Способ упрочнения силовых конструкций


 


Владельцы патента RU 2516185:

Лапицкая Татьяна Валентиновна (RU)

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 способам упрочнения силовых конструкций, в частности опор мостов, несущих стен зданий, дымовых труб и других сооружений, имеющих существующие или прогнозируемые разрушающиеся участки, с помощью полос из композиционного материала и, может быть также использовано при ремонте яхт, катеров, емкостей для хранения различных жидкостей, трубопроводов и других целей.

Ближайшим прототипом заявляемого решения является патент США №6.811.861 от 02.10.2004 г. (В2), в котором описывается способ упрочнения силовых конструкций путем приклеивания или пристреливания готовых полос из композиционных армированных материалов, пропитанных полимерной матрицей.

Недостатком такого способа являются неполное использование прочностных свойств композиционных материалов и, как следствие, сравнительно невысокое усиление, особенно при механическом закреплении полос (пристреливание или другими подобными методами), а также необходимость механической обработки поверхности полос при склеивании, которое также не позволяет полностью реализовать усиливающее действие композиционных материалов и не обеспечивает высокой адгезии к конструкциям и, кроме того, увеличивается трудоемкость.

Задачей заявляемого изобретения является повышение адгезии усиливающих полос из композиционных материалов к поверхностям конструкций и более эффективное их упрочнение, а также снижение трудозатрат за счет совмещения операций изготовления полос и их нанесения на усиливаемую коистоукцию.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве полос используют тканный или нетканый наполнитель из стеклянных, базальтовых, синтетических полимерных или углеродных волокон, которые пропитывают полимерной композицией в количестве 30÷60% от веса композита, обеспечивающей их прилипание к силовым конструкциям и последующее отверждение от +5°C до +100°C в течение от 5 минут до 2 суток, при этом композиция состоит из эпоксидной смолы, активного эпоксидного разбавителя, а в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминного компонента с монокарбоновыми кислотами, с использованием в качестве аминного компонента смеси, состоящей из первичного ароматического амина или смеси 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, а 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°C в течение от 20 до 120 минут и скорости мешалки от 100 до 3000 оборотов в минуту, и дополнительно содержит загуститель, пигмент или краситель, при этом 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

Пример 1.

Получение отвердителя

В реактор, снабженный обогревом, охлаждением и скоростной мешалкой, поочередно загружают 3 ингредиента, входящие в аминный компонент, - метафенилендиамин (А), вторичный аминоспирт - диизопропаноламин (Б) и третичный аминоспирт - N,N′ диизопропанилэтаноламин (В) в массовом соотношении А:Б:В=88:2,6:9,4. Смесь перемешивают при 100°C в течение 5 минут при 1500 оборотах в минуту работающей мешалки. Затем в реактор добавляют масляную кислоту (Г) в виде 50% раствора в этиловом спирте в соотношении (А+Б+В):Г=75:25 в пересчете на 100% кислоту и поддерживая температуру 100°C при работающей мешалке осуществляют взаимодействие в течение 60 минут.

Полученный отвердитель используют для приготовления полимерной композиции.

Приготовление смоляной части полимерной композиции

В другой реактор загружают 100 мас.ч. эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20 и 70 мас.ч. активного эпоксидного разбавителя - диглицидилового эфира полиэпихлоргидрина марки Э-181. Температуру в реакторе поднимают до 70°C и перемешивают в течение 10 минут при 500 об/мин, после чего вводят 27 мас.ч. загустителя - оксипропилированного крахмала и 12 мас.ч. красителя - фталоцианинового голубого. Температуру в реакторе снижают до +25°C, загружают 60 мас.ч. отвердителя и перемешивают при тех же оборотах 15 минут. Полученную композицию направляют на переработку.

Примеры 2÷8 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров и компонентов в соответствии с таблицей 1.

Свойства полученной композиции по примерам 1÷8 представлены в таблице 2, в которой показаны ее преимущества перед известными техническими решениями.

Осуществление операции упрочнения силовой конструкции

Смешение смоляной части и отвердителя осуществляют на месте применения с помощью переносной мешалки.

После смешения компонентов композицию выливают на разрезанные полосы стеклоткани сатинового переплетения марки Т-80, уложенные на полиэтиленовую пленку, в соответствии с площадью упрочняемого участка. Пропитанные полосы прокатывают валиком из фторопласта-4 для удаления избытка композиции, обеспечивая ее содержание в композиционном материале 35%. Этой же композицией промазывают бетонную поверхность силовой конструкции и при наличии глубоких трещин заполняют последние с помощью шприца, прижимают до предварительного схватывания в течение 10 минут при температуре +60°C, обеспечиваемой горячим воздухом или инфракрасной лампой. При ремонте потолочных перекрытий предварительно смешанную композицию наносят непосредственно на усиливаемую поверхность, затем прикатывают валиком сухую ткань, добиваясь проступания композиции на поверхность ткани, сверху наносят еще один слой композиции.

Примеры 2÷7 осуществляют аналогично примеру 1 с изменением параметров в соответствии с таблицей 1.

Преимущества заявляемого способа по примерам 2÷7 перед известным приведены в таблице 2.

Таблица 1.
Условия осуществления способа структурного упрочнения силовых конструкций
№ п/п Наименование компонента, параметра Вид компонента или величина параметра по примерам
Получение отвердителя 2 3 4 5 6 7
1 Наименование ароматического амина или смеси ароматических аминов (А) 4,4′ диаминодифенилметан толуилендиамин парааминобензиланилин 3,3′ дихлор 4,4′ диаминодифенилметан Технический прдукт ароматический полиамин, состоящий из смеси - изомеров 4,4′, -4,2′, 2,2′ диаминодифенилметана и 3÷4 ядерных гомологов
2 Наименование вторичного алифатического аминоспирта (Б) Диизопропаноламин метил-этаноламин Диэтаноламин третбутил-бутаноламин изопентилэтпнола мин метилэтаноламин
3 Наименование третичного алифатического аминоспирта (В) N,N′ диизопропанилэтаноламин метил-диэтаноламин триизопропаноламин триизопропанолам ин Триэтаноламин триизопропаноламин
4 Соотношение А:Б:В 88:2,6:9,4 88:2,6:9,4 88:2,6:9,4 88:2,6:9,4 98:0,2:1,8 80:05:15
5 Наименование момнокарбоновой кислоты (Г) аминокапроновая трихлоруксусная ангеликовая λ-пирролкарбоновая бензойная акриловая
6 Соотношение (А+Б+В):Г (в пересчете на 100%) кислоты 75:25 75:25 75:25 90:10 60:40 60:40
7 Наименование растворителя и его % содержание в компоненте (Г) пропиловый спирт 50% Диоктилфталат 30% Этилацетат 20% Амиловый спирт 60% Бензиловый спирт 10% Фурфуриловый спирт 25%
8 Режим взаимодействия:
- температура, °С 50 90 90 50 80 130
- время, мин 120 60 60 60 60 80
- число оборотов мешалки в мин 1000 1000 1000 1000 100 3000
ПОЛУЧЕНИЕ СМОЛЯНОЙ ЧАСТИ ПОЛИМЕРНОЙ КОМПОЗИЦИИ 2 3 4 5 6 7
1 Вид эпоксидной смолы (100 мас.ч. по всем примерам) Эпоксидная диановая смола марки ЭД-8 молекулярная масса 1000 Триглицидил изоцианурат марки ЭЦ Триглицидил изоцианурат марки ЭЦ Триглицидилпарааминофенол УП-610 Диглицидиловый эфир резорцина марки РЭС-3 Эпоксидированный фенолоформальдегидный новолак марки ЭН-6
2 Вид и количество активного эпоксидного разбавителя, мас.ч. Триглицидиловый эфир этриола Триглицидиловый эфир этриола Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля марки ДЭГ-1 Моноокисьвинил циклогексена Бутилглицидиловый эфир Тетраглицидиловый эфир пентаэритрита
130 130 5 70 70 70
3 Количество отвердителя, полученного по тем же примерам, мас.ч. 15 60 60 60 60 110
4 Вид и количество загустителя, мас.ч. Метилцеллюлоза 50 Аэросил 5 Гидрогинезированное касторовое масло 27 Оксиэтилированный крахмал 20 + аэросил 7 Альгинат натрия 27 Альгиновая кислота 27
5 Вид и количество красителя или пигмента, мас.ч. Двуокись титана 0,5 Окись цинка 25 Нигрозин 12 Антрахиноновы и красный 2 Антрахиноновый красный 2 Фталоцианиновый зеленый 1
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ОПЕРАЦИИ УПРОЧНЕНИЯ СИЛОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
1 Температура смешения смоляной части и отвердителя +30 +10 +40 +20 +20 +20
2 Вид армирующего наполнителя (полоса) Лента углеродная марки ЛУВМ-350/05-12п Стеклоткань марки ТС-26П-34 Лента углеродная однонаправленная марки УОЛ-300 Арамидная ткань марки кевлар (форма Дюпон) Ткань из волокон полиамидных СВМ марки РУС АР Лента из параллельно уложенных базальтовых волокон (опытная)
3 Содержание полимерной композиции в пропитанной полосе, % 45 45 45 45 10 60
4 Количество слоев пропитанных полос 1 5 8 10 5 5
5 Метод нанесения упрочняющей полосы Контактное формование с последующим фиксированием до отверждения Прикатывание на предварительно промазанную составом поверхность
6 Режим отверждения - температура - время +100 +10 +60 +40 +20 +20
10 мин 2 суток 60 мин 2 часа 24 часа 24 часа
Таблица 2
Свойства упрочняющей силовой конструкции, полученной по заявляемому способу
№ п/п Наименование показателя Величина показателя по примерам
1 2 3 4 5 6 7
1 Адгезия к высокопрочному бетону Отрыв по бетону
2 Предел прочности при статическом изгибе, МПа 900 1200 1000 1300 700 1100 950
3 Предел прочности при растяжении при 20°С, МПа 400 1500 450 1700 500 600 1100
4 Предел прочности при растяжении при 60°С, МПа 400 1400 450 1600 500 600 1000
5 Удельная ударная вязкость, кДж/м2 900 1100 1200 1000 900 1200 1000

Способ упрочнения силовых конструкций с помощью полос из композиционного материала, отличающийся тем, что в качестве полос используют тканый или нетканый армирующий наполнитель из стеклянных, базальтовых, синтетических полимерных или углеродных волокон, которые 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, при этом полимерная композиция состоит из эпоксидной смолы, активного эпоксидного разбавителя, а в качестве отвердителя она содержит продукт взаимодействия аминного компонента с монокарбоновыми кислотами, с использованием в качестве аминного компонента смеси, состоящей из первичного ароматического амина или смеси 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, а 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, и дополнительно содержит загуститель, пигмент или краситель, при этом 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



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области строительства, а именно, к работам по реставрации и ремонту кирпичных фасадов зданий. Задачей предлагаемой группы изобретений является повышение срока службы отремонтированного фасада здания без изменения его внешнего облика.

Изобретение относится к области строительства, в частности к реконструкции малоэтажных жилых зданий. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности реконструированного здания.

Способ относится к области строительства и может быть использован при усилении бетонных, железобетонных и каменных колонн стальными обоймами. Распорки стальной обоймы изготовляют в виде пары угловых стоек и соединительных планок, которые скрепляют между собою сварным соединением в виде комплексного шва, при этом соединительную планку выполняют в виде стальной пластины, размеры и форма концевого и среднего участка которой принимают из условий несущей способности планки и сварного соединения.

Изобретение относится к области строительства и может быть применено при ремонте и реконструкции зданий с деревянными перекрытиями без отселения жильцов или пользователей ремонтируемого здания.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для усиления ребристой железобетонной плиты. Технический результат изобретения заключается в повышении несущей способности конструкции.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для разгружения каменных несущих стен зданий. Технический результат: обеспечение разгрузки несущих стен здания.
Изобретение относится к клею для заполнения трещин окрашенного камня и для заполнения трещин швов между камнями и может быть использован, например, в керамической промышленности.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при усилении бетонных, железобетонных и каменных колонн стальными обоймами. Распорка стальной обоймы включают пару угловых стоек и соединительные планки, которые скреплены между собою сварным соединением в виде комплексного шва, при этом соединительная планка выполнена в виде стальной пластины, размеры и форма концевого и среднего участка которой приняты из условий несущей способности планки и сварного соединения.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу усиления колонны и сочлененных элементов перекрытия здания. Технический результат заключается в повышении надежности и безопасности колонны и элементов перекрытия, снижении расхода стали и материальных затрат.

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройству для усиления колонны и сочлененных элементов перекрытия здания. Технический результат заключается в повышении надежности работы, снижении расхода металла и энергии.

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.
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 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.

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.

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 области нанесения антифрикционных покрытий преимущественно на боковую поверхность рельсов железнодорожных путей и может быть также использовано в узлах трения различных машин.
Наверх