способ изготовления арматурных элементов

Формула изобретения

Способ изготовления арматурного элемента для дисперсного армирования, включающий резку скрученных нитевидных минеральных или синтетических волокон на отрезки, отличающийся тем, что скручивают один или два ровинга нитевидных материалов при обороте шпинделя 50 об/мин и скорости протяжки 300 м/ч, которые потом пропитывают полимерным связующим, а затем отверждают.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления арматурных элементов, используемых для дисперсного армирования фибробетонных конструкций. Улучшение механических свойств бетонов достигается введением в бетон арматурных элементов в виде отрезков нитевидных материалов, выполненных из металла, синтетических или минеральных волокон и других материалов.

Известен способ изготовления дисперсной арматуры из нитевидных материалов по а.с. 949123 (опубл. 07.08.82), в котором перед резкой на необходимую длину нитевидные материалы наматывают в бухту.

Недостатком данного способа изготовления дисперсной арматуры является комкование дисперсной арматуры при перемешивании в бетоне.

Известно, что наиболее применяемый диаметр металлической дисперсной арматуры находится в пределах 0,3÷0,5 мм при относительной длине от 250 до 500 («Пути повышения эффективности дисперсного армированного бетона» Рига, ЛатНИИНТИ, 1987, стр.18).

Известно, что диаметр дисперсной арматуры, выполненной из минеральных волокон, составляет 0,25÷3 мк, а длина 0,25-2000 мк (патент RU № 2194614, 2002 г.).

Известен способ изготовления дисперсной арматуры из нитевидных материалов, описанный в книге Рабинович Ф.Н. «Бетоны, дисперсно-армируемые волокнами» (ВИНИТИ, Москва, 1976, с.40-41). В этом способе резка нитей осуществляется непрерывно.

Недостатком данного способа изготовления дисперсной арматуры является комкование дисперсной арматуры при перемешивании в бетоне.

Авторами было выявлено, что комкование приводит к неравномерному распределению дисперсной арматуры в массиве бетона и ухудшению качества строительной конструкции. Комкование связано с малой сыпучестью дисперсной арматуры, обусловленное для металлической дисперсной арматуры наличием отгибов, расплющиванием кончиков проволоки и другими факторами. Дисперсная арматура, выполненная из неметаллических волокнистых материалов, комкуется из-за взаимного зацепления хаотично изогнутых волокон.

Предлагаемым изобретением решается задача создания технологии изготовления арматурных элементов для фибробетонов, позволящая изготавливать изделия с высокой сыпучестью и без взаимного сцепления отрезков, обладающих повышенными прочностными и коррозионными свойствами.

Для достижения указанного технического результата в способе изготовления арматурного элемента для дисперсного армирования, включающем резку нитевидных материалов на отрезки, перед резкой нитевидный материал скручивают, пропитывают полимерным связующим и отверждают полимерное связующее. Причем в качестве нитевидных материалов могут быть использованы минеральные или синтетические нити. Нитевидные материалы могут иметь различные геометрические размеры и прочностные свойства.

Отличительным признаком предлагаемого способа изготовления арматурного элемента от указанного выше, наиболее близкого к нему является то, что перед резкой нитевидный материал скручивают, пропитывают полимерным связующим и отверждают полимерное связующее, причем в качестве нитевидных материалов могут быть использованы минеральные или синтетические нити. Нитевидные материалы могут иметь различные геометрические размеры и прочностные свойства.

Благодаря наличию этих признаков создан новый способ изготовления арматурных элементов, не подверженных комкованию и обладающих высокими прочностными характеристиками.

Способ изготовления арматурных элементов по предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом.

Нитевидные материалы из различных волокон (металлических, стеклянных, базальтовых, углеродных, синтетических и прочих) сматываются с бобин, скручиваются, проходят камеру отжига для удаления влаги. Приготовленные крученые нити в ванне смачиваются или пропитываются полимерным связующим. Излишки полимерного связующего по выходу нити из ванны отжимаются. После этого производят отверждение полимерного связующего нити с последующей резкой изделия на определенную длину.

Операция скрутки нитевидных материалов для минеральных волокон необходима для устранения хаотичности расположения волокон и образования армирующей нити. Минеральные волокна из стекла, базальта, углерода, обладающие высокими прочностными свойствами, имеют диаметры элементарных волокон от 6 до 25 мк. Для удобства работы с волокнами на заводах изготовителях их объединяют в ровинги, имеющие различную линейную плотность, измеряющуюся в текс (масса 1 метра ровинга, умноженного на 1000). Ровинги выпускают в диапазоне линейных плотностей от 110 до 2520 текс, содержащих от нескольких десятков до сотен волокон.

При выполнении работ по данному способу возможна скрутка не менее 2-х элементарных волокон, одного или 2-х ровингов различной плотности. Пропитка полимерным связующим армирующей нити необходима для заполнения пространства между элементарными волокнами. Отверждение полимерного связующего обеспечивает монолитность изделия, совместную одновременную работу всех волокон в нити.

Металлические проволоки для арматурных элементов изготавливают в виде единичных нитей диаметром 0,1-1,0 мм. Для скрутки используют не менее 2-х проволок. В случае их скручивания образуется нить с винтовым микрорельефом поверхности повышенных анкерующих свойств, позволяющая не выполнять отгибы, приводящие к комкованию при перемешивании. Смачивание поверхности металлических проволок полимерным связующим с последующим отверждением повышает коррозионную стойкость изделия.

При изготовлении арматурных элементов использовалась стальная проволока диаметром 0,3 мм и ровинг из базальтового волокна плотностью 110 текс. В качестве полимерного связующего был применен эпоксидный компаунд на базе смолы ЭД-20 горячей системы отверждения.

Опытные работы проводились на технологической линии предприятия ООО КНПО «Уральская армирующая компания» г.Пермь (www.armatura-liana.com). Перед началом работы бобины с металлической проволокой или базальтовым ровингом устанавливались в шпиндели шпулярника и протягивались по тракту линии через нитеприемники, камеру отжига, пропиточную ванну, отжимное устройство, полимеризационную камеру, тянущее устройство.

При изготовлении металлического арматурного элемента производилась скрутка 2-х нитей при оборотах шпинделя 50 об/мин и скорости протяжки 300 м/час. Эпоксидный компаунд обеспечивает антикоррозионную защиту металлических нитей. Прочность на разрыв крученого металлического арматурного элемента составила 250 МПа.

При изготовлении неметаллического арматурного элемента производилась скрутка одного и 2-х базальтовых ровингов при оборотах шпинделя 50 об/мин и скорости протяжки 300 м/час. Эпоксидный компаунд обеспечивает пропитку волокон и монолитность нити. Условный диаметр арматурного элемента при скручивании одного ровинга плотностью 110 текс составил 0,2 мм, а 2-х ровингов по 110 текс - 0,35 мм.

Прочность на разрыв крученого композитного арматурного элемента составила 1000 МПа.

Были изготовлены образцы фибробетона с использованием для дисперсного армирования арматурных элементов, выполненных по предлагаемой технологии.

Цементно-песчаная смесь из портландцемента марки М400 изготавливалась в смесителе с добавками арматурных элементов, из которой были выполнены испытательные кубы размером 150×150×150 (мм).

Пример 1

Арматурный элемент - базальтопластиковая нить диаметром 0,2 мм, длиной 15 мм. Коэффициент армирования - 4%.

Пример 2

Арматурный элемент - базальтопластиковая нить диаметром 0,3 мм, длиной 15 мм. Коэффициент армирования - 4%.

Пример 3

Арматурный элемент - металлическая нить из 2-х крученых проволок диаметром 0,3 мм, длиной 15 мм. Коэффициент армирования - 4%.

Пример 4

Арматурный элемент, состоящий из металлической проволоки диаметром 0,3 мм, длиной 15 мм и базальтопластиковой нити диаметром 0,2 мм и длиной 15 мм. Коэффициент армирования по 2%.

Испытания образцов показали, что арматурный элемент во всех примерах исполнения был равномерно распределен в массиве цементно-песчаной смеси, а прочность образцов составила 15-20 МПа.

Новый способ изготовления арматурных элементов для дисперсного армирования строительных сред позволяет получить изделия с повышенной сыпучестью и отсутствием комкования при перемешивании в строительных средах.

Новая технология позволяет получать арматурные элементы из металлических, неметаллических и из комбинации металлических и неметаллических нитевидных материалов с высокими коррозионными свойствами и повышенными прочностными характеристиками.