Композиционный материал для строительства
Владельцы патента RU 2685010:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) (RU)
Изобретение относится к области строительства, а именно строительным элементам относительно малой толщины, из древесины, армированной пластмассой. Техническим результатом изобретения является повышение прочности. Сущность изобретения заключается в том, что часть пластин из дерева заменена углепластиковыми гофрированными листами, размещенными в брусе таким образом, что боковая часть углепластикового гофрированного листа расположена по длине бруса, торцевая часть его - по ширине бруса, а по высоте бурса углепластиковый гофрированный лист размещен ниже нейтральной оси бруса в зоне растяжения. Боковая часть углепластикового гофрированного листа защищена деревянными вставками толщиной, равной толщине пластины из дерева. 2 ил.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к строительным элементам относительно малой толщины, из древесины, армированной пластмассой.
При строительстве некоторых сооружений рационально использовать арочные строения, например, пролетные строения мостов, путепроводов, несущие конструкции для перекрытий. Большинство известных стандартных строительных элементов выполнено из железобетона, металла, что обуславливает большой собственный вес конструкций.
Наиболее распространенным использование арочных конструкций является их применение при перекрытии больших пролетов мостов и перекрытий.
Известен длинномерный конструкционный элемент из композиционного материала (Патент RU 2290483, МПК Е04С 3/29, Е04С 2/10. Асеев А.В., Суханов А.В., Сисаури В.И., Сысоев В.П. Длинномерный конструкционный элемент из композиционного материала (варианты), -Опубл. 20.07.2005, Бюл. №20), включающий армирующий каркас, образованный профильными стенками, соединенными перемычками с формированием по меньшей мере одной продольной полости и четырех монтажных элементов для сборки, композиционность достигается вариантами расположения волокон материала в конструкционном элементе.
Недостатком данной конструкции является многодетальность, сложность изготовления пазов в каркасе из-за необходимости соблюдения условия перекрещивания и переплетения волокон.
Известна плита из древесных прядей и цемента. (Патент RU 2359092, МПК Е04С 2/10. ВАН ЭЛТЕН Геррит Ян (NL). Плита из древесных прядей и цемента, - Опубл. 20.06.2009, Бюл. №17), выполненная из древесных прядей и минерального связующего цемента.
Недостатком данного композиционного материала является достаточно высокий собственный вес конструкции из-за использования минерального связующего цемента.
Цель изобретения - уменьшение собственного веса строительного элемента и конструкции и повышение ее прочностных свойств.
Указанная цель достигается тем, что строительный элемент выполняют армированным углепластиковыми гофрированными листами.
Сущность изобретения заключается в том, что часть пластин из дерева заменена углепластиковыми гофрированными листами, размещенными в брусе таким образом, что боковая часть углепластикового гофрированного листа расположена по длине бруса, торцевая часть его - по ширине бруса, а по высоте бурса углепластиковый гофрированный лист размещен ниже нейтральной оси бруса в зоне растяжения, причем боковая часть углепластикового гофрированного листа защищена деревянными вставками толщиной равной толщине пластины из дерева, а углепластиковый гофрированный лист скрепляют с пластинами из дерева клеящим веществом, в качестве которого может быть использован клей по ГОСТ 33122-2014.
На фиг. 1 представлена схема общего вида бруса предлагаемого композиционного материала, включающая пластины дерева 1, углепластиковый гофрированный лист 2, деревянные вставки 3 для защиты углепластикового гофрированного листа 2 от ультрафиолетового излучения, причем соотношение высоты к ширине бруса композиционного материала составляет от 1 до 10, а длина выбирается в соответствии с производственной необходимостью.
На фиг. 2 представлена схема соединения пластин дерева 1 с углепластиковым гофрированным листом 2, деревянные вставки 3 для защиты от ультрафиолетового излучения, и клеящего вещества 4
Предлагаемый композиционный материал получают следующим образом.
В зависимости от производственных и эксплуатационных требований выбирают вид древесины, из которой изготовляют пластины дерева 1 требуемого размера, обеспечивающего получение бруса композиционного материала (Фиг. 1) необходимых размеров.
Затем выбирают углепластиковый лист 2 необходимой марки и состава, исходя из требуемых размеров бруса композиционного материала и его прочностных свойств. Толщина углепластикового листа 2 и его состав определяют прочностные свойства гофры 2, при этом от шага и радиуса изгиба гофры 2 зависит концентрация напряжений в местах изгиба гофры.
Покрытые клеем пластины дерева 1 помещаются под пресс.Клей под давлением проникает в поры, склеивая пластины дерева 1 друг с другом.
Сборку бруса композиционного материала (Фиг. 1) начинают с нижних пластин дерева 1, скрепляя их клеящим веществом 4 при нормальной температуре (примерно 22-25°С), выдерживают до полного высыхания слоя.
Расположение и количество слоев углепластиковых гофрированных листов 2 определяется расчетом, исходя из производственных и эксплуатационных требований.
Углепластиковые гофрированные листы 2 размещают в брусе таким образом, чтобы боковая часть углепластиквого гофрированного листа 2 была размещена по длине бруса 6, торцевая его часть - по ширине бруса 7, а по высоте бруса углепластиковый гофрированный лист 2 размещен ниже нейтральной оси 5 в зоне растяжения конструкции. Для защиты углепластикового гофрированного листа 2 от воздействия ультрафиолетового излучения по периметру слоя углепластика размещают защитные деревянные вставки 3 высотой, равной высоте слоя гофры 2.
После укладки углепластиковых гофрированных листов 2 и защитных деревянных вставок 3 их скрепляют клеящим веществом 4, затем поочередно укладывают пластины из дерева 1, нанося на поверхности каждой пластины клеящее вещество 4, в количестве необходимом для получения расчетного размера бруса готового композиционного материала.
В зависимости от требуемых производственных и эксплуатационных свойств бруса композиционного материала углепластиковых гофрированных листов 2 может быть несколько, но все они должны быть расположены ниже нейтральной оси 5 в зоне растяжения. Готовый брус композиционного материала выдерживают при нормальной температуре до полного высыхания клеящего вещества.
Таким образом, предлагаемый композиционный материал позволяет уменьшить вес конструкции, из-за применения углепластикового гофрированного листа и уменьшения расхода древесины, повысить прочность строительных элементов, особенно при изгибающих нагрузках за счет использования гофрированного углепластикового листа.
Композиционный материал для строительства, включающий брус, выполненный из пластин дерева, соединенных между собой клеящим веществом, отличающийся тем, что часть пластин из дерева заменена углепластиковыми гофрированными листами, размещенными в брусе таким образом, что боковая часть углепластикового гофрированного листа расположена по длине бруса, торцевая часть его - по ширине бруса, а по высоте бруса углепластиковый гофрированный лист размещен ниже нейтральной оси бруса в зоне растяжения, причем боковая часть углепластикового гофрированного листа защищена деревянными вставками, толщиной, равной толщине пластины из дерева, а углепластиковый гофрированный лист скрепляют с пластинами из дерева клеящим веществом.
