способ изготовления изделий на цементном вяжущем, пучки синтетических волокон, цементный продукт

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий на цементном вяжущем, включающий приготовление бетонной смеси, или строительного раствора, или цементной пасты, затворенных водой, в которые вводят обработанные агентом пучки синтетических волокон, содержащих 10 10000 элементарных волокон, полученных из полиолефина, например полипропилена или полиэтилена, полиэстера или их смеси, перемешивание приготовленной смеси в течение по меньшей мере 20 с, заливку ее для получения заданной конфигурации изделий с возможным введением арматуры в процессе заливки, отличающийся тем, что используют пучки из элементарных волокон, имеющих длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5-30 мкм и отношение длины к диаметру 100 1000, при этом элементарные волокна в пучке удерживают путем обработки смачивающим агентом, обеспечивающим поверхностное натяжение каждому элементарному волокну, достаточное для гомогенного диспергирования в бетонной смеси, или строительном растворе, или цементной пасте при перемешивании, причем пучки волокон вводят в количестве менее 1% от массы вяжущего.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перемешивание приготовленной бетонной смеси, или строительного раствора, или цементной пасты, в которую введены пучки синтетических волокон, производят в лопастном смесителе в течение по крайней мере 20 с, обычно по крайней мере 30 с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании монолитного метода перемешивание приготовленной бетонной смеси, или строительного раствора, или цементной пасты, в которую введены пучки синтетических волокон, производят в барабанном смесителе в течение по крайней мере 2 мин.

4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что пучки синтетических волокон вводят в бетонную смесь, или строительный раствор, или цементную пасту в количестве 0,05 0,5% в особенности 0,1 0,3% также как 0,15 0,25% от массы вяжущего.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смешивающий агент выбран из группы: сложный эфир глициридов и жирных кислот, амиды жирных кислот, полигликолевые сложные эфиры, полиэтоксилированные амиды, неионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества и смеси двух последних веществ.

6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что приготовленная бетонная смесь, или строительный раствор, или цементная паста имеют отношение вода: цемент 0,25 0,8 по массе.

7. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что при получении сборных изделий бетонная смесь, или строительный раствор, или цементная паста имеют отношение вода: цемент 0,25 0,35 по массе и уплотняются давлением или отношение 0,4 0,6 по массе и при заливке уплотняюся вибрацией.

8. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что при использовании монолитного метода бетонная смесь, строительный раствор, цементная паста имеют отношение вода: цемент 0,4 0,8 по массе.

9. Способ по пп. 1 8, отличающийся тем, что перед обработкой смачивающим агентом синтетических волокон подвергают обработке коронным разрядом.

10. Пучки синтетических волокон для использования в бетонной смеси, строительном растворе и цементной пасте, включающие 10 10000 элементарных волокон, полученных из полиолефина, например полипропилена или полиэтилена, полиэстера или их смеси, и обработанные для удерживания их в пучке, отличающиеся тем, что пучки содержат элементарные волокна, имеющие длину 1 - 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длины к диаметру 100 - 1000, и обработаны смачивающим агентом, обеспечивающим поверхностное натяжение каждому элементарному волокну, достаточное для гомогенного диспергирования в бетонной смеси, или строительном растворе, или цементной пасте при перемешивании.

11. Пучки синтетических волокон по п. 10, отличающиеся тем, что агент выбран из группы: сложный эфир глициридов и жирных кислот, амиды жирных кислот, полигликолевые сложные эфиры, полиэтоксилированные амиды, неионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества и смеси двух последних веществ.

12. Пучки синтетических волокон по пп. 10 и 11, отличающиеся тем, что элементарные волокна выполнены в основном неизвитыми.

13. Пучки синтетических волокон по пп. 10 12, отличающиеся тем, что элементарные волокна имеют длину 3 30 мм, также как 5 25, в особенности 6 18 мм.

14. Пучки синтетических волокон по пп. 10 13, отличающиеся тем, что элементарные волокна имеют средний поперечный размер 5 25 мкм, в особенности 10 20 мкм.

15. Пучки синтетических волокон по пп. 10 14, отличающиеся тем, что элементарные волокна выполнены из полипропилена.

16. Пучки синтетических волокон по пп. 10 15, отличающиеся тем, что содержат элементарных волокон 50 5000 на пучок, также как 100 2000 на пучок, также как около 1000 элементарных волокон на пучок.

17. Пучки синтетических волокон по пп. 10 16, отличающиеся тем, что элементарные волокна имеют отношение длины к диаметру 200 800, в особенности 400 700, также как около 600.

18. Пучки синтетических волокон по пп. 10 17, отличающиеся тем, что перед обработкой смачивающим агентом пучки подвергают обработке коронным разрядом.

19. Цементный продукт, полученный из бетонной смеси, или строительного раствора, или цементной пасты, содержащий распределение синтетического волокна из полиолефина, например полипропилена или полиэтилена, полиэстера или их смеси, полученный путем приготовления бетонной смеси, или строительного раствора, или цементной пасты, затворенных водой, в которые вводят указанные волокна в виде пучков, обработанных агентом, содержащих 10 1000 элементарных волокон, перемешивания приготовленной смеси в течение по меньшей мере 20 с, заливки ее для получения заданной конфигурации изделий с возможным введением арматуры в процессе заливки, отличающийся тем, что используют пучки из элементарных волокон, имеющих длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длины к диаметру 100 1000, при этом элементарные волокна в пучке удерживают путем обработки смачивающим агентом, обеспечивающим поверхностное натяжение каждому элементарному волокну, достаточное для гомогенного диспергирования в бетонной смеси, или строительном растворе, или цементной пасте при перемешивании, причем пучки волокон вводят в количестве менее 1% от массы вяжущего.

20. Цементный продукт по п. 19, отличающийся тем, что получен из бетонной смеси, содержащей фазу раствора 0,2 0,8 по массе.

21. Цементный продукт по п. 19, отличающийся тем, что получен из бетонной смеси или строительного раствора с содержанием цемента 200 1200 кг/м³.

22. Цементный продукт по п. 21, отличающийся тем, что выполнен в виде монолитного бетона из бетонной смеси или строительного раствора с содержанием цемента 200 600 кг/м³, в особенности 260 450 кг/м³.

23. Цементный продукт по п. 21, отличающийся тем, что при получении сборных бетонных изделий используют бетонную смесь или строительный раствор с содержанием цемента 300 500 кг/м³.

24. Цементный продукт по п. 21, отличающийся тем, что выполнен из строительного раствора с содержанием цемента 400 1200 кг/м³, в особенности 600 1000 кг/м³.

25. Цементный продукт по п. 21, отличающийся тем, что выполнен из высокопрочного бетона и раствора с содержанием цемента 500 1200 кг/м³, в особенности 500 1000 кг/м³.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способов получения пучков волокон и материалов на основе цемента.

В течение длительного времени известно и практикуется использование различных типов волокон для придания бетона дополнительной прочности при растяжении и для усиления против ударных повреждений и распространения трещин. Также известно, что обычная арматура и грубые волокна могут уменьшить большее видимое растрескивание, которое происходит в бетоне, но только очень тонкие волокна реально могут снижать развитие более мелких трещин. Однако волокна, которые обычно используются в бетоне, например синтетические волокна из материалов, таких как полипропилен, являются относительно грубыми, что связано при использовании обычной технологии и обычного оборудования смешения с трудностью достижения удовлетворительного диспергирования в бетоне очень тонких волокон, и в особенности волокон с большим отношением длина/диаметр. Фактически также трудно получить однородную дисперсию даже относительно грубых волокон в бетоне. В общем, такие волокна получают в виде отдельных волокнистых лент, которые в процессе интенсивного перемешивания разрушаются на отдельные элементарные волокна, которые диспергируются в бетоне оставаясь по-прежнему относительно грубыми. Эта система не всегда является приемлемой и не всегда происходит разрушение волокнистой ленты на отдельные элементарные волокна, на практике обычно не достигается требуемой для этого интенсивности перемешивания. Даже при эффективном разделении волокна по-прежнему являются достаточно грубыми, чтобы достичь максимальной эффективности в качестве ингибиторов растрескивания, в особенности против микрорастрескивания.

Бетон имеет склонность к самовозникающему растрескиванию, и так как бетон является хрупким материалом, то при относительно низких напряжениях происходит легкое распространение трещин. Распространение прогрессивного растрескивания приводит к падению прочности бетона, причем падение более быстрое, чем можно было ожидать исходя из прочностных характеристик бетона.

Обычно предполагается, что расхождение между реальной и теоретической прочностями бетона может быть объяснено присутствием разрывов. При этом бетон не растрескивается, как это происходит при напряжении, а скорее при напряжении он слабеет из-за того, что уже содержит трещины. Эти трещины и разрывы отличаются размерами, так что шкала является очень важной при определении механизмов разлома, при этом реальная прочность является величиной статистической вероятности, которая зависит от распределения трещин в материале. Поэтому ингибированием появления и распространения трещин можно увеличить эффективную прочность бетона и предотвратить разрушению, т. е. образование крупномасштабных трещин и разломов. Самовозникающие неструктурные трещины возникают в больших массах свежесмешанного бетона, что связано с легкостью образования узких трещин, и при напряжениях, возникающих в процессе изменения размеров таких относительно больших структур, происходит соответствующее распространение трещин. Бетонные блоки для мощения обычно имеют размеры около 3 м на 10 м и толщиной 200 мм; узкие трещины в таком бетоне могут легко распространяться с получением слабой связи, которая последовательно приводит к разлому. Ясно видимое растрескивание часто является единственной формой растрескивания, которое определяется как важное, но это является следствием развития мелких и поэтому невидимых трещин.

ЕР-А-О 235 577 представляет агломераты волокон, имеющих улучшенную диспергируемость в вязких органических и неорганических матрицах, т. е. в матрицах на основе цемента, и включающих акрильные штапельные волокна, причем каждое волокно имеет диаметр менее чем 50 мкм и длину более чем 3 мм, волокна соединены друг с другом при помощи когезионно-сшивающего агента, который растворяется, набухает или плавится в армируемой волокном матрице. Когезионно-сшивающий агент, т. е. поливиниловый спирт, вводится в количестве 1 30 по массе волокон. Предпочтительно волокна имеют высокие модули упругости.

ЕР-А-0 225 404 представляет способ получения армированных волокон формованных цементных тел, который включает диспергирование полос, имеющих большое количество волокон, в неотвержденный цементный материал и после этого твердения материала, причем по крайней мере из полос импрегнируется в связующее таким образом, чтобы ослабла связь между отдельными волокнами в ленте, и таким образом, чтобы когда полоса диспергируется в цементном материале, волокна освобождались друг от друга. Связующее, т. е. эпоксидная смола, используется в таком количестве, чтобы отношение полос к связующем находилось от 5 5 до 9 1 по объему. Ранее известные применения волокон в бетоне были направлены на сочетание с обычной арматурой, при этом волокна с высокими модулями упругости использовались для улучшения показателей прочности при растяжении. Хотя это возможно в случае материалов с высоким содержанием цемента, но мало эффективно в случае обычных бетонов, даже при использовании стальных волокон, имеющих прекрасные механические характеристики. Это может быть связано со следующим:

а/. Объем требуемых волокон может быть настолько большим, что делает невозможным размещение волокон в цементной фазе бетона.

в/. Преимущества введения волокон могут проявляться только после разрушения матрицы и в этом случае могут быть описаны как прогрессивное разрушение, а не как удобная прочность.

с/. Стоимость и сложность в использовании не всегда оправдывает применение.

d/. Пространственная ориентация волокон при предварительном смещении и использовании волокон в самом материале часто оказываются недостаточными для армирования.

Становится все более очевидным, что наиболее важная цель волокон заключается в улучшении характеристик самого бетона, а не в независимом действии как арматура. Однако усиление легко измерить, и хотя другие преимущества, т. е. упрочнение самого бетона, могут быть отмечены как значительные, трудность измерения и количественного определения их могут являться фактором, снижающим оценку этих применений волокна в бетоне.

Сейчас найдено, что возможно использовать очень незначительные количества очень тонких синтетических волокон, например, полипропиленовых волокон, для улучшения характеристик и функциональности бетона и растворов, в особенности для предотвращения развития растрескивания, вызванного изменениями размеров, происходящими внутри бетона, и для достижения контроля этого растрескивания на микроуровне, до того как растрескивание разовьется до трещин видимого размера. Волокна при этом служат для улучшения внутренней прочности бетона, в особенности для предотвращения развития самовозникающего растрескивания выше микроуровня, так же, как и для предотвращения распространения растрескивания, и вместе с тем для обеспечения отдельного независимого армирования. Волокна вводятся в бетон или раствор в форме пучков волокна, которые, как было объяснено ниже, допускают получение требуемой гомогенности распределения коротких волокон в материале.

Поэтому один аспект данного изобретения относится к пучкам синтетических волокон, предназначенных для использования в бетоне, растворе или цементе, причем пучки включают 10 10000 элементарных волокон на пучок, элементарные волокна в основном состоят из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложного полиспирта или их смесей и имеют длину 1 до 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длина/диаметр 100 1000, элементарные волокна в каждом пучке соединены друг с другом при помощи смачивающего агента, причем смачивающий агент обеспечивает каждому элементарному волокну поверхностное натяжение, которое способствует гомогенному распределению волокон в бетоне, растворе или пасте при использовании обычного смешения в обычном оборудовании смешения бетонных смесей.

Другой аспект изобретения относится к материалам на основе цемента, включающим небольшие количества вышеназванных волококон, поэтому этот аспект относится к бетону на основе цемента, раствору или пасте, имеющим в основном гомогенно распределенные синтетические волокна, включающие полиолефин, такой как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложный полиэфир или их смесь и имеющие длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мкм и отношение длина/диаметр 100 1000, причем поверхность волокон включает смачивающий агент и причем волокна присутствуют в количестве менее 1 по массе цементного материала бетона, раствора или пасты. Использование далее выражения "материал изобретения" относится к таким материалам.

В дальнейшем аспекте изобретение относится к способу получения вышеназванных материалов на основе цемента, причем способ включает:

введение в бетон, раствор или в цементную смесь, к которым вода добавлена, в количестве менее, чем 1 по массе цементного материала, пучков синтетических волокон, включающих 10 10000 элементарных волокон на пучок, причем элементарные волокна включают полиолефин, такой как полипропилен или полиэтилен, производные полиолефина, сложный полиэфир или смесь их, причем волокно имеет длину 1 30 мм, средний поперечный размер 5 30 мм и отношение длина/диаметр 100 1000, элементарные волокна в каждом пучке связаны друг с другом при помощи смачивающего агента, причем смачивающий агент обеспечивает каждому элементарному волокну поверхностное натяжение, которое допускает получение в основном гомогенного распределения волокон в смеси при помощи использования обычного смешения в обычном оборудовании смешения - перемешивание полученной смеси в течение периода времени по крайней мере 20 с до получения смеси бетона, раствора или пасты, в которых отдельные элементарные волокна в основном гомогенно распределены;

отлив смеси бетона, раствора или пасты для придания требуемой конфигурации, произвольно с введением в процессе отлива дополнительных тел, таких как арматура.

Изобретение относится также к получению пучков синтетического волокна для использования их в бетоне, растворе или цементе, причем пучки включают 10 1000 элементарных волокон на пучок, элементарные волокна в основном состоят из полиолефина, сложного полиэфира или смеси их, причем способ включает:

плавление исходного материала для получения волокон до получения расплава;

прядение расплава в штапельные пучки элементарных волокон, упрочнение пучков элементарных волокон;

сушку и фиксацию пучков элементарных волокон, так что бы упрочненное волокно после фиксации имело средний поперечный размер 5 30 мкм;

обработку пучков элементарных волокон смачивающим агентом таким образом, чтобы элементарные волокна в каждом пучке были связаны друг с другом и таким образом чтобы элементарные волокна имели поверхностное натяжение, которое допускало получение в основном гомогенного распределения волокон в бетоне, растворе или пасте при использовании обычного смешения обычным оборудованием получения смесей бетона;

резку пучков элементарных волокон на длину 1 30 мм таким образом, чтобы отдельные элементарные волокна имели отношение длина/диаметр 100 1000.

Сейчас найдено, что из-за того, что они первоначально присутствуют в форме пучков волокна, очень тонкие волокна, описанные выше (далее обозначенные, как "волокна изобретения"), имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетона, растворов или цементов при использовании всех типов существующих обычных смесителей, включая вращающиеся барабаны автомобилей для перевозки и приготовления бетона. Из-за способности хорошо диспергироваться, даже при очень низких скоростях введения, волокна изобретения могут дать много преимуществ в характеристиках и функциональности бетона и других материалов на основе цемента. Среди этих преимуществ будут следующие:

ингибирование растрескивания, которое является следствием пластической усадки, пластического оседания, ранней термической усадки, химической усадки и карбонизации;

ингибирование растрескивания, которое является следствием усадки при сушке, циклических нагрузок, обратного движения влаги и термических изменений;

возможность устранить необходимость использовать стальную сетку для контроля проблем, вызванных самовозникающим растрескиванием;

улучшения в долговечности, что связано с предотвращением растрескивания и уменьшением абсорбции воды и как результат с увеличенной внутренней прочностью;

снижение повреждений в результате замораживания, что связано со снижением проницаемости и увеличенным сопротивлением растрескиванию, как результат увеличенной прочности бетона и внутренних зерен и как результат увеличенного сопротивления распространению растрескивания;

увеличение сопротивления к ударным и истирающим повреждениям;

более высокая адгезия влажного бетона и придание тиксотропной реологии, приводящая к:

большой гомогенности и консистенции бетона с большей однородностью и надежностью характеристик;

облегчению перекачки, расположения и достижения финишных свойств поверхности и предотвращение седиментации и оседания,

сниженной тенденции для образования растрескивания под действием пластической усадки как результат снижения седиментации;

преимуществам при расположении бетона как наклонной плоскости, так как материал имеет незначительную склонность к постоянному движению, которая в противном случае приводит к увеличенной склонности к растрескиванию;

лучшее сопротивление действию пламени, так как синтетические волокна плавятся при высоких температурах, и это достигается переносом супернагретого пара, генерированного внутри бетона, по большому числу капилляров;

лучшее сопротивление к снижению качества под действием кокррозионноактивных химических веществ, что связано со снижением проницаемости этих веществ в бетон.

Увеличением эффективности смесителя и предотвращением образования частиц заполнителя с соответствующей седиментацией получен более консистентный и более гомогенный бетон.

Когезивность, обеспеченная волокнами изобретения, служит для улучшения поверхностных свойств бетона. Достигается текстурирование поверхности с достижением отсутствия скольжения по поверхности и достигаемый эффект не снижается при последующей осадке, что связано с тиксотропной характеристикой, обеспеченной волокном.

Волокна не портят поверхностные свойства бетона и они сами не видимы в бетоне невооруженным глазом. Тиксотропный эффект также может представлять интерес исходя из возможности получения новых и более интересных финишных поверхностей и эффектов, включая декоративные поверхности отлитого и пред-отлитого бетона.

Все более общей практикой становится использование в бетоне и других цементных материалах более высокого содержания цемента с целью увеличения их долговечности. Однако это приводит к повышению тенденции у самовозникающему растрескиванию, а из-за того, что эти материалы являются хрупкими, к более высокому распространению растрескивания. Как отмечалось выше, волокна изобретения имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетонов и растворов, поэтому из-за способности волокон предотвращать растрескивание возможно прямое и непрямое улучшение долговечности бетона и материалов на основе цемента.

Кроме того, увеличивается применение пуццоланового материала; когда этот материал является очень мелкодисперсным, таким как микрокремнезем, он может снизить скорость схватывания и скорость миграции воды и привести к увеличению пластического растрескивания.

При меньшей дисперсности пуццоланового материала, такого как зола-унос, снижается скорость увеличения прочности и увеличивается период, в течение которого бетон и другие цементные материалы являются слабыми и чувствительными к пластическому растрескиванию и к растрескиванию при ранней усадке. Применение цемента с добавками печного шлака имеет аналогичный эффект на развитие прочности на ранних сроках созревания. Известно также, что при добавлении к бетону и цементным материалам полимерных эмульсий увеличивается чувствительность к растрескиванию на ранних сроках созревания.

Добавление (во всех этих случаях) небольших количеств тонких волокон изобретения оказывается эффективным для снижения тенденции материала к растрескиванию и создает более высокий потенциал этих материалов.

Цементы с высоким содержанием алюминия страдают от высокого экзотермического роста температуры, которое также приводит к проблеме растрескивания и ограничивает эффективность этих материалов. Волокна изобретения являются эффективными для контроля такого растрескивания и увеличения функциональности этих цементов.

Цементы, которые предназначены для твердения в условиях длительной усадки при сушке, также как кальций-сульфо-алюминаты, не испытывают затруднений от пластического растрескивания и от растрескивания на ранней сушке. Волокна изобретения представляют интерес для этих цементов исходя из возможности обеспечения сохранения способности сопротивления растрескиванию на ранних сроках и на более поздних сроках созревания цементов.

Волокна изобретения вводятся в бетон или другие материалы на основе цемента в форме вышеупомянутых пучков волокна, которое может состоять в основном из полиолефина, производного полиолефина, сложного полиэфира, полиамида или их смесей. Обычно волокна состоят из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен. Полипропилен является хорошо известным материалом для синтетических волокон и уже в течение длительного времени используется для этой цели, что прежде всего обусловлено его сопротивлением к действию кислот и оснований, а также его прочностными свойствами, низкой плотностью и низкой стоимостью.

Хотя всегда существуют некоторые варианты в числе элементарных волокон в пучке, обычно это число включает около 50 5000 элементарных волокон на пучок, также как около 100 2000 элементарных волокон на пучок, в особенности около 500 1500 элементарных волокон на пучок, так же как около 1000 элементарных волокон на пучок.

В противоположность тонким волокнам, которые например, используются для получения ковровой нити, волокна изобретения предпочтительно в основном являются незакрученными, что необходимо для облегчения их диспергирования в бетоне и других материалах на основе цемента.

Отдельные элементарные волокна обычно имеют длину около 3 30 мкм, т. е. около 5 25 мм, в особенности около 6 18 мм и средний поперечный размер около 3 30 мкм, также как около 5 25 мкм, особенно около 10 20 мкм.

Отношения между длиной и диаметром отдельных элементарных волокон обычно находится между около 200 800, в особенности около 400 700, также как около 600. Хотя отношение длины к диаметру по крайней мере равное 100 рассматривается как минимально требуемое для достижения эффективности при использовании волокон в бетоне и материалах на основе цемента, ранее существовали трудности достижения хорошей диспергируемости даже для волокон с более низкими отношениями длина/диаметр. Более того, что для диспергирования волокон с отношением длина/диаметр равным только 100 часто требуется специальное оборудование для смешения и использования специальных добавок для достижения гомогенности смеси. Отдельные элементарные волокна, соответствующие данному изобретению, поэтому имеют более высокое отношение длина-диаметр по сравнению с волокнами, которые обычно используются в бетоне, и имеют преимущества перед ним. Иначе, волокна, соответствующие данному изобретению, в форме пучков волокна могут быть легко диспергированы в бетоне, даже когда отдельные элементарные волокна имеют отношение длина/диаметр около 1000.

Факт, что волокна изобретения имеют способность легко диспергироваться в цементных смесях за обычное время смешения и с использованием обычной технологии и оборудования смещения, как предполагается будет следствием того, что:

1) Диспергируемость компонентов обусловлена пучками волокон в цементной смеси, в которой уже добавлена вода.

2) Легкое разделение пучков на подпучки и отдельные элементарные волокна за время смешения или перемешивания. Отдельные элементарные волокна имеют поверхностное натяжение, которое обеспечивает их гомогенное диспергирование в бетоне, растворе или пасте при помощи обычного смешения на обычном оборудовании смешения. Поэтому поверхность элементарных волокон является в основном гидрофильной, что обеспечивает легкость диспергирования в воде или в смесях, содержащих воду, т.е. в бетоне, растворах или цементных смесях, к которым вода уже добавлена. Приемлемое поверхностное натяжение для волокон составляет около 65 80 дин/cм², также около 70 75 дин/см², в особенности около 72 74 дин/см².

Требуемое поверхностное натяжение обычно достигается обработкой пучков элементарных волокон смачивающим агентом.

Как дополнительная поверхностная обработка пучки волокон произвольно могут быть отработаны электрической обработкой, известной как коронная обработка. Эта процедура более детально будет представлена ниже.

Вышеописанные волокна обычно получают следующим образом.

Первый этап получения пучков волокон представляет собой плавления исходного материала для получения волокон. Часто это происходит в экструдере, хотя и не является полностью необходимым. Температура, используемая для плавления составляющего волокна, зависит от материала, используемого для данного волокна.

Тип прядильного оборудования, используемый для прядения расплава в штапельные пучки элементарных волокон, не является критическим, так могут быть использованы как "короткое прядение", так и "длинное прядение". Короткое прядение является одноэтапным способом, в котором пучки волокон, как кручение, так и вытяжка волокон, происходят в одной операции, в то время как в длинном прядении или обычном прядении расплава, как это известно, используется двухстадийный способ, в котором на первом этапе выполняется экструзия расплава и соответственно прядение пучков волокон, а на втором этапе происходит вытяжка штапельных волокон.

После вытяжки волокна охлаждают, причем охлаждение проводят обычно в потоке воздуха, который раздувает волокна.

Пучки волокна которые обычно включают несколько сотен волокон, подвергают вытяжке. Вытяжка обычно выполняется при использовании ряда валков и печи с горячи воздухом или жидкими средами, такими как горячая вода или масло, причем одновременно несколько пучков элементарных волокон подвергаются вытяжке. Пучки элементарных волокон первоначально проходят через один ряд валков, за которыми следует проход через печь с горячим воздухом или горячей жидкостью, и затем проход через второй ряд валков. Горячие валки обычно имеют температуру около 80 140^oC. Скорость второго ряда валков выше скорости валков первого ряда, поэтому нагретые пучки элементарных волокон вытягиваются в соответствии с отношением между скоростями валков первого и второго ряда (отношение названо отношением вытяжки или отношением упрочнения).

Вторая печь или жидкость и третий ряд валков также могут быть использованы (двухэтапная вытяжка), причем третий ряд валков имеет более высокую скорость по сравнению со вторым рядом. В этом случае отношения вытяжки рано отношению между скоростями последнего и первого рядов валков. Аналогично, можно использовать добавление рядов валков и печей или жидкостей.

Волокна данного изобретения обычно вытягивают при использовании отношения вытяжки 1,5 1 8 1, обычно около 2:1 6:1; предпочтительно около 2,5:1 - 4: 1, в особенности около 2,5 1 3,5 1, что приводит к получению допустимого диаметра или среднего поперечного размера, как было объяснено выше. Пучки элементарных волокон затем сушат и фиксируют. Процесс вытяжки может вызвать напряжения в волокнах, поэтому вытянутые пучки могут быть отредактированы при помощи нагрева, который также служит для сушки волокон. Обычно это выполняется пропусканием пучков элементарных волокон через печь, в которой волокна усаживаются.

Как отмечалось выше, пучки элементарных волокон последовательно обрабатываются смачивающим агентом таким образом, чтобы получить требуемое поверхностное натяжение элементарных волокон, т. е. поверхностное натяжение около 65 80 дин/см также как около 70 75 дин/см², особенности около 72 74 дин/см². Обработка обычно связана с пропусканием пучков через серию так называемых "смачивающих валков", на которые обеспечивают подачу смачивающего агента. Кроме обеспечения легкости диспергирования отдельных элементарных волокон в цементной смеси смачивающий агент служит также для удержания элементарных волокон вместе в пучки в течение незначительного периода времени, когда происходит манипулирование пучков перед его введением в смесь. Обычно смачивающий агент выбирается из смачивающих агентов, обычно используемых для придания синтетических волокнам гидрофильности, таких как агенты, используемые для замасливания в производстве нетканых материалов. Такие смачивающие агенты являются промышленно доступными и обычно являются составами, включающие соединения, обычно используемые как эмульгаторы, поверхностно активные вещества и моющие средства, и также могут включать смеси этих веществ. Примерами таких соединений являются сложные эфиры жирных кислот и глицида, амиды жирных кислот, полигликолевые сложные эфиры, полиэтоксилированные амиды, неионные поверхностно активные вещества и катионные поверхностно активные вещества.

Специальные примеры соединений, которые могут быть использованы в качестве смачивающих агентов или в качестве составляющих смачивающих агентов, являются полиэтилен гликоль-лаурил простой эфир, имеющий формулу

CH₃(CH₂)₁₁-O-(CH₂CH₂O)-H,

глицерол моностеарат, который имеет формулу

(C₁₇H₃₅(COOCH₂CHOHCH₂OH,

эрукамид, который имеет формулу

C₂₁H₄₁CONH₂, амид стеариновой кислоты, который имеет формулу

CH₃(CH₂)₁₆CONH₂,

триалкил-фосфат, имеющий формулу

R CnH_2n+1,

лаурил-фосфат-амин сложный эфир, имеющий формулу

,

лаурил-фосфат-натриевая соль, имеющая формулу

,

или этилендиамин-полиэтилен гликоль, имеющий формулу

CH₂N(CH₂CH₂)_пH)₂

CH₂N((CH₂CH₂O)_пH)₂

Примером предпочтительного смачивающего агента является фирма "Nissin Kagaky Kenkyosho Ltd" (Япония), который включает натриевую соль сульфоянтарной кислоты бис (2-этилгексил) сложного эфира и также содержит изопропиловый спирт, силоксаны, силиконы, кремний и сорбитан моностеарат.

Кроме обработки смачивающим агентом пучки волокон произвольно могут подвергаться обработке коронным разрядом, которая является электрической обработкой и которая широко используется при производстве синтетических волокон. Обработка заключается в воздействии на пучки волокон мощным электрическим разрядом от специального электрода. Для получения электронной с энергией достаточной для проникновения на поверхность волокон, требуется высокое напряжение (25 кВ и 20 кГц).

Когда электроды с большой скоростью ударяют полимерную цепь, многие из этих цепей разрываются, что обеспечивает образование в присутствии озона (O₃) воздуха карбонильных групп. Образование карбонильных групп делает поверхность волокон полярными и более легко диспергируемыми в водных смесях.

Произвольно обработка коронным разрядом проводится до применения смачивающего агента.

После обработки смачивающим агентом, пучки элементарных волокон спонтанно могут разделяться на более мелкие пучки, причем каждый из этих новых пучков включает часть элементарных волокон из первоначального пучка. Поэтому затем пучки элементарных волокон обычно включают около 50 5000 элементарных волокон на пучок, так же, как около 100 2000 элементарных волокон на пучок, в особенности около 500 15000 элементарных волокон на пучок, также как 1000 элементарных волокон на пучок. Нужно помнить, что всегда существует естественная вариация в количестве элементарных волокон на каждом пучке.

Затем пучки волокон поступают на резку, где волокна режут на требуемую длину. Резка обычно осуществляется при пропускании пучков через диск, снабженный радиально расположенными ножами. Волокна прижимаются между диском и опорным валком и разрезаются на требуемую длину, которая равна расстоянию между ножами. Как было объяснено выше, пучки волокон режут таким образом, чтобы волокна имели длину около 1 30 мм, обычно около 3 39 мм, т. е. около 5 25 мм и в особенности около 6 18 мм, причем это обеспечивает необходимое отношение длина-диаметр, как это было объяснено выше.

Пучки элементарных волокон, полученные вышеназванным способом, предназначаются, как это было объяснено, для использования в бетоне, растворах или цементах; отдельные элементарные волокна имеют способность эффективно диспергироваться во всех типах бетонов, растворов или цементах при использовании всех типов существующих обычных смесителей. Соответственно, изобретение также относится, как это отмечалось ранее, бетону на основе цемента, растворам или пастам, имеющим в основном гомогенное распределение в своем объеме вышеописанных волокон, причем волокна присутствуют в количестве менее чем около 1% по массе цементного материала бетона, раствора или пасты.

В данном контексте, термин "цемент" использован для обозначения всех цементов портландцементного типа, включая белый портландцемент, низкощелочный цемент, сульфатостойкий цемент портландшлакоцемент и портланд пуццолановый цемент и включая огнеупорные цементы или типа алюмината, такие как цементы с высоким содержанием алюминия и кальций сульфоалюминатные цементы, шлакоцементы, пуццолановые цементы гипсы, включающие геми и аноиидpидные версии, оксихлорид магния и хлорид магния и другие аналогичные неорганические цементные системы, как гидравлические, так и негидравлические, или комбинации вышеназванных веществ, произвольно с добавками различных полимеров. Термин "паста" относится к смеси цемента и воды.

Термин "раствор", использованный в данном контексте, относится к смеси, включающей цемент и частицы, такие как песок и дробленные камни, включающие специальные легкие заполнители, причем частицы проходят через сито с размерами ячейки 2,4 мм.

Использованный термин "бетон" относится к растворам или пастам, содержащим более крупный заполнитель. Термин "цементные материалы" относится к содержимому вышеназванных цементных материалов бетона, раствора или пасты.

Для специалиста ясно, что термин "в основном гомогенно распределенное" относится к факту, что волокна изобретения в основном гомогенно распределены внутри фазы раствора материала изобретения, так как ясно, что волокна не могут быть распределены внутри крупного заполнителя бетона.

Бетон или другие цементные материалы могут быть рассмотрены как или полученные на месте, или как предизготовленные, причем полученные на месте представляют собой изделия, полученные отливом на месте. Отлитые на месте представляют обычно тип быстро смешивающих бетонов, хотя они могут быть смешаны на месте.

Раствор или бетон, включающие волокна изобретения, обычно имеют содержание цемента в диапазоне около 200 1200 кг/см³.

Обычный бетон для отлива на месте, в который обычно вводятся волокна изобретения, обычно имеет содержание цемента около 200 600 кг/м³, в особенности около 250 450 кг/м³ в то время как пред-изготовленный бетон, использующий волокна изобретения, обычно имеет содержание цемента около 300 500 кг/м³.

Раствор обычно имеет содержание цемента около 400 1200 кг/м³ в особенности около 600 1000 кг/м³. Специальные высокопрочные бетоны и растворы могут иметь содержание цемента около 500 1200 кг/м³, обычно около 500 1000 кг/м³.

Отношение вода/цемент материала, соответствующего данному изобретению, обычно находятся в диапазоне около 0,25 0,8 по массе. Бетон для отлива на месте обычно имеет отношение вода/цемент около 0,4 0,6, в то время как отношение вода/цемент пред-изготовленного бетона обычно составляет около 0,25 0,35 при компактном уплотнении и около 0,4 0,6 для уплотнения вибрацией. Однако, введение волокон изобретения в цементные материалы, имеющие отношение вода/цемент менее чем 0,25, т. е. в плотные материалы, содержащие ультрамелкий микрокремнезем, также представляет определенный интерес.

Бетон, соответствующий изобретению, обычно содержит фазу раствора по крайней мере 0,2 по массе. Пропорция фазы раствора обычном бетоне обычно ограничена максимумом около 0,6, что связано с фактом, что тенденция бетона к растрескиванию увеличивается с увеличением количества раствора. Однако, т. к. введение волокон изобретения в бетон приводит к снижению тенденции к растрескиванию, становится возможным получение бетонов с увеличенной фазой раствора по сравнению с обычно используемыми бетонами без опасности интенсивного растрескивания. Отсюда, бетон, соответствующий изобретению, может включать относительно большую фазу раствора, до 0,8 или даже еще больше.

Волокна изобретения обычно присутствуют в материале в количестве около 0,05 0,5 в особенности около 0,1 0,3 также как 0,15 0,25 по массе цементного материала.

Для обычного бетона для отлива на месте, имеющего содержание цемента около 250 400 кг/м³, поэтому содержание волокон будет менее чем около 4 кг/м³, обычно около 0,1 2,0 кг/м³, также как около 0,3 1,0 кг/м³, в особенности около 0,4 0,8 кг/м³, т. е. около 0,5 - 0,7 кг/м³.

Бетон или раствор, соответствующие изобретению, могут содержать добавки снижающие водопотребность, увеличивающие удобоукладываемость, изменяющие реологию, снижающие проницаемость, воздухововлечение или ускоряющие реакцию цемента с водой. Они могут также содержать различные типы органических полимеров, вводимых в виде твердых веществ или в виде водных эмульсий, включая бетон, импрегнированный полимером или полимерцементный бетон. Кроме того, они могут содержать арматуру, включая или стержни или сетки, включая ферроцементы или металлические сетки, или в виде дополнительных волокон, т. е. металлов, стекла или синтетического материала.

Как объяснялось выше, было найдено, что введение даже небольшого количества волокон изобретения обеспечивает цементному материалу различные преимущества. То, что такие преимущества получаются при введении таких небольших количеств волокон объясняется их незначительными размерами, вместе с фактом, что они имеют способность гомогенно диспергироваться в материале. Пучки волокон изобретения, имеющие, например, 300 х 10¹⁶ отдельных 12 мм длиной элементарных волокон на один кг, можно получить, при введении в цементный материал со скоростью, например, 0,6 кг пучков волокон на м³, около 2000 кг волокон нам³. В этом свете ясно, что даже небольшие количества волокон изобретения могут обеспечить существенные преимущества при введении в цементный материал.

Как объяснялось выше, цементный материал изобретения может быть получен добавлением к бетону, раствору или пасте, к которым уже добавлена вода в количестве менее чем 1% по массе цементного материала, пучков волокон, соответствующих изобретению, смешением полученной смеси в течение периода по крайней мере 20 секунд до получения смесей бетона, раствора или пасты в основном гомогенными распределением волокон, и смесей бетона, раствора или пасты для получения требуемой конфигурации, произвольно с введением в процессе заливки дополнительных тел, таких как арматура. Пучки волокон обычно вводятся в количестве около 0,05 0,5 в особенности около 0,1 0,3 также как около 0,15 0,25 по массе цементного материала.

Так как отдельные элементарные волокна пучков волокон легко диспергируются во всех типах бетонов или материалов на основе цемента, период смешения зависит от требований на получение высококачественного бетона, а не от требований на диспергирование волокон. Пучки волокон, соответствующие изобретению, можно использовать для всех форм смесителей, включая вращающий барабан и лопастный смеситель и в особенноcсти автомобиль для перевозки и смещения бетона, кроме того, не требуются специальные приспособления или специального оборудование.

В случае введения волокон в предизготовленный бетон, смешение которого выполнено в педальном смесителе, смешение проводится за период по крайней мере 20 с, обычно по крайней мере около 30 с, до получения смесей бетона, раствора или пасты с гомогенным в основном распределением отдельных элементарных волокон. В случае бетона для заливки на месте смесь раствора или цемента, к которой добавляют пучки волокон, смешивается в барабанном смесителе, причем смешение обычно проводят в течение периода по крайней мере около 2 мин до получения смеси бетона, раствора или пасты, в которых отдельные элементарные волокна в основном распределены гомогенно.

Пучки волокон изобретения часто добавляются к смесям бетона в смесители на автомобиле, причем автомобильный смеситель имеет приспособление, состоящее из спирали внутри барабана. При вращении барабана смешанный материал падает на дно спирали и это продолжает смешивающее действие. Пучки волокон могут быть добавлены к уже смешанному бетону и хорошее диспергирование можно достичь в барабанном смесителе, вращающимся, например, со скоростью 15 оборотов в минуту в течение периода, например 3 мин.

Автомобильный смеситель может быть предназначен или для смешения или для перемешивания. В некоторых системах бетон смешивается и поступает в барабан автомобильного смесителя, в этом случае автомобиль используется только для перемешивания уже смешанного бетона, в других системах материалы бетона поступают в барабан автомобильного смесителя и автомобильный смеситель выполняет перемешивание материалов.

Существует возможность перемещать пучки волокон с сухи цементом или сухой смесью бетона, т. е. предварительно смешанная смесь сухих материалов требует только добавления воды, но в присутствии воды, предполагают, что по крайней мере, существуют преимущества добавления пучков волокон к влажной смеси или к смеси, к которой вода уже добавлена, что связано в основном с гидрофильными поверхностями свойствами волокон. Смешанные бетон, раствор или паста, включающие волокна изобретения, гомогенно в основном диспергированных в них, могут быть залиты соответствующим образом для получения требуемой конфигурации. Материал может быть уплотнен простой выдержкой или под действием гравитации или разглаживанием, заливкой водой, тампированием, вибрацией, давлением, водной экстракцией, вакуумированием, экструзией, перекачкой, распылением, сухим размещением, прокаткой или комбинацией этих способов. Если требуется или если необходимо, то в процессе заливки в материал можно ввести дополнительные места, такие как арматуру. Материалы, полученные в соответствии с изобретением, могут быть использованы для мощения, фундаментов, дорог, полов, опор мостов, бетонных зданий, структурного бетона, поддерживающих стен, плотин как в мирных, так и в военных целях, также и пред-изготовленный бетон можно использовать для получения облицовочных панелей, полов, балок, труб, секций тоннелей и т.п.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые не ограничивают всю сферу изобретения.

Пример 1. Получение пучков волокон.

Получение пучков волокон включает следующие этапы:

плавление исходного материала и волокон до получения расплава;

прядение расплава в штапельный пучок элементарных волокон;

вытяжка пучка элементарных волокон;

сушка и фиксирование пучка элементарных волокон;

обработка пучка элементарных волокон смачивающим агентом;

резка пучков элементарных волокон.

Волокна состояли из гомополимерного изотактического полипропилена Petrofina 10060 фирмы "Petrofina" (Бельгия), имеющего температуру плавления около 160^oC и индекс потока расплава 35. Полипропилен расплавили и пряли при 280^oC, используя фильеру с 22800 отверстиями и при скорости 22,5 м/мин. Пучок элементарных волокон затем пропустили через ванную с горячей водой, имеющей температуру 100^oC и подвергли вытяжке при скорости 60,7 м/мин, что дало отношение вытяжки 2,7. Сушку и фиксирование пучка элементарных волокон выполнили при пропускании пучка через печь, имеющую температуру 150^oC при скорости 54,2 м/мин, после этого волокна усадили на около 12% со снижением напряжения, возникающие при вытяжке волокон. Волокна обеспечили требуемы поверхностным натяжением обработкой пучка смачивающим агентом SW-T ("Nissin Kagaku Kenkyosho Ltd" Япония, см. выше) пропусканием через пару промазочных валков. На заключительном этапе, пучки элементарных волокон резали на длину 12 мм.

Финишные волокна, состоящие из 1000 отдельных элементарных волокон на пучок, имели содержание влаги менее, чем 17 и содержали 0,5% смачивающего агента. Отдельные элементарные волокна имели 2,8 dtex, что эквивалентно диаметру около 20 мкм, давая для волокон отношение длина/диаметр около 600.

Пример 2. Получение бетонной балки.

Бетонную балку получили из заводской предварительно смешанной бетонной смеси, состоящей из быстротвердеющего портландцемента, стандартных заполнителей песка и гравия, прошедших через сито с ячейкой 20 мм, в отношении 2:3: 6, причем смесь имела содержание цемента 400 кг цемента/м³. Бетонную смесь смешали с водой, имеющей температуру 20^oC, также и с пучками волокон примера 1. Отношение вода/цемент было 0,6, и пучки волокон вводили в количестве 0,2 по массе цемента. Бетон смешали в смесителе типа вращающая бочка емкостью 100 л, используя скорость вращения 25 оборотов/мин при общем времени смешения 4 минуты, причем пучки волокон вводили после первых 2 минут смешения. Отдельные элементарные волокна были в основном гомогенно разделены в смеси к концу периода смешения. Бетонные балки квадратного сечения 150 на 150 мм и длиной 550 мм получили при заливке смеси во многосекционную форму и уплотнения руками.

Для целей сравнения также были получены другие балки, но без введения волокон,

Пример 3. Испытания на изгиб.

Были выполнены лаборатоpные испытания балки, полученной в примере 2, причем испытывали как балки с 0,2 волокон, так и балки без волокон. Балки подвергались стандартному испытанию на изгиб по методике 4-точечного изгиба, с расстоянием между внешними валками 450 мм и внутренними валками 150 мм. Результаты этих испытаний приведены ниже.

Модули на разрыв, МПа:

Без волокон 2,83

Без волокон 2,31

0,2 волокон 3,17

0,2 волокон 3,22

Видно, что модули на разрыв существенно выше для балок, которые содержат волокна примера 1. Также модули на разрыв балок с волокнами имеют более низкие значения.

Пример 4. Испытания на циклическую нагрузку.

Бетонные балки получили по примеру 2 и подвергли 4-точечному испытанию на изгиб, как в примере 3 со следующими исключениями:

балки не подвергли ранней сушки;

нагрузку сохраняли ниже модуля разрыва; повторяющая нагрузка составляет 2000 цикло/ч. Нагрузка увеличилась после 4000 циклов для уменьшения периода испытаний. Результаты представлены в таблице.

Испытания показали существенные улучшения как в уровнях напряжений, так и в сопротивлении усталости балок с волокнами. Комбинация увеличенных уровней напряжений и количества циклов до разрушения бетона, содержащего волокна, показывали существенные улучшения усталостного сопротивления.

Пример 5. Получение бетона для заливки на месте (монолитного) бетона, содержащего волокна изобретения.

Пучки волокон примера 1 ввели в количестве 0,2 мас. цементного материала в различные типа бетонов, включая монолитный бетон, при использовании обычного немодифицированного смесительного оборудования и без введения дополнительных добавок;

Типы бетонов представлены ниже:

а) 30 МПа бетон с содержанием цемента 300 кг/м³ и с 20 мм заполнителем, с отношением вода/цемент как 0,56 и с подвижностью 50 мм;

б) 30 МПа бетон по п. а), но с содержанием цемента 320 кг на м³ с отношением вода/цемент 0,652 и с введением воздухововлекающего агента;

в) 30 МПа бетон по п. а), но бетон получен на основе обычного портландцемента содержанием 210 кг на м₃ и на основе пульверизованной золы-унос содержанием 105 кг/м³;

г) 30 МПа бетон с содержанием цемента 350 кг/м³ c равными пропорциями 10 мм заполнителя и песка, с отношением вода/цемент как 0,58 и подвижностью 100 мм;

д) 40 МПа бетон с содержанием цемента 400 кг/м³ с 10 мм заполнителем, отношение вода/цемент как 0,50 и подвижностью 100 мм.

Все вышеназванные бетоны были смешаны в автомобильном смесителе фирмы "Mulder" и "Stotherts 8 Pilt", объем смесителя составил 6 м³ бетона. Во всех случаях за период смешения 3 минуты и при скорости вращения барабана 15 оборотов в минуту достигли полной диспергируемости волокон. Полную диспергируемость достигли даже тогда, когда волокна вводили в уже перемешанный бетон непосредственно в барабан автомобиля.

Пример 6. Получение пред-изготовленного сборного бетона, содержащего волокна изобретения.

Были получены следующие материалы из сборного бетона, содержащего волокна изобретения, введенные как в примере 1 в количестве 0,2 мас. цементного материала:

a) 40 МПа бетон, содержащий 400 кг цемента на м³, равные пропорции 5 мм гравия и песка и с отношением вода/цемент как 0,31;

б) 40 МПа бетон, содержащий 350 кг цемента на м³, равные пропорции 10 мм гравия и песка и с отношением вода/цемент как 0,30. Полное диспергирование достигли в обоих случаях при перемешивании в течение 1 мин в лопастном смесителе.

Пример 7. Бетон для мощения, содержащий волокна изобретения.

30 МПа бетон, содержащий около 300 кг цемента на м³, 20 мм заполнитель, с отношением вода/цемент как 0,55 и содержащий 0,2 мас. цементного материала волокон, соответствующих изобретению, введенных в форме пучков волокон примера 1. На ширине 2,5 м разместили бетон для мощения толщиной 200 мм. После 2 мес не наблюдали растрескивания и не было предположений о начале растрескивания.

Аналогичный результат был получен 9 мес ранее с бесконечной полосой длиной 20 м.

Пример 8. Практический опыт с бетоном, полученный с волокнами изобретения:

а) участок дороги длиной 80 м, шириной 5 м и градиентом около 1 к 15 покрыли бетоном толщиной 200 мм с использованием 0,7 кг волокон примера 1 на м³. Бетон имел прочность 30 МПа, вовлеченный воздух и общее содержание цемента 330 кг/м³, включая 25 печного шлака.

За один день покрыли 80 м непрерывной полосой. Не использовали стыков для контроля усадки. Верхняя часть бетона получила утолщение.

После нескольких недель приблизительно в центральной точке и по центральной линии стыков наблюдали легкие разломы. После эксплуатации в течение года в условиях непрерывного движения тяжелого транспорта отсутствовали дальнейшие ухудшение или распространение растрескивания. Центральная трещина не была открытой, также как отсутствовали вертикальные перемещения по любой стороне трещины, фактически трещина была видимой только при тщательном осмотре. Эти и другие применения показывают, что возможно получение непрерывных полос длиной до 50 м без необходимости применения стыков контролируемых усадку с помощью бетона, включающего волокна изобретения и без стальной арматуры.

в) Волокна изобретения использовались для полов заводов. Бетон залили в две опалубки, каждую на один день, первая имела площадь 2300 м² и вторая имела площадь 3200 м², причем бетон являлся стандартным 30 МПа бетоном, содержащим 330 кг обычного портландцемента на м³. Бетон содержал волокна примера 1 в количестве 0,6 кг/м³. Поверхность залили и на следующий день обработали силикатом натрия как поверхностного отвердителя. Бетон толщиной 150 мм вылили на полиэтиленовый барьер. Два дня после заливки, в бетоне вырезали цилиндры через каждый 7 м на глубину 50 мм для контроля длительной усадки. После нескольких месяцев эксплуатации вырезанные контрольные стыки были открыты, но растрескивание бетона отсутствовало. Из-за холодной погоды которая наступила после заливки бетона, фабрика обогревалась газом в течение 48 ч и при этом отсутствовало растрескивание.

с) Более 4 т волокон изобретения было использовано в работе по созданию защиты от моря для защиты низменных участков земли в Великобритании, которые подвергались наводнению. Использовали две марки бетона, 30 и 40 МПа; обе марки имели высокое замещение цемента для контроля содержания щелочи. Серьезное пластическое растрескивание всегда наблюдалось в бетонах для за щиты от моря, что связано с жесткими условиями эксплуатации. Было найдено, что введение 0,9 кг волокон примера 1 привело к значительному снижению растрескивания и полученные результаты оказались очень удовлетворительными.

д) Бетон, содержащий волокна изобретения, использовали для заливки места парковки автомобилей площадью 100000 м². 150 мм толщиной бетонные плиты были получены с введением в их нижнюю часть стальной сетки, но без выделения стальной сетки в верхнюю часть, причем вместе с тем бетон получили с использованием 0,9 кг пучков волокон примера 1 на 1 м³. Бетон имел прочность 30 МПа; 330 кг содержание цемента на 1 м³; воздухововлекающие добавки и 25 замена цемента на шлак. Получение таких больших бетонных плит, которые имеют размеры 8 х 16 м, обычно представляет сложную задачу, т.к. и использование в нижней части стальной сетки ограничивает полную усадку плиты и соответственно приводит к увеличению усадочного напряжения в бетоне. Однако в бетонных плитах, содержащих волокна изобретения, отсутствовало растрескивание и общий полученный результат был превосходным.

е) Бетон использовали для заливки заводского пола площадью более 6000 м³ и толщиной 150 мм, используя вырезанные стыки для контроля усадки. Используя стандартный суперпластификатор для снижения отношения вода/цемент до значения ниже 0,5, получили бетон и высокопрочный бетон, содержащий микрокремнезем и содержанием цемента 350 кг/м³. Волокна примера 1 использовались в количестве 0,6 кг/м³.

Было найдено, что достигаемая прочность куба была существенно выше, чем ожидалось. Результаты были превосходными и указывали на то, что комбинация высокопрочного бетона, который обычно более склонен к растрескиванию с эффектом волокон ингибировать, растрескивание является превосходной комбинацией.