемый способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции переносит весь процесс изготовления в заводские условия, что способствует повышению качества и снижению трудоемкости, а также получению в конце процесса углеродотрубобетонной конструкции полной заводской готовности, обладающей всеми достоинствами сборных железобетонных конструкций, а также возможностью использования таких конструкций в качестве сжатых и внецентренно сжатых элементов. Кроме того, этот способ исключает дополнительные работы по защите замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна после изготовления конструкции.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлено герметичное закрепление торцевых кромок двухслойной заготовки из углеродного волокна торцевыми оправками (заглушками) и подключение компрессора;

на фиг.2 - формирование замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна путем создания избыточного давления внутри двухслойной заготовки из углеродного волокна;

на фиг.3 - формирование наружного слоя кольцевого сечения путем нанесения смеси на основе бетона, например углеродофибробетона, с помощью набрызга на наружную поверхность замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна с образованием полуфабриката в виде трубчатого элемента;

на фиг.4 - укладка смеси на основе бетона, например углеродофибробетона, внутрь полуфабриката в виде трубчатого элемента;

на фиг.5 - формирование внутреннего слоя кольцевого сечения способом центрифугированного формирования его из смеси на основе бетона, например углеродофибробетона, с образованием углеродотрубобетонной конструкции;

на фиг.6 - установка пространственного цилиндрического каркаса из арматурной стали внутри полуфабриката в виде трубчатого элемента;

на фиг.7 - укладка бетонной смеси внутрь полуфабриката в виде трубчатого элемента;

на фиг.8 - формирование внутреннего слоя кольцевого сечения из железобетона способом центрифугирования с образованием углеродотрубобетонной конструкции повышенной несущей способности на сжатие.

Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции состоит из нескольких этапов. Торцы двухслойной заготовки из углеродного волокна 1 с открытыми поперечными кромками герметично закрепляют на оправках 2 круглого сечения, в одной из которых расположен штуцер для подачи сжатого воздуха, и подключают компрессор (фиг.1).

Затем создают избыточное давление внутри двухслойной заготовки из углеродного волокна 1 для образования из нее замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 (фиг.2), после чего стенки замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 пропитывают полимерными материалами, например эпоксидной смолой.

Затем, не снимая избыточного давления внутри замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3, на ее наружную поверхность наносят слой из смеси на основе бетона, например углеродофибробетона 4, толщиной 2,5 см с помощью набрызга. В результате образуется наружный защитный слой кольцевого сечения из углеродофибробетона 4 (фиг.3).

После набора прочности наружного защитного слоя кольцевого сечения из углеродофибробетона 4 снимают избыточное давление внутри замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 и получают полуфабрикат в виде трубчатого элемента 5, состоящего из замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 и наружного защитного слоя кольцевого сечения толщиной 2,5 см из углеродофибробетона 4. Полуфабрикат в виде трубчатого элемента 5 устанавливают на центрифугу и внутрь его загружают смесь на основе бетона, например углеродофибробетонную смесь 6 (фиг.4). При этом объем углеродофибробетонной смеси 6 зависит от требуемой толщины создаваемого из нее внутреннего рабочего слоя кольцевого сечения из углеродофибробетона 7.

Затем на центрифуге осуществляют процесс центрифугированного формирования внутреннего рабочего слоя кольцевого сечения из углеродофибробетона 7. В результате получают углеродотрубобетонную конструкцию кольцевого сечения полной заводской готовности 11, состоящую из последовательно расположенных слоев кольцевого сечения: наружного защитного слоя из углеродофибробетона 4 толщиной 2,5 см, замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 и внутреннего рабочего слоя из углеродофибробетона 7 (фиг.5).

Для повышения несущей способности углеродотрубобетонной конструкции на сжатие внутрь полуфабриката в виде трубчатого элемента 5 помещают пространственный цилиндрический каркас из арматурной стали 8, положение которого фиксируется оправками кольцевого сечения (заглушками) 2 (фиг.6).

Затем внутрь полуфабриката в виде трубчатого элемента 5 загружают бетонную смесь 9 (фиг.7). При этом объем бетонной смеси 9 зависит от требуемой толщины создаваемого из нее внутреннего рабочего слоя кольцевого сечения из железобетона 10.

После чего на центрифуге осуществляют процесс центрифугированного формирования внутреннего рабочего слоя кольцевого сечения из железобетона 10, состоящего из пространственного цилиндрического каркаса из арматурной стали 8 и бетонной смеси 9 (фиг.8). В результате получают углеродотрубобетонную конструкцию кольцевого сечения полной заводской готовности 12, состоящую из последовательно расположенных слоев кольцевого сечения: наружного защитного слоя из углеродофибробетона 4 толщиной 2,5 см, замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна 3 и внутреннего рабочего слоя из железобетона 10, состоящего, в свою очередь, из пространственного цилиндрического каркаса из арматурной стали 8 и бетонной смеси 9 (фиг.8).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в заводских условиях изготавливать углеродотрубобетонную конструкцию требуемого диаметра (от 0,2 м до 2,0 м и более) в виде сборного элемента длиной 0,5-6,0 м, которая может быть использована в качестве балки, колонны, сваи, сваи-оболочки или отдельного линейного элемента для, например, полигональных арки и тора. Также предлагаемый способ способствует повышению качества и снижению трудоемкости, исключает образование каверн.

Положительной особенностью предлагаемого способа является образование защитного слоя углеродного волокна в процессе изготовления углеродотрубобетонной конструкции. Кроме того, предлагаемый способ позволяет изготавливать углеродотрубобетонную конструкцию меньшей массы без снижения несущей способности, в отличие от углеродотрубобетонной конструкции, изготовленной известными способоми.

Предлагаемый способ изготовления позволяет повысить несущую способность на сжатие новой углеродотрубобетонной конструкции путем введения в совместную работу гибкой стальной арматуры, что позволяет использовать новую углеродотрубобетонную конструкцию в сооружениях, испытывающих значительные нагрузки.

1. Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции, включающий изготовление двухслойной замкнутой по продольным краям заготовки из углеродного волокна с открытыми поперечными кромками, герметичное закрепление торцевых кромок заготовки на оправке круглого сечения, создание избыточного давления между слоями заготовки для образования замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна, пропитку стенки цилиндрической оболочки полимерными материалами и снятие давления, отличающийся тем, что до снятия избыточного давления образуют наружный защитный слой кольцевого сечения, для этого на наружную поверхность замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна наносят слой из смеси на основе бетона с помощью набрызга, после набора прочности которого снимают давление и образуют внутренний рабочий слой кольцевого сечения, при этом внутрь замкнутой цилиндрической оболочки из углеродного волокна загружают смесь на основе бетона и осуществляют центрифугирование.

2. Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции по п.1, отличающийся тем, что образуют наружный защитный слой и внутренний рабочий слой кольцевого сечения из углеродофибробетона.

3. Способ изготовления углеродотрубобетонной конструкции по п.1, отличающийся тем, что образуют внутренний рабочий слой кольцевого сечения из железобетона, для этого загружают внутрь цилиндрической оболочки из углеродного волокна бетонную смесь и дополнительно устанавливают пространственный каркас из арматурной стали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам и устройствам для формирования оболочек. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам и установкам для изготовления полых бетонных элементов с открытым концом. .

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к изготовлению труб с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности.

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам формования строительных изделий. .

Изобретение относится к способу получения путем экструзии труб, сделанных из вяжущего материала, имеющих круглое сечение и малую толщину, пригодных для пропускания жидкостей и газов при рабочем давлении, равном атмосферному или несколько выше.

Изобретение относится к способу получения путем экструзии труб, сделанных из вяжущего материала, имеющих круглое сечение и малую толщину, пригодных для пропускания жидкостей и газов при рабочем давлении, равном атмосферному или несколько выше.

Изобретение относится к производству строительных материалов и изделий, в частности к конструкции коррозионно-стойкой железобетонной трубы и способу ее изготовления.

Изобретение относится к устройствам для обработки армированных полимерных труб. .

Изобретение относится к системам водоснабжения. .

Изобретение относится к изготовлению стеклопластиковых труб с повышенной герметичностью и может быть использовано в самолето- и судостроении, в химической, нефтехимической промышленности

Устройство и способ предназначены для формирования секций трубной изоляции из минеральной ваты. Устройство содержит участок отверждения секций трубной изоляции из минеральной ваты, содержащий одну или более форм (31, 32), цилиндрических со стороны внутренней поверхности, при этом участок отверждения секций трубной изоляции из минеральной ваты дополнительно содержит сердечники (51, 52), установленные по одному внутри каждой формы или выполненные с возможностью установки в нее и извлечения из нее, причем для каждой формы (31, 32) предусмотрены первые элементы для нагревания формы, по меньшей мере, по ее внутренней поверхности, и вторые элементы для воздействия на секции трубной изоляции из минеральной ваты, установленные в формах, с помощью микроволнового излучения, причем указанные вторые элементы представляют собой генераторы (61, 62), служащие для передачи микроволновой энергии к каждой форме посредством проводящих модулей (11, 12) и переходных элементов (21, 22), при этом указанные сердечники выполнены из материала, нагревающегося под воздействием микроволнового излучения. Технический результат - сокращение потребляемой энергии и повышение качества продукции. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу производства трубчатых керамических конструкций. Способ включает в себя этапы, на которых вращают узел шпинделя-оправки, включающий в себя компонент оправки и компонент шпинделя. Причем компонент оправки является дающей усадку при нагревании полимерной трубой, внешняя поверхность которой соответствует внутренней поверхности производимой трубчатой керамической конструкции, а внутренняя поверхность которой образует отверстие. При этом компонент шпинделя находится с компонентом оправки в плотном контакте, но может быть выдвинут из него скольжением. Наносят керамикообразующий состав на внешнюю поверхность компонента оправки вращающегося узла шпинделя-оправки для изготовления трубчатой керамической конструкции, внутренняя поверхность которой находится в контакте с внешней поверхностью оправки. Удаляют шпиндель из отверстия оправки для того, чтобы обеспечить узел из оправки и трубчатой керамической конструкции, в которой внутренняя поверхность трубчатой керамической конструкции остается в контакте с внешней поверхностью оправки. Осуществляют термоусадку компонента оправки сборки оправки и трубчатой керамической конструкции для того, чтобы вызвать сжатие оправки до уменьшенного размера, при котором внешняя поверхность оправки отделяется от внутренней поверхности трубчатой керамической конструкции, облегчая удаление из нее оправки. Техническим результатом является изготовление трубчатых конструкций с широким диапазоном отношений длины к наружному диаметру и отношений наружного диаметра к толщине стенки. 1 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к производству трубчатых керамических конструкций и может быть использовано при изготовлении твёрдоокисных топливных элементов. Предлагается способ для производства трубчатых керамических конструкций некруглого поперечного сечения, который включает в себя нанесение керамикообразующего состава на внешнюю поверхность оправки вращающегося узла (45) шпинделя-оправки некруглого поперечного сечения, соответствующего некруглому внутреннему поперечному сечению трубчатой керамической конструкции. Узел шпинделя-оправки включает в себя шпиндель, на поверхности которого размещена оправка в виде термоусаживаемой полимерной трубки. После формирования керамической трубки шпиндель (43) удаляют из отверстия оправки (47), при этом внутренняя поверхность трубчатой керамической конструкции некруглого поперечного сечения остается в контакте с внешней поверхностью оправки (47). Проводят термоусадку оправки (47) в сборке из оправки и трубчатой керамической конструкции для сжатия оправки (47) и отделения внешней поверхности оправки от внутренней поверхности трубчатой керамической конструкции. Технический результат изобретения - возможность выполнения керамических трубок с тонкими стенками равномерной толщины. 17 з.п. ф-лы, 17 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области производства огнеупорных изделий, более конкретно к линии для изготовления профильных изделий из керамики, и может найти применение при производстве широкой гаммы сравнительно дешевых огнеупорных керамических изделий сложной конфигурации, изделий с многочисленными каналами или с открытыми пазами различного сечения, в том числе для высокотемпературных керамических фильтров, теплообменников, изоляторов и др. Линия для изготовления профильных изделий из керамики содержит три участка. Первый участок предназначен для подготовки шихты с оборудованием для помола, дозирования и смешивания ингредиентов сырья и связующего. Второй участок предназначен для формовки полуфабрикатов изделий, содержит поршневой пресс и экструдер. Третий участок предназначен для термической обработки полуфабрикатов изделий в камерной электропечи, содержит средства для транспортировки сырья и полуфабрикатов внутри и между участками, блоки питания и управления. При этом первый участок дополнительно содержит оборудование для грубого и тонкого помола по фракциям компонентов шихты на основе алюмосиликатного сырья, включающего глинозем, электрокорунд и/или пирофиллит, оборудование для приготовления и размещения в первой и второй накопительных емкостях пластифицирующего компонента и нанодисперсного неорганического связующего и оборудование для дозированной подачи и смешивания указанных ингредиентов в виде однородной шихтовой смеси пластичной консистенции. Второй участок дополнительно содержит поршневой пресс, выполненный в виде вакуумного пресс-экструдера, средства для заполнения и уплотнения шихтовой смеси в полости поворотного цилиндра, средства для размерной обработки полуфабрикатов изделий по длине на выходе сменной профилирующей насадки, гидравлическую и вакуумную системы, блок питания и управления поршневым прессом. Пресс-экструдер включает корпус и шарнирно закрепленные на нем поворотный цилиндр с экструдером, снабженным сменной профилирующей насадкой. Третий участок дополнительно содержит последовательно соединенные сушильную камеру, камерную электропечь, выполненную с возможностью обработки полуфабрикатов изделий при температуре 650-850°C, и леер для отжига выходящих из печи профильных изделий. Причем выход первого и вход второго участков соединены посредством первого ленточного транспортера для перемещения шихтовой смеси пластичной консистенции к загрузочной полости поворотного цилиндра пресс-экструдера. Выход второго и вход третьего участков соединены посредством второго ленточного транспортера для перемещения полуфабрикатов изделий из пресс-экструдера через сушильную камеру к входу камерной электропечи, выход которой соединен посредством третьего ленточного транспортера для перемещения профильных изделий через леер на склад готовой продукции. Техническим результатом является устранение недостатков известных технических решений, повышение эксплуатационных характеристик линии и снижение показателей брака при изготовлении профильных керамических изделий сложной конфигурации. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к производству строительных изделий из бетона. В разъемной форме для изготовления колонн, содержащей торцевые и боковые стенки, ограничивающие ее полость, элементы крепления, нижние и верхние торцевые стенки выполнены в виде эллипсов, причем их оси симметрии расположены под прямым углом. Верхняя торцевая стенка имеет загрузочный патрубок. Верхняя торцевая стенка имеет штуцер для выхода воздуха и размещения датчика заполнения полости. Техническим результатом является расширение номенклатуры колонн для внешнего и внутреннего архитектурного оформления зданий и сооружений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх