СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМАТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
METHOD OF MAKING REINFORCEMENT ELEMENTS

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.