Будівельний компонент і спосіб підсилення будівельної конструкції

1. Будівельний компонент, який містить центральну конструкцію, покриту шаром цементного розчину, який містить 5-95 % цементу, 10-70 % дрібних наповнювачів з інертного матеріалу, які мають розмір часток менше ніж 700 мікронів, хімічні добавки, які містять 0,1-25 % ненасичених співполімерних смол, 0,05-2,5 % розріджувальних добавок і 0,005-1 % тиксотропних добавок, які відносяться до класу целюлози, причому усі зазначені відсотки - це масова частка у загальній масі цементного розчину, причому система підсилення вмурована у шар цементного розчину, який відрізняється тим, що зазначена система підсилення утворена з волокна з полі[бенз(1,2D:5.4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4-фенілену], причому зазначена система підсилення забезпечує міцне з'єднання зазначених волокон із цементним розчином, в який ці волокна вмуровані. 2 Будівельний компонент за п. 1, який відрізняється тим, що зазначені ненасичені співполімерні смоли та (або) зазначені розріджувальні добавки, та (або) зазначені тиксотропні добавки додаються до суміші розчину як рідка суміш або у вигляді порошку. 3. Будівельний компонент за п. 1, який відрізняється тим, що зазначена система підсилення являє собою текстильну систему. 4. Будівельний компонент за п. 1, який відрізняється тим, що зазначена система підсилення являє собою сітку. 5. Будівельний компонент за п. 1, який відрізняється тим, що зазначені розріджувальні добавки вибираються з групи, яка складається з полімерів на основі поліконденсованого лігніну, сульфонатбетанафталіну або сульфонат-меламін 2 (19) 1 3 Цей винахід відноситься до будівельного компонента й способу підсилення будівельної конструкції. Відомо, що після їх монтажу будівельні конструкції (з цегли, непідсиленого бетону, залізобетону тощо) із плином часу піддаються повільному, але неминучому поступовому погіршенню їх характеристик, спричиненому діянням навколишнього середовища або неякісним виконанням робіт та (або) неприйнятним вибором матеріалів для цього конкретного застосування. Будівельні конструкції традиційно підсилюються з використанням електрично звареної сітки, яка армує конструкцію для підвищення її стійкості на розтягнення. Однак цей спосіб має численні недоліки, включаючи важкість монтажу, обумовлену масою і складністю монтажу електрично-звареної сітки, і ризик корозії електрично звареної сітки, особливо в агресивних середовищах. Для того щоб усунути ці недоліки, розроблено систему підсилення, яка ґрунтується на використанні вуглецевих стрічок і тканин або інших волокон, які застосовуються з використанням термопластичної смоли, зазвичай, епоксидної смоли, для забезпечення зчеплення між будівельної конструкцією і вуглецевими стрічками. Однак ця система також має певні недоліки, включаючи недостатню температуру, яку вона здатна витримувати; у цьому відношенні температура обмежується рівнем приблизно +80°С через присутність епоксидних смол, тому у випадку пожежі епоксидна смола швидко деградує і спричиняє швидке відділення вуглецевого волокна від конструкції. Подальші недоліки використання систем підсилення з вуглецевими волокнами випливають із шкідливості використання епоксидних смол для робочих і довкілля, (дуже високої) вартості як епоксидних смол, гак і вуглецевих стрічок, і, нарешті, з того факту, що епоксидні смоли створюють бар’єр, який запобігає термогігрометричній передачі між будівельною конструкцією й зовнішнім оточенням: тому на практиці вологість залишається захопленою в будівельній конструкції і не може природно мігрувати назовні. Ще одна система підсилення описана у патенті Німеччини DE А 19525508. у якому розритий спосіб підсилення будівельної конструкції, який включає стадію, на якій на неї наносять мінеральну матрицю у вигляді шару цементного розчину, стадію, на якій до неї притискають текстильну арматурну сітку, щоб вмурувати її в цементний розчин, і, нарешті, стадію, на якій наносять другий шар цементного розчину такого самого типу, що й перший шар. Однак ця система підсилення має значний недолік через використання цементного розчину, утвореного із суміші цементу, наповнювачів і дисперсії стиролу/акрилату у воді, причому остання (дисперсія стиролу/акрилату у воді) особливо надає цементному розчину високу плинність, яка спричиняє його стікання при нанесенні на верти 93220 4 кальні стіни: крім того, присутність стиролу/акрилату спричиняє погіршення характеристик з утворенням тріщин у сухому цементному розчині. Крім того, для усунення цих недоліків, у документі ЕР 1245547 описується система підсилення, яку утворюють способом, що включає наступні стадії: стадію, па якій па оброблюваний компонент наносять конкретний цементний розчин, стадію, на якій у цей цементний розчин вмуровують шар сітки з вуглецевих волокон, скловолокон, арамідних волокон, поліефірних волокон, поліетиленових волокон або схожого матеріалу, й, нарешті, стадію, на якій на перший шар наносять другий шар цементного розчину. Зокрема, цементний розчин, описаний у зазначеному патенті, уможливлює термогігрометричну передачу між будівельним компонентом і зовнішнім оточенням, і має таку саму вогнестійкість, як і будівельна конструкція. Було неочікувано встановлено, що цементний розчин типу, зазначеного у документі ЕР 1245547, разом із системою підсилення, утвореною з волокна з полі[бенз(1,2-D:5,4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4фенілену], уможливлює одержання технічних результатів (у частині підсилення) (на додаток до переваг, зазначених у документі ЕР 1245547), які є напрочуд кращими, ніж у разі інших типів підсилення. Зокрема, зазначена система підсилення утворюється із тканини (у якій уточні й основні волокна сплітаються) або із сітки (у якій уточні й основні волокна взаємно накладаються, але не сплітаються). Отже, технічною задачею цього винаходу є створення будівельного компонента й способу підсилення будівельної конструкції, які забезпечують термогігрометричну передачу між будівельною конструкцією і зовнішнім оточенням, причому будівельний компонент має стійкість до вогню й агресивних хімічних середовищ й одночасно дуже високі механічні властивості (у частині підсилення). Вирішення поставленої технічної задачі разом із цими й іншими цілями забезпечується, відповідно до цього винаходу, будівельним компонентом і способом підсилення будівельної конструкції відповідно до доданої формули винаходу. Подальші характеристики й переваги винаходу стануть очевиднішими з опису переважного, але не виключного варіанту здійснення пропонованих компонента й способу, який наводиться з посиланнями на доданий графічний матеріал, які наведені як приклад, що не обмежує об'єм цього винаходу, й на яких: фіг. 1 представляє собою таблицю, у якій вказані механічні характеристики волокон з полі[бенз(1,2-D:5,4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4фенілену] (номер в Системі реєстрації хімічних речовин служби Chemical Abstract Service (CAS) 60857-81-0, який випускається під назвою “Силон” ("Zylon"); фіг. 2 представляє собою таблицю, у якій вказані механічні характеристики волокон з по 5 93220 6 лі[бенз(1,2-D:5,4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4редину шару цементного розчину 3, причому сисфенілену] (номер CAS 60857-81-0, який випускатема підсилення 4 утворена, зокрема, з волокна з ється під назвою „Зилон" й інших синтетичних вополі[бенз(1,2-D:5,4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4локон; фенілену], який випускається компанією Toyobo фіг. 3 представляє собою таблицю, у якій вкаторговим найменуванням "Зилон"; механічні харазаний фізичний характер синтетичних сіток, викоктеристики цього волокна наведені на фіг. 1. ристаних при проведенні випробувань на вигин; Переважно, система підсилення представляє фіг. 4 представляє собою таблицю, у якій вкасобою текстильну систему або сітчасту систему, зана бетонна суміш, використана для приготуваняка переважно має характеристики, вказані у доня зразків, використаних при проведенні випробукументі ЕР 1245547. вань на вигин; Розріджувальні добавки для цементного розфіг. 5 представляє собою схему підсилення чину (які також конкретно описані у документі ЕР бетонних випробувальних зразків проти вигину й 1245547) вибираються з групи, яка складається з підсилення їх проти деформації; полімерів на основі поліконденсованого лігніну, на фіг. 6 представлений графік навантаженнясульфонат-бетанафталіну або сульфонатвигин для випробувальних зразків, підсилених меламін-формальдегіду, і полімерів на основі мосіткою з поліпропіленових волокон; дифікованих поліакрилатних ланцюгів. на фіг. 7 представлений графік навантаженняВипробування на механічну деформацію при вигин для випробувальних зразків, підсилених навантаженні проводилися на бетонних випробусіткою з арамідних волокон; вальних зразках розміром 600x150x75 міліметрів, на фіг. 8 представлений графік навантаженняпідсилених проти вигину системою підсилення, вигин для випробувальних зразків, підсилених описаною у документі ЕР 1245547; використовувасіткою з скловолокон; лися синтетичні сітки різних типів, серед яких сітки на фіг. 9 представлений графік навантаженняз волокна із Зилону. Хімічна природа сіток і мехавигин для випробувальних зразків, підсилених нічні характеристики волокон, використовуваних сіткою з вуглецевих волокон; для випробувань, представлені на фіг. 3 й 2 відпона фіг. 10 представлений графік навантаженвідно. ня-вигин для випробувальних зразків, підсилених Проектування складу бетонної суміші, яка бусіткою з арамідних волокон/вуглецевих волокон; ла використана для приготування випробувальних на фіг. 11 представлений графік навантажензразків, було однаковим для всіх і представляло ня-вигин для випробувальних зразків, підсилених собою суміш, вказану в таблиці на фіг. 4. сіткою з вуглецевих волокон/поліефірних волокон; Як показано на фіг. 5, бетонні випробувальні на фіг. 12 представлений графік навантажензразки були підсилені системою підсилення 11 і ня-вигин для випробувальних зразків, підсилених піддані випробуванню на вигин у чотирьох точках сіткою з волокон з полі[бенз(1,2-D:5,412, 13, 14, 15, причому навантаження й вигин виD')бісоксазол-2,6-діїл-1,4-фенілену] (номер CAS мірювалися на осі. 60857-81-0, який випускається під назвою “Зилон”); Випробування проводилися із контрольованим і зміщенням при швидкості випробування 0,01 міліфіг. 13 представляє собою схематичний розріз метрів на хвилину й з динамометричним датчиком пропонованого будівельного компонента. з максимальним навантаженням 50 кН. На зазначених фігурах будівельний компонент Випробувальні зразки були надрізані на їх осі показаний позначеним загальною позицією 1. (у точці 16) на внутрішній поверхні; глибина надріБудівельний компонент 1 містить центральну зу складала 1 сантиметр. конструкцію 2, яка складається з конструктивного Для кожного типу синтетичної сітки було вигоелементу, що підлягає підсиленню, яким можуть товлено по 25 випробувальних зразків, підсилебути, наприклад, вироби з цегли, непідсиленого них, як показано на фіг. 5, причому кожний випробетону або залізобетону. бувальний зразок піддавався випробуванню на Центральна конструкція 2 покрита шаром цевигин у чотирьох точках, а навантаження й вигин ментного розчину 3; цей цементний розчин описавимірювалися на вісі. ний у документі ЕР 1245547 і містить 5-95% цемеРезультати випробувань представлені на фіг. нту, 10%-70% дрібних наповнювачів з інертного 6-12. матеріалу, які мають розмір часток менш, ніж 700 Зокрема: мікронів, хімічні добавки, які містять 0.1-25% нена- бетонні випробувальні зразки, підсилені просичених співполімерних смол, 0,05-2,5% розріджути вигину сіткою з поліпропіленового волокна (фіг. вальних добавок і 0,005-1% тиксотропних добавок, 6). показали, що поліпропіленове волокно майже які відносяться до класу целюлози, причому усі неспроможне забезпечити підвищення максимазазначені відсотки - це масова частка у загальній льного навантаження і, відтак, було не в змозі масі цементного розчину. утворити ефективне конструктивне підсилення; Ненасичені співполімерні смоли переважно є - бетонні випробувальні зразки, підсилені проакрилового типу; ненасичені співполімерні смоли ти вигину сіткою з арамідного волокна (фіг. 7) або та (або) розріджувальні добавки та (або) тиксотросіткою зі скловолокна (фіг. 8), показали невелике пні добавки додаються до суміші розчину як рідка підвищення максимального навантаження, однак суміш або у вигляду порошку. волокно через виплутування з матриці швидко Система підсилення 4 у вигляді волокна з повтрачає свою ефективність, як показано гілкою лі[бенз(1,2-D:5.4-D')бісоксазол-2,6-діїл-1,4кривої, що знижується; фенілену] (номер CAS 60857-81-0) вмурована все 7 93220 8 - бетонні випробувальні зразки, підсилені проконують із волокна з полі[бенз(1,2-D:5,4ти вигину сіткою вуглецевого волокна (фіг. 9) або D’)бісоксазол-2,6-діїл-1,4-фенілену] (номер CAS сіткою зі змішаного вуглецевого й арамідного 60857-81-0). скловолокна (фіг. 10) або сіткою зі змішаного вугСистема підсилення переважно представляє лецевого й поліефірного скловолокна (фіг. 11), собою сітчасту систему. виявилися найефективнішими у порівнянні до поНа практиці встановлено, що пропоновані бупередньо випробуваних підсилень. У цьому віддівельний компонент і спосіб підсилення будівельношенні, характер кривої навантаження/зміщення ної конструкції є особливо переважними, оскільки показує підвищення максимального навантаження вони уможливлюють підсилення ушкоджених консй в'язку поведінку кризового типу (повільне знитрукцій, яке має високі механічні характеристики, й ження другої гілки кривої). одночасно уможливлюють термогігрометричну - бетонні випробувальні зразки, підсилені пропередачу між конструкцією і зовнішнім оточенням і ти вигину сіткою з волокна із Зилону (фіг. 12), дезабезпечують стійкість навіть в екстремальних монструють (як показано на цій фігурі) навантаумовах, таких, як наявність вогню або агресивних ження, яке підвищується до величини, вдвічі середовищ. більшої за цю величину для вуглецевого волокна, У пропоновані будівельний компонент і спосіб із значним підвищенням пластичності (в'язкості) підсилення будівельної конструкції можна вносити підсилення, до такого висновку можна дійти з численні зміни, і їх можна здійснювати у численних огляду на площу під відповідною кривою. варіантах у межах об'єму концепції, яка відповідає Цей винахід відноситься й до способу підсикритеріям патентоспроможності “новизна”; крім лення будівельної конструкції. того, усі деталі можна замінити технічно еквівалеСпосіб включає стадію, на якій на будівельній нтними елементами. конструкції, що підлягає підсиленню, утворюють На практиці використовувані матеріали й розшар покривного цементного розчину вищезазнаміри можна вибирати за бажанням відповідно до ченого типу, і стадію, на якій у цей шар цементного вимог і рівня техніки. розчину вмуровують систему підсилення, яку ви 9 93220 10 11 93220 12 13 93220 14 15 93220 16 17 93220 18 19 Комп’ютерна верстка В. Мацело 93220 Підписне 20 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601