Спосіб одержання композитного будівельного виробу з бетону

Реферат: Спосіб одержання композитного будівельного виробу з бетону, армованого неметалевими волокнами, який містить послідовне виконання наступних операцій: попередній натяг волокон (ровінгу), теплова обробка ровінгу, просочування ровінгу, що зв'язується речовиною, подання ровінгу на подальше формування будівельного виробу, дозування (зважування) компонентів розчину композитної бетонної суміші, зміщування компонентів суміші, подання суміші в пристрій для термодинамічної обробки, видалення композитного виробу. Як бетон беруть бетон Сореля. Армування бетонної суміші попередньо напруженими від 3 000 МПа до 30 000 МПа неметалевими волокнами і її термодинамічну обробку в матриці пресу ведуть одночасно при температурі від 60 °C до 170 °C і тиску від 4 000 МПа до 64 000 МПа протягом від 4 до 15 хвилин з формуванням будівельного виробу. Сформований композитний будівельний виріб піддають пултрузії з використанням спеціального гідравлічного пристрою, який витягує виріб з матриці пресу. Виріб розрізають в необхідний розмір і видаляють. UA 115597 U (12) UA 115597 U UA 115597 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі будівельної індустрії, а саме: до технології виготовлення композитних бетонних конструкційних та оздоблювальних будівельних матеріалів та виробів із них. Композитні матеріали використовують в будівельних конструкціях на заміну традиційних матеріалів зі сталевою арматурою, яка в процесі експлуатації піддається корозії, що викликає погіршення її адгезії з бетоном і, як наслідок, погіршення експлуатаційних характеристик, зокрема таких, що знижують міцність та теплоізоляційність будівельних конструкцій, навіть до порушення їх цілісності. [1] Будівельні вироби з бетонів, до складу яких входять цементи, що мають різний хімічний склад, як портландцемент, магнезито-бішофітний цемент, або цемент Сореля, і, як наслідок, мають різні властивості, мають, також, відмінності в технології їх виробництва [1, 2]. Композитні будівельні вироби з бетону, армованого неметалевою арматурою, в порівнянні з відомими виробами, що використовують металеву арматуру, мають такі ж, або порівняльно недостатні міцнісні і теплоізоляційні характеристики. [1, 2, 3] Так, відомий спосіб одержання виробів з бетону, дисперсно-армованого мінеральними волокнами (скляними або базальтовими) див., наприклад, патент України № 95755, МПК В28В 1/52 (2006.01), 12.01.2015 р. [4]. Цей спосіб включає дозування та змішування портландцементу, заповнювача, води, а також змішування отриманої суміші з мінеральними волокнами та подальше її віброущільнення до одержання виробу з бетону. Основне рішення цього винаходу спрямоване на підбір низькоклінкерного портландцементу із вмістом клінкеру 5-19 %. Спосіб одержання виробу за відомим патентом включає дозування (зважування) компонентів композитної бетонної суміші, їх зміщування, подання суміші в пристрій з віброущільнювачем для формуванням будівельного виробу. Однак ефективність вказаного способу, що передбачає віброущільнення цементу із зменшенням мікропустот в його структурі, є порівняно недостатньою для цілей одержання композитного будівельного виробу з високими експлуатаційними якостями як міцність та теплоізоляційність. Відомий спосіб одержання композитної арматури для виробів з бетону див., наприклад, патент України №98513, МПК Е04С 5/07, В29С 70/00, (2006.01), 25.05.2012 р. [5]. Спосіб одержання арматури, що складається з циліндричного композитного профілю, виготовленого з полімерного сполучника і армованого скляними, базальтовими або вуглецевими волокнами, за патентом включає отримання пултрузією циліндричного профілю, подання його на обмотковий пристрій, де здійснюють накладку шару безперервного волокна вздовж осі профілю, після чого проводять обвивку з натягом безперервними нитками того ж армуючого волокна, потім профіль, обвитий волокном, подають в нагрівальну піч, де здійснюють структурування полімерного сполучника профілю, після чого арматуру подають на різальний пристрій, де нарізують на відрізки заданої довжини. Однак ефективність вказаного способу, який включає підвищення міцності фіксації арматури в бетоні за рахунок одержання додаткових структурних елементів на поверхні профілю є порівняно недостатньою для цілей одержання композитного будівельного виробу з високими експлуатаційними якостями як міцність та теплоізоляційність. Відомо, що конструкції з залізобетону добре працюють на стискання, але порівняно недостатньо добре працюють на розтяг, тому при експлуатації піддаються тріщиноутворенню. Для запобігання цьому процесу широко використовують попередньо напружений залізобетон. Відомий також, спосіб одержання попередньо напруженого бетону, армованого неметалевими волокнами, який порівняно добре працює на розтяг [2]. Конструкції з попередньо напруженого відомого бетону мають значно менші прогини, ніж аналогічні конструкції з залізобетону. Вони мають також підвищену тріщиностійкість та мають однакову міцність [2]. Але в них вищевказані недоліки не ліквідовані. Після кристалізації такі вироби з бетону мають підвищену адгезію неметалевих волокон. Однак, адгезія змінюється з часом в процесі експлуатації в сторону зменшення, її величина залежить від натягу неметалевих волокон, а також від ступеню (способу) первинного контакту і взаємодії бетону і натягнутих волокон. Найбільш близьким до заявленого по технічній суті та отримуваному результату є відомий спосіб одержання композитного будівельного виробу з бетону див., наприклад, патент РФ №2371312, МПК В29С 53/56, В29С 55/30, Е04С 5/07, (2006.01), 27.10.2009 р. [6] - ПРОТОТИП. Цей спосіб включає попередній натяг армувального волокна, термообробку пучка неметалевих волокон, формування поперечного плоского, циліндричного або фігурного 1 UA 115597 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 профілю арматури шляхом протягування пучка волокон через матрицю зі щілинним або циліндричним каналами, полімеризацію зв'язуючим в спеціальному обладнанні та формування кінцевого виробу. Однак ефективність вказаного способу є порівняно недостатньою для цілей одержання композитного будівельного виробу з підвищеними експлуатаційними якостями як міцність через відомий процес "старіння" полімерів, що використовуються в полімеризації зв'язуючим в процесі одержання арматури. Кращим використанням виробів з такою арматурою може бути використання їх для покривів, облицювальних матеріалів, утеплювачів та інше. Вищевказані недоліки усунені заявленою корисною моделлю. Задачею, яку вирішує дана корисна модель, є створення порівняно більш ефективного способу одержання міцного композитного виробу з магнезито-бішофітного бетону (бетону Сореля), армованого неметалевими волокнами такими, як волокна базальтового волокна і/або скловолокна, високоміцного полімерного волокна і їх комбінації зі збільшеною адгезією бетону і арматури та підвищеними експлуатаційними характеристиками. Магнезито-бішофітний бетон, який серед інших бетонів природно має найбільшу адгезію з арматурою, є вогнетривким матеріалом і таким, що надає виробу підвищену міцність, а армований попередньо напруженими волокнами (ровінгом) базальтового волокна і/або скловолокна з одночасною термодинамічною обробкою його підвищеною температурою і високим тиском, що створює ефект низькотемпературного зварювання, є новим матеріалом з підвищеними характеристиками такими як міцність, а введення до складу суміші бетону натуральних наповнювачів таких, як базальтова фібра, деревна тирса, хвойне нехарчове борошно, костра коноплі, сухі рослинні стебла та їх суміші надає новому виробу підвищену теплоізоляційність, морозостійкість. Задача, яку вирішує заявлена корисна модель, є створення нового композитного виробу способом, який включає наступні операції: Попередній натяг волокон (ровінгу) базальтового волокна. Теплова обробка ровінгу. Просочування ровінгу зв'язуючою речовиною. Подання ровінгу на подальше формування будівельного виробу. Дозування (зважування) компонентів розчину композитної бетонної суміші. Зміщування компонентів суміші. Подання суміші в пристрій для термодинамічної обробки в матриці пресу високим тиском з формуванням будівельного виробу. Пультрузія сформованого виробу з використанням спеціального гідравлічного пристрою, який витягує виріб з матриці пресу. Розрізання виробу в необхідний розмір. Видалення композитного виробу Заявлений спосіб реалізують наступним чином: виконують попередній натяг волокон (ровінгу) базальтового і/або скляного волокна шляхом використання шпулярників зі шпулями, що закріплюються в першому замикаючому пристрої. Натягнуті волокна пропускають через систему роликів ванн для обробки та просочування ровінгу змочувальним розчином. Потім волокна пропускають через відповідні отвори в матриці гідравлічного пресу і далі протягують через пультрузійний пристрій, на виході з якого закріплюють в другому замикаючому пристрою, де завдяки гідравлічному натягувальному пристрою надають волокнам напруження від 3 000 МПа до 30 000 МПа. Готують розчин бетонної суміші з бетону Сореля, до якого додають наповнювачі відповідно до призначення виробу, як базальтову фібру, деревну тирсу (або хвойне нехарчове борошно, костру коноплі, сухі рослинні стебла), які подають через дозатори сировини до вихрового змішувача, а потім до дозатора суміші. З дозатора суміші розчин суміші дозовано подають в гідравлічний прес, через матрицю якого протягнуті попередньо напружені волокна (ровінг). З пресу пуансоном (гідроциліндром) розчин суміші подать в матрицю пресу і піддають термодинамічній обробці температурою від 60 °C до 170 °C і тиском від 4 000 МПа до 64 000 МПа протягом від 4 до 15 хвилин з одночасним армуванням бетонної суміші до одержання будівельного виробу. Сформований композитний будівельний виріб піддають пултрузії з використанням спеціального гідравлічного пристрою, який витягує виріб з матриці пресу. Далі виріб подають на приймальний стіл з висувною кареткою для різки, де розрізають в необхідний розмір. Потім композитний виріб видаляють і направляють на одну добу на дозрівання і на докристалізацію. Корисна модель ілюструється наступним прикладом. Приклад. Для одержання композитного будівельного виробу (наприклад дошка перерізом 320 × 24 мм довжиною 6 м) готують розчин бетону Сореля вагою до 40 кг з наповнювачем - базальтовою 2 UA 115597 U 5 10 15 фіброю вагою до 0,2 кг і подають його до гідравлічного пресу, де одночасно підігрівають до температури 160° С і піддають пресуванню тиском 5 000-6 000 МПа. Ведуть армування суміші з попередньо напруженим базальтовим волокном в З 000 МПа протягом 6-8 хвилин. Витягують виріб пултрузією на довжину 6 м і відрізають на приймальному столі з висувною кареткою. Отриманий виріб у порівнянні з прототипом має суттєво підвищені показники міцності (межа . міцності при вигині - 3 МПа, межа міцності при стиску - 150 МПа, теплопровідність 0,3 Вт / (м °С). Таке виконання заявленого способу забезпечує одержання композитного виробу з суттєво покращеними характеристиками міцності, теплоізоляції за рахунок: - одночасного виконання термодинамічної обробки компонентів суміші з неметалевою арматурою - попередньо напруженим волокном (ровінгом), а також за рахунок видалення повітряних бульбашок і зайвої води при дії надвисокого тиску в процесі термодинамічної обробки - низькотемпературного зварювання композитної суміші, за рахунок покращення адгезії компонентів суміші один до одного і до арматури, - за рахунок стабілізації адгезії при відсутності окислювально-відновних процесів без утворення окислювальних плівок на арматурі, що сприяє усуненню її руйнування, - крім того, спосіб забезпечує суттєве підвищення продуктивності і одержання виробів потрібних розмірів та забезпечує безперервне одержання композитних виробів з підвищеними характеристиками як межа міцності при вигині - 35 МПа, межа міцності при стиску - 150 МПа, . теплопровідність - 0.3 Вт / (м °С). 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Джерела інформації: 1. http://tcmbeton.ru 22.04.2016. Композитная арматура. 2. http://adb-logistic.com. Композитная арматура. 3. http://stroybrus.ru/tech info.shtml. Строительство домов из бруса. 4. Патент України № 95755, "Спосіб виготовлення виробів з бетону, дисперсно-армованого мінеральними волонами (скляними або базальтовими", Дворкін Леонід Йосипович (UA), Мироненко Анатолій Васильович (UA), Степасюк Юрій Олександрович (UA), МПК В28В 1/52(2006.01), 12.01.2015 р. [1]. 5. Патент України № 98513, " Композитна арматура", Орєшкін Дмитро Олександрович (UA); Дмитрієва Ірина Вячеславовна (UA); Чемуранов Володимир Андрійович (UA), МПК Е04С 5/07, В29С 70/00, (2006.01), 25.05.2012 р. 6. Патент РФ № 2371312, "Способ изготовления композитной арматуры", МПК В29С 53/56, В29С 55/30, Е04С 5/07, (2006.01), 27.10.2009 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб одержання композитного будівельного виробу з бетону, армованого неметалевими волокнами, який містить послідовне виконання наступних операцій: попередній натяг волокон (ровінгу), теплова обробка ровінгу, просочування ровінгу, що зв'язується речовиною, подання ровінгу на подальше формування будівельного виробу, дозування (зважування) компонентів розчину композитної бетонної суміші, зміщування компонентів суміші, подання суміші в пристрій для термодинамічної обробки, видалення композитного виробу, який відрізняється тим, що як бетон беруть бетон Сореля, а армування бетонної суміші попередньо напруженими від 3 000 МПа до 30 000 МПа неметалевими волокнами і її термодинамічну обробку в матриці пресу ведуть одночасно при температурі від 60 °C до 170 °C і тиску від 4 000 МПа до 64 000 МПа протягом від 4 до 15 хвилин з формуванням будівельного виробу, сформований композитний будівельний виріб піддають пултрузії з використанням спеціального гідравлічного пристрою, який витягує виріб з матриці пресу, виріб розрізають в необхідний розмір і видаляють. 2. Спосіб одержання композитного будівельного виробу з бетону, армованого неметалевими волокнами за п. 1, який відрізняється тим, що матеріал неметалевих волокон для армування виробу вибирають з ряду, що складається з базальтового волокна і/або скловолокна, високоміцного полімерного волокна і їх комбінації. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що як наповнювачі бетонної суміші використовують матеріали, які вибирають з ряду, що складається з базальтової фібри, деревної тирси, хвойного нехарчового борошна, костри коноплі, сухих рослинних стебел та їх суміші. 3 UA 115597 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4