Арматура композитная

Авторы патента:


Арматура композитная
Арматура композитная
Арматура композитная
Арматура композитная
Арматура композитная

 


Владельцы патента RU 2482248:

Кукин Антон Сергеевич (RU)

Изобретение относится к строительству, а именно к неметаллической композитной арматуре, которая применяется для армирования монолитных и сборных бетонных конструкций, в качестве связей между слоями в многослойных стеновых конструкциях, для армирования кладок из кирпича и блоков, для армирования бетонных полов, для армирования и укрепления грунтовых оснований под дороги и автомагистрали. Композитная арматура по варианту №1, состоит из полимерной матрицы и равномерно расположенных в ней армирующих продольных нитей (пучков нитей) низкомодульных и высокомодульных волокон. При этом отношение площади полимерной матрицы к площади пучков нитей должно быть не менее 2. Полимерная матрица выполнена из термопластичного конструкционного полимера, дисперсно армированного рубленым стеклянным, базальтовым или углеродным волокном длиной 0,5-5 мм с содержанием по массе до 30%. Армирующие нити из низкомодульных и высокомодульных волокон расположены равномерно по поперечному сечению арматуры. В качестве низкомодульных используются нити или ровинги из стекловолокна и базальтового волокна, в качестве высокомодульных используются углеродные и арамидные нити. Применение в качестве связующего термопластичных конструкционных полимеров позволяет при локальном нагреве стержня произвести изгиб под необходимым углом без снижения прочности композита в месте изгиба. Для необходимого сцепления с бетоном на поверхности стержня выполнены ребра путем формования при изготовлении стержня. Согласно варианту №2 композитная арматура по пункту №1 дополнительно покрывается огнезащитным слоем, выполненным из жидкого натриевого стекла, смешанного со стеклянными микросферами и/или терморасширенным графитом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к неметаллической композитной арматуре, которая применяется для армирования монолитных и сборных бетонных конструкций, в качестве связей между слоями в многослойных стеновых конструкциях, для армирования кладок из кирпича и блоков, для армирования бетонных полов, для армирования и укрепления грунтовых оснований под дороги и автомагистрали.

Известна композитная арматура по патенту №2405091, состоящая из двух слоев: наружного, выполненного из нанокомпозитного углепластика, и внутреннего, выполненного из легкого высокоподвижного бетона. Данный вид арматуры имеет высокую трудоемкость изготовления при невысокой производительности. Также арматурные стержни данного вида не пригодны для изготовления изогнутых стержней ввиду высокой жесткости наружного слоя и хрупкости внутреннего бетонного слоя.

Известен арматурный стержень по патенту №2054508, представляющий ровинг из базальтового волокна, покрытый снаружи ровингом арамидного или углеродного волокна, и скрепленных отвержденным полимерным связующим. Недостатком данного стержня является низкая анкерующая способность в бетоне и низкая теплостойкость.

Известен профильный стержень для армирования бетона (US 4620401 A, 04.11.1986), выполненный из стекловолокна, графита, арамида, полипропилена, полиэфира или их комбинаций, пропитанных термореактивной смолой. Данный стержень может быть выполнен с различным модулем упругости, однако не предназначен для изгиба из-за использования термореактивного вяжущего и имеет низкую теплостойкость.

Известна композитная арматура по патенту №2405092, состоящая из несущего стержня, выполненного из низкомодульных волокон (стеклянных, базальтовых ровингов) и армированного пучками высокомодульных волокон (углеродных, арамидных, борных нитей), и обмотки с уступами. Ввиду использования в качестве полимерной матрицы термореактивных смол (эпоксидных, полиэфирных, винилэфирных и др.) для данного вида арматуры изготовление гнутых стержней также не представляется возможным из-за относительной хрупкости получаемого композитного стержня и невозможности локального нагрева для изгиба без потери прочностных свойств композита. Кроме этого ввиду низкой теплостойкости и отсутствия огнезащитного покрытия температура безопасной эксплуатации данного вида арматуры не может превышать 200-250 градусов по Цельсию.

Техническим результатом при использовании предлагаемого изобретения является получение композитной арматуры, обладающей высокими прочностными и деформационными характеристиками, в том числе близкими или равными характеристикам обычной стальной арматуры (предел прочности 400-500 МПа, модуль упругости 200 ГПа), способной к изгибу при локальном нагревании без ухудшения прочностных свойств в месте изгиба, повышение безопасной температуры эксплуатации до значений, сопоставимых со значениями для обычной стальной арматуры (500 градусов по Цельсию), обладающей высокой коррозионной стойкостью, малым весом, позволяющим снизить массу армированных конструкций и трудозатраты, увеличение производительности при изготовлении, возможность использования вторичного полимерного сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что композитная арматура по варианту №1 состоит из полимерной матрицы и равномерно расположенных в ней в определенном порядке армирующих продольных нитей (пучков нитей) низкомодульных и высокомодульных волокон. При этом отношение площади полимерной матрицы к площади пучков нитей в поперечном сечении должно быть не менее 2. Полимерная матрица выполнена из одного из нижеперечисленных конструкционных термопластичных полимеров: полиэтилентерефталата (ПЭТ), полибутилентерефталата (ПБТ), поликарбоната, полиамида (ПА), полиметилметакрилата (ПММА), полиэфир-эфиркетона (ПЭЭК), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ) или их комбинаций и модифицирующих добавок. Также в полимер вводится рубленое стеклянное, базальтовое или углеродное волокно длиной 0,5-5 мм с содержанием по массе до 30%. Введение рубленого волокна позволяет существенно снизить коэффициент теплового расширения композита, а также повысить прочность матрицы.

Армирующие нити из низкомодульных и высокомодульных волокон расположены равномерно в определенном порядке по поперечному сечению стержня арматуры. В качестве низкомодульных используются нити или ровинги из стекловолокна и базальтового волокна, в качестве высокомодульных используются углеродные и арамидные нити. Высокий модуль упругости арматуры достигается за счет введения высокомодульных углеродных нитей.

Применение в качестве связующего термопластичных конструкционных полимеров позволяет при локальном нагреве стержня до температуры размягчения полимера произвести изгиб под необходимым углом. После охлаждения разогретого участка стержня прочность композита восстанавливается.

Для необходимого сцепления с бетоном на поверхности стержня выполняются кольцевы ребра путем формования при изготовлении стержня до его отверждения. Ребра располагаются под углом к оси стержня от 30 до 90 гардусов. Шаг ребер принимается не менее половины диаметра стержня для обеспечения зацепления ребер с крупным заполнителем в бетоне.

Предлагаемая арматура может выполняться диаметрами от 3 до 80 мм.

Согласно варианту №2 композитная арматура по пункту №1 дополнительно покрывается огнезащитным слоем, выполненным из жидкого натриевого стекла, смешанного со стеклянными микросферами или терморасширенным графитом или их комбинацией. Толщина огнезащитного слоя составляет 0,5-3 мм. При этом огнестойкость арматуры повышается на 50-200 градусов по цельсию.

При использовании в качестве основного компонента полиэтилентерефталата (ПЭТФ) полимерная матрица может иметь следующий состав: % масс.

- Полиэтилентерефталат - 67%,

- Полибутилентерефталат - 15%,

- Рубленое стекловолокно (длина 0,5-1 мм) - 15%,

- Модификатор адгезии Э-ЭА-ГМА (этилен-этилакрилат-глицидилдиметакрилат) - 3%.

В таблице 1 приведены варианты армирования стержня диаметром 12 мм низкомодульными и высокомодульными нитями.

Таблица 1
№ п/п Высокомодульные волокна Низкомодульные волокна Прочность при растяжении, МПа Модуль упругости, ГПа Отношение площади матрицы к общей площади нитей
1 Углеродный жгут ВМН-4МТ, Ер=450 ГПа, 9350 текс Базальтовая нить БС 10-68×2×4, Ер=94 ГПа, 32500 текс 403 200,8 5,82
2 Углеродная нить УКН-М-6К, Ер=230 ГПа, 24000 текс Базальтовая нить БС 10-68×2×4, Ер=94 ГПа, 12500 текс 502,5 196,6 5,22
3 Углеродный жгут ВМН-4МТ, Ер=450 ГПа, 5550 текс, Арамидная нить Русар, Ер=145 ГПа, 8000 текс Базальтовая нить БС 10-68×2×4, Ер=94 ГПа, 20000 текс 414,7 178,8 6,01
4 - Базальтовая нить БС 10-68×2×4, Ер-94 ГПа, 44500 текс 407,5 94 6,12

Предлагаемая конструкция арматуры иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4.

На фиг.1 показан общий вид и поперечное сечение арматуры по варианту №1. Позицией 1 обозначено тело стержня, позицией 2 - поперечные кольцевые ребра. Продольные нити условно не показаны.

На фиг.2 показан общий вид и поперечное сечение арматуры по варианту №2. Позицией 1 обозначено тело стержня, позицией 2 - поперечные кольцевые ребра, позицией 3 - огнезащитное покрытие. Продольные нити условно не показаны.

На фиг.3 изображено поперечное сечение стержня для состава арматуры по пункту №1 из таблицы 1, где: 4 - базальтовые нити, 5 - углеродные нити, 6 - полимерная матрица.

На фиг.4 изображено поперечное сечение стержня для состава арматуры по пункту №2 из таблицы 1, где: 4 - базальтовые нити, 5 - углеродные нити, 6 - полимерная матрица.

На фиг.5 изображено поперечное сечение стержня для состава арматуры по пункту №4 из таблицы 1, где: 4 - базальтовые нити, 6 - полимерная матрица.

Предлагаемую композитную арматуру получают совмещением методов экструзии и пултрузии. Компоненты полимерной матрицы подаются в экструдер, где расплавляются, смешиваются и подаются далее в стренговую головку. Через специальные каналы малого диаметра в стренговую головку также подаются армирующие нити, которые занимают необходимое положение и, по мере протягивания через головку, пропитываются расплавом. Далее нити вытягиваются из головки одновременно с экструдируемым расплавом полимера, образуя таким образом единое тело стержня. После предварительного поверхностного охлаждения на поверхности формуются ребра путем прохождения вытягиваемого стержня через блок валков с канавками. После формования ребер стержень проходит зону охлаждения, где расплав окончательно остывает и твердеет, формируя тело стержня. Далее стержень подается в тянущее устройство, которое обеспечивает непрерывное движение стержня и, одновременно с этим, вытягивание нитей. После отверждения стержни нарезаются на отрезки необходимой длины.

Для получения огнезащитного покрытия на готовые стержни наносится смесь жидкого стекла и стеклянных микросфер и/или терморасширенного графита способом окунания в смесь либо нанесением валиками.

Предлагаемая композитная арматура позволяет регулировать прочностные и деформационные свойства в широком диапазоне, повышая экономичность ее использования в конструкциях различного назначения. Для ее изготовления могут быть использованы вторичные полимеры, например полиэтилентерефталат (ПЭТФ), что снижает ее себестоимость и способствует улучшению экологической обстановки.

1. Арматура композитная, состоящая из полимерной матрицы, выполненной из термопластичного конструкционного полимера и дисперсно армированного стеклянными, базальтовыми или углеродными волокнами длиной 0,5-5 мм с содержанием по массе до 30%, и продольных армирующих нитей (пучков нитей), выполненных из низкомодульных и высокомодульных волокон, равномерно расположенных по площади сечения стержня, причем отношение площади полимерной матрицы к площади пучков нитей в поперечном сечении составляет не менее 2, и имеющая формованные поперечные кольцевые ребра, наклоненные к оси стержня под углом от 30 до 90°.

2. Арматура композитная по п.1, отличающаяся тем, что на поверхность стержня нанесено огнезащитное покрытие, выполненное из смеси жидкого натриевого стекла и стеклянных микросфер и/или терморасширенного графита толщиной 0,5-3 мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к набору волокон для бетона с метками РЧ идентификации или любым другим типом меток, которые могут обеспечивать информацию «Я здесь», и к бетону или бетонной структуре, содержащим волокна с метками РЧ идентификации, для армирования или для любых других целей.

Изобретение относится к изготовлению неметаллических арматурных изделий. .
Изобретение относится к композитным армирующим изделиям для строительных конструкций и может быть использовано для армирования бетонных конструкций, крепления различных грунтов и др.
Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления арматурных элементов, используемых для дисперсного армирования фибробетонных конструкций.
Изобретение относится к способу изготовления базальтовой арматуры с периодическим профилем для базальтобетонных конструкций. .

Изобретение относится к строительству, а именно к неметаллической композитной арматуре. .

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам дисперсного армирования бетонов и асфальтобетонов. .

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.
Изобретение может быть использовано в строительстве для армирования бетонных, кирпичных и каменных конструкций. Композиция содержит стеклянный или базальтовый ровинг в количестве 90÷100 вес.ч., пропитанный полимерным связующим на основе эпоксидно-диановой смолы в количестве 18÷20 в.ч. В полимерное связующее дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч. Изобретение обеспечивает повышенную стойкость к эксплуатационным нагрузкам. 2 табл.
Изобретение относится к эпоксидным связующим для композитных пластиков и может использоваться в производстве арматуры композитной переодического профиля. Связующее содержит (мас.ч.): эпоксиднодиановую смолу с массовой долей эпоксидных групп 20,0-24,0 - 100, ароматически сопряженный гидроксифенилен, совмещенный с изометилтетрагидрофталиевым ангидридом в соотношении 9:1 - 85-90, диглицедиловый эфир олигооксипропиленгликоля с массовой долей эпоксидных групп 16-18% - 10-12, ускоритель полимеризации аминного типа тридиметиламинометилфенол0 или 2-метилимидазол, или этил,2-метилимидазол - 0,3-3,0. Изобретение позволяет получить изделие с повышенными прочностью, эластичностью и химической стойкостью. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к армирующим изделиям, в частности к армирующим изделиям периодического профиля, для изготовления изделий из бетона, газобетона методом горячего формования при одновременном воздействии агрессивных сред. Арматура композитная содержит стержень с обмоткой, выполненные из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и отвердителя. Арматура содержит, мас.%: волокнистый наполнитель - 60-80% и связующее - 20-40%, где связующее включает, мас.%: эпоксидноноволачную смолу - 50-60, аминный отвердитель - 40-50. Эпоксидноноволачная смола содержит, мас.%: диановую эпоксидную смолу - 47-80%, модификатор на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы - 10-25%, продукт, полученный эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина - 10-28%. Технический результат - повышение устойчивости композитной арматуры к длительному воздействию высоких температур, высокие показатели прочности, эластичности, устойчивость к агрессивным средам, высокая скорость отверждения связующего. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способам упрочнения силовых конструкций, имеющих существующие или прогнозируемые разрушающиеся участки, с помощью полос из композиционного материала. В качестве полос используют тканый или нетканый армирующий наполнитель из стеклянных, базальтовых, синтетических полимерных или углеродных волокон. Указанные волокна пропитывают полимерной композицией в количестве 30÷60% от веса композита, обеспечивающей их прилипание к силовым конструкциям и последующее отверждение от +5°С до +100°С в течение от 5 минут до двух суток. Полимерная композиция содержит в мас.ч.: эпоксидная смола 100, активный эпоксидный разбавитель 5÷130, отвердитель 15÷110, загуститель 5÷50, пигмент или краситель 0,5÷50. В качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминного компонента с монокарбоновыми кислотами. В качестве аминного компонента используют смесь, состоящую из первичного ароматического амина или смесь ароматических аминов (А), вторичного алифатического аминоспирта (Б) и третичного алифатического аминоспирта (В) в массовом соотношении А:Б:В от 98:0,2:1,8 до 80:5:15. Монокарбоновую кислоту (Г) вводят в виде - 25÷80% раствора в одноатомном алифатическом или ароматическом спирте, или их эфире с моно- или дикарбоновой кислотой, в соотношении (А+Б+В):Г от 90:10 до 60:40 в пересчете на 100% кислоту с последующим взаимодействием путем перемешивания в реакторе при температуре от 50 до 130°С в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту. Обеспечивается повышение адгезии усиливающих полос из композиционных материалов к поверхностям конструкций и более эффективное их упрочнение. 2 табл.

Изобретение относится к устройствам для изготовления фибры из полимерной массы, предназначенной для дисперсного армирования бетонов и строительных растворов при изготовлении строительных изделий. Технологическая линия для изготовления фибры из полимерной массы включает расположенные по ходу технологического процесса экструдер, экструзионную головку для формования нити из полимерной массы, имеющей заданную форму поперечного сечения, ванну охлаждения нити с охлаждающей жидкостью, тянущую клеть, содержащую, по меньшей мере, один верхний и один нижний валки с S-образной заправкой нити, камеру термической пластификации, основную натяжную клеть, содержащую, по меньшей мере, один верхний и один нижний валки с S-образной заправкой нити между ними, зону основной вытяжки нити, гофрирующее устройство и режущий механизм для резки нити на мерные отрезки - фибру. Линия включает дополнительную натяжную клеть, содержащую, по меньшей мере, один верхний валок и один нижний валок с S-образной заправкой нити между ними, установленную после основной натяжной клети, зону дополнительной вытяжки нити, образованную между основной натяжной клетью и дополнительной натяжной клетью, нагреватели для обогрева тянущей клети, нагреватели для обогрева камеры термической пластификации, нагреватели для обогрева основной натяжной клети, а также вентиляторы с выпускными насадками для удаления остатков влаги с нити, установленные в зоне между тянущей клетью и камерой термической пластификации. Технический результат: повышение прочности и качества изготавливаемой фибры. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к композитной стеклопластиковой арматуре, которая применяется в строительных конструкциях: для армирования обычных и предварительно напряженных строительных конструкций. Техническим результатом изобретения является повышение прочности на разрыв и изгиб стержня. Композитная стеклопластиковая арматура из пропитанного полимерным связующим стекловолокна содержит несущий стержень и спиральную обмотку. При этом несущий стержень изготовлен из скрученного вокруг центральной оси пучка нитей стекловолоконного ровинга. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.

Техническим результатом композитной арматуры является повышение ее прочности и прочности ее соединения с бетоном. Композитная арматура имеет выполненные из волокон жгуты, пропитанные смолой, жгуты соединены между собой путем их свивки вокруг друг друга и фиксации в этом положении отвержденной смолой, между витками жгутов образованы углубления, волокна каждого жгута натянуты в продольном направлении каждого витка, прижаты друг другу и скручены между собой вокруг продольной оси жгута так, что в зоне их контакта по всей длине арматуры они образуют общий винтообразный соединительный слой из отвержденной смолы и волокон двух жгутов. В поперечном сечении арматура образована парой контактирующих между собой через соединительный слой жгутов, каждый из которых имеет в поперечном сечении овальную форму, площадь поперечного сечения каждого жгута выбрана в пределах 40-49% от общей площади поперечного сечения арматуры, площадь поперечного сечения соединительного слоя выбрана в пределах 20-2,0% от общей площади поперечного сечения арматуры. 1 ил.

Техническим результатом композитной арматуры является повышение ее прочности и прочности ее соединения с бетоном. Композитная арматура имеет выполненные из волокон жгуты, пропитанные смолой, на поверхность арматуры нанесены частицы абразива. Жгуты соединены между собой путем их свивки вокруг друг друга и фиксации в этом положении отвержденной смолой. Между витками жгутов образованы углубления, волокна каждого жгута натянуты в продольном направлении каждого витка, прижаты друг другу и скручены между собой вокруг продольной оси жгута так, что в зоне их контакта по всей длине арматуры они образуют общий винтообразный соединительный слой из отвержденной смолы и волокон двух жгутов. В поперечном сечении арматура образована парой контактирующих между собой через соединительный слой жгутов, каждый из которых имеет в поперечном сечении овальную форму, площадь поперечного сечения каждого жгута выбрана в пределах 40-49% от общей площади поперечного сечения арматуры, площадь поперечного сечения соединительного слоя выбрана в пределах 20-2,0% от общей площади поперечного сечения арматуры. На наружной поверхности арматуры выполнена покрывающая ее шероховатая корка, выполненная из конгломерата частиц абразивного материала и отвержденной смолы, при этом площадь корки в ее поперечном сечении выбрана в пределах 2-15% от суммарной площади поперечного сечения жгутов и соединительного слоя. 1 ил.

Изобретение относится преимущественно к строительной отрасли промышленности, а именно к технологии изготовления арматурных элементов, применяемых для армирования обычных и предварительно напряженных строительных и других конструкций, и может быть использовано при изготовлении арматурных конструкционных материалов, альтернативных аналогичным металлическим и деревянным. Технический результат - создание высокопроизводительной поточной линии для непрерывного производства качественной композитной арматуры широкой номенклатуры диаметров, конструктивных и эксплуатационных исполнений с использованием различных типов компаундов, не зависящих от колебаний температуры окружающей среды и состояния производственных помещений. Дополнительной особенностью линии является надежность работы и доступное для воспроизведения и тиражирования конструктивное исполнение. Для этого в поточной линии первое по ходу технологического потока устройство спиральной намотки выполнено для работы с тонким ровингом, между последним устройством спиральной намотки и полимеризационной камерой установлено устройство нанесения адгезионного покрытия, при этом каждое из устройств спиральной намотки и устройство нанесения адгезионного покрытия выполнены с возможностью включения-отключения в процессе работы, на входе в пропиточное устройство и после отжимного устройства размещены выполненные в виде элементов натяжных устройств направляющие гребенки, отжимное устройство включает, по меньшей мере, два установленные последовательно барабана, выполненные с возможностью последовательного отключения, а пропиточное устройство пропиточной ванны включает ряд последовательно установленных направляющих роликов, один из которых размещен в нижней части ванны и установлен с образованием зазора между его образующей и поверхностью дна в его нижней части в пределах 1-4 мм, причем нижняя часть пропиточной ванны размещена в подогреваемой емкости с водой. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к строительству, а именно к оборудованию производства композитной арматуры. Для повышения производительности технологической линии и обеспечения возможности выпуска композитной арматуры с повышенными потребительскими свойствами устройство подкрутки композитной арматуры в технологической линии для изготовления композитной арматуры из пропитанных полимерным термореактивным связующим нитей ровинга композитной арматуры с несущим стержнем и спиральной обмоткой жгутами и/или лентами обмоточного ровинга выполнено с возможностью дозированного подкручивания нитей ровинга несущего стержня композитной арматуры в направлении, противоположном направлению спиральной обмотки несущего стержня композитной арматуры жгутами и/или лентами обмоточного ровинга.2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.
Наверх