Сетка композитная

Полезная модель относится к производству арматурной композитной сетки из неметаллических материалов, используемой для армирования каменной и кирпичной кладки, бетонных конструкций, для укрепления грунта, а также для ограждения и увеличения срока службы дорог.
Из уровня техники известны узлы соединения композитных стержней [Патент РФ №2404892 МПК В29/С 55/30, патент РФ № 2430221 МПК Е04С 5/07], в которых соединение мест пересечений композитных стержней происходит за счет сдавливания и последующего нагрева стержней и узлов.
К недостаткам данного соединения следует отнести недостаточную прочность и надежность узла, особенно при воздействии переменных нагрузок.
Из уровня техники известен узел соединения композитных стержней [патент РФ №171181 МПК E04C5/07], образованный соприкасающимися под углом отвержденными и неотвержденными стержнями с последующим отверждением сетки, при этом стержни соединены между собой в зоне контакта сдавливанием и склеиванием полимером. Соединение стержней осуществлено путем пропускания одного из стержней - внутреннего сквозь структуру другого - внешнего, при этом зона контакта стержней расположена по обе стороны продольной оси внешнего стержня и с двух противоположных сторон внутреннего стержня, кроме того, полости между прямолинейными участками внешнего стержня и поверхностью внутреннего частично или полностью заполнены полимером.
Недостатками данного соединения является то, что соединение осуществлено путем пропускания внутреннего стержня сквозь структуру внешнего стержня, поэтому получается деление волокон внешнего стержня на равные части, что придает хрупкость изделию за счет небольшой площади соприкосновения, при разрывной осевой нагрузке работает только половина стержня, а также возможно расщепление изделия по стыкам.
Наиболее близким техническим решением является композитная арматурная сетка из неметаллических материалов [Патент РФ RU 2714060 МПК E04C 5/073], в которой зона формирования ячеек сетки образована ленточными полосами прядей ровинга формируемого продольного стержня, которые ориентированы в направлении продольной оси поперечно ориентированного стержня и охватывают участки его поверхности с противолежащих сторон горизонтальной плоскости, проходящей через его продольную ось.
Недостатками данного соединения является то, что продольные элементы, выполненные в виде перевитых ленточных полос равной ширины, за счет небольшой площади соприкосновения, придают хрупкость изделию, так как при разрывной осевой нагрузке работает только половина стержня, а также возможно расщепление изделия по стыкам полос.
Задачей полезной модели является создание сетки композитной, обладающей высокими потребительскими характеристиками и физико-механическими свойствами при обеспечении высокой прочности при осевом растяжении как продольных, так и поперечных стержней.
Поставленная задача достигается тем, что сетка композитная выполнена из продольных и поперечных стержней, соединенных между собой, согласно полезной модели, зона формирования ячеек сетки образована соприкасающимися под прямым углом отвержденными и неотвержденными стержнями с последующим отверждением сетки, при этом соединение стержней осуществлено путем подачи пучков прядей ровинга формируемого продольного стержня, которые разделены на неравные по толщине пряди, ориентированные перпендикулярно в направлении продольной оси поперечного стержня и охватывающие участки его радиальной поверхности с противолежащих сторон, с образованием полостей между прямолинейными участками продольного стержня и поверхностью поперечного.
В частном случае исполнения ячейки сетки имеют форму квадрата,
В частном случае исполнения ячейки сетки выполнены гладкими или с абразивным покрытием.
В частном случае исполнения на поперечный стержень нанесен периодический профиль - ребро.
В частном случае исполнения в одном пучке пряди ровинга разделены следующим образом: одна часть - 5 - 15% ровинга, вторая часть - 85 - 95 % ровинга.
При таком формировании ячеек сетки, поперечный стержень надежно обхватывается продольным, причем зона контакта стержней образуется по обе стороны поперечного стержня и расположена по обе стороны продольной оси продольного стержня. Это позволяет обеспечить одинаковую прочность узла ячейки сетки в направлении перпендикулярном плоскости ячейки, что обеспечит  высокую прочность на осевое растяжение. Высокая прочность на растяжение достигается путем вынесения большего количества нитей на одну сторону, и при растяжении по продольной траектории работают именно участки с большим количеством нитей, а также предотвращается коробление поверхности будущего изделия - сетки.
Наличие полостей между прямолинейными участками продольного стержня и поверхностью поперечного обеспечивает гарантированное попадание строительного раствора, и при монтаже сетки в бетон достигается монолитность конструкции всего строительного изделия.
Сущность технического решения поясняется графическим материалом и примером изготовления сетки композитной.
На фиг. 1 представлен общий вид сетки с ячейками в форме квадрата, на фиг. 2 представлена схема зоны соединения композитных стержней, сечение по поперечному стержню, на фиг. 3 представлена схема зоны соединения композитных стержней, сечение по продольному стержню, на фиг. 4 представлен узел формирования и плетения сетки, на фиг. 5 представлена диаграмма осевого растяжения продольного стержня сетки при неравном разделении волокна по сторонам поперечного стержня, на фиг. 6 представлена диаграмма осевого растяжения продольного стержня сетки при равном разделении волокна по сторонам поперечного стержня.
Сетка композитная выполнена из продольных 1 и поперечных 2 стержней (фиг. 1). Зона формирования ячеек сетки образована соприкасающимися под прямым углом отвержденным поперечным стержнем 2 и продольным стержнем 1. Зона контакта 3 расположена по обе стороны продольной оси продольного стержня 1, а также с двух противоположных сторон поперечного стержня 2. В результате переплетения продольного стержня 1 вокруг поперечного стержня 2 образуются полости 4 (фиг. 2). Продольный стержень 1 выполнен с переменным сечением:в середине круглое(фиг. 3),а на стыках с поперечным стержнем 2 в зоне контакта 3 - плоское.
Соединение стержней осуществляется следующим образом.
Нити ровинга пропускают через три, параллельно расположенных, блока пропитки и отжима, где ровинг пропитывается компаундом, излишки компаунда отжимаются на выходе из блока. Один из блоков пропитки и отжима предназначен для пропитки нитей поперечных стержней, два остальных - для пропитки нитей продольных.
После блоков пропитки расположен узел спиральной обмотки поперечного стержня. Ровинг, проходя через этот узел, собирается в прутки поперечного стержня, на которые наносится периодический профиль. Далее поперечный стержень попадает в отдельную секцию камеры полимеризации, где, под влиянием температуры, происходит затвердевание. Проходя через ванну водяного охлаждения, поперечные стержни попадают на возвратное колесо, которое меняет направление движения стержня в противоположную сторону.
Для дальнейшего непрерывного движения поперечных стержней предназначен тянущий узел поперечного прута. Проходя через него, стержни попадают в сепаратор - устройство, предназначенное для распределения, накопления и подачи стержней в узел формирования и плетения сетки.
После блока пропитки и отжима ровинг для продольных стержней попадает в узел формирования и плетения сетки (фиг. 4), где формируются пучки ровинга продольных стержней. Поток ровинга на один продольный стержень, попадая в отверстия шестерен, делится на два пучка, причем в одном пучке формируется, например, 5% ровинга, а в другом 95%, и так далее. Конструкция шестерен предусматривает канавки между отверстиями, в которые подается поперечный прут с помощью вращения пары колес с полиуретановым покрытием.
Испытания показали (таблица 1, таблица 2, фиг. 5, фиг. 6), что при таком распределении ровинга на неравные пучки продольного стержня (диаметрами 2, 4, 6 мм) по сторонам поперечного стержня,  осевое растяжение составляет в среднем 900-1100 МПА.
Предлагаемая сетка композитная обладает высокими потребительскими характеристиками и физико-механическими свойствами при обеспечении высокой прочности при осевом растяжении во всех направлениях.
Таблица 1 - Результаты испытаний на осевое растяжение продольного стержня композитной сетки при неравном разделении его пучков по сторонам поперечного стержня
Продольный стержень композитной сетки Ø 2 мм.
№ образца
Номинальный диаметр, мм
Разрушающая нагрузка, Н
Предел прочности на осевое растяжение, МПа
Фактическое значение
Средний
Норма согласно табл. 4ГОСТ Р 58964-2020
1
2,04
4023
1231,46
1120,45
800
2
2,11
3892
1113,62
3
2,05
3954
1198,56
4
2,16
3687
1006,69
5
2,19
3250
863,23
6
2,01
4152
1309,17
Продольный стержень композитной сетки Ø 4 мм.
1
4,09
13211
1006,05
1000,45
800
2
4,1
13109
993,42
3
4,06
13328
1030,01
4
4,03
12942
1015,13
5
4,13
12812
956,86
6
4,14
13471
1001,22
Продольный стержень композитной сетки Ø 6 мм.
1
6,07
26175
904,98
908,28
800
2
6,12
26863
913,65
3
6,01
26154
922,40
4
6,05
26327
916,26
5
6,09
26213
900,35
6
6,2
27012
895,17
Таблица 2- Результаты испытаний на осевое растяжение продольного стержня композитной сетки при равном разделении его пучков по сторонам поперечного стержня
Продольный стержень композитной сетки Ø 2 мм.
№ образца
Номинальный диаметр, мм
Разрушающая нагрузка, Н
Предел прочности на осевое растяжение, МПа
Фактическое значение
Средний
Норма согласно табл. 4ГОСТ Р 58964-2020
1
2,14
2512
698,75
729,77
800
2
2,12
2647
750,26
3
2,22
2187
565,29
4
2,19
2891
767,87
5
2,13
2638
740,71
6
2,01
2714
855,75
Продольный стержень композитной сетки Ø 4 мм.
1
4,19
8117
588,98
597,07
800
2
4,14
7824
581,51
3
4,08
7958
609,00
4
4,03
7658
600,67
5
4,15
8201
606,60
6
4,11
7899
595,69
Продольный стержень композитной сетки Ø 6 мм.
1
6,14
14691
496,42
499,70
800
2
6,18
14857
495,55
3
6,03
14922
522,78
4
6,08
14711
506,95
5
6,17
14405
482,03
6
6,14
14633
494,46