БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВАЯ АРМАТУРА

Полезная модель относится к области производства базальтопластиковой арматуры.
Технический прогресс вызывает необходимость создания арматуры для бетонных и асфальтобетонных конструкций, обладающей на несколько порядков более высокой прочностью на растяжение и изгиб, химической и влагостойкостью, ударной и усталостной прочностью, морозостойкостью и жаропрочностью, по сравнению с металлической арматурой, широко используемой вплоть до настоящего времени в бетонных и асфальтобетонных конструкциях, например, в перекрытиях, силовых стенах, балках, опорах различных конструкций.
В настоящее время широко применяются металлическая арматура и железобетонные конструкции (см., например, патент РФ №2363819 от 10.08.2009 г.; патент РФ №2360978 от 10.07.2009 г.; патент РФ №2360075 от 27.06.2009 г.; №2355937 от 20.05.2009 г.; патент РФ №2348048 от 27.02.2009 г.; патент РФ №2348047 от 27.02.2009 г.; патент РФ №2347870 от 27.02.2009 г.; патент РФ №2336395 от 20.10.2008 г.).
Основным недостатком металлической арматуры и композиционных изделий с ее использованием (например, в железобетонных конструкциях) является невысокий уровень прочностных характеристик, а также практическая влагоуязвимость и химической неустойчивость, малая морозостойкость и жаропрочность, что неприемлемо для современной строительной индустрии XXI века.
Известны также стеклопластиковые арматуры и стеклопластиковые конструкции (см., например, книгу Фролова Н.П. «Стеклопластиковая арматура и стеклопластиковые конструкции», М.: Стройиздат, 1280; патент РФ №2220049 от 27.12.2003 г.; полезная модель РФ №79121 от 20.12.2008 г.; полезная модель РФ №79586 от 10.01.2009 г.).
Известна также арматура стеклопластиковая (см., например, патент РФ №2194135 от 10.12.2002 г.), принятая авторами за прототип.
Стеклопластиковая арматура превосходит по эксплуатационным свойствам металлическую арматуру.
Однако стеклопластиковая арматура обладает двумя существенными недостатками:
- разрушается под воздействием влаги;
- не выдерживает ударные нагрузки и обладает малой усталостной прочностью.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является устранение указанных недостатков и создание базальтопластиковой арматуры для композиционных материалов, обладающих высокими прочностными характеристиками, химической и влагостойкостью, морозостойкостью и жаропрочностью, превышающими в полтора раза эксплуатационные свойства стеклопластиковой арматуры.
Технический результат состоит в том, что базальтопластиковая арматура выполнена из нескольких ровингов, каждый из которых представляет жгут из нескольких нитей первичного базальтового волокна, сплетенных в виде косички в пучок с гофрированной поверхностью, прокаленный при температуре 500-900°С и покрытый кремнеорганическим гелем, при сушке которого при температуре 100-600°С пучок покрыт сплошной кремнийорганической пленкой толщиной 20-100 нанометров.
Прокалка пучка при температуре 500-900°С необходима для удаления аппретов (замасливателей).
На основе многочисленных экспериментальных исследований авторами полезной модели было установлено, что при толщине кремнеорганической пленки на базальтовом волокне, равном 20-100 нанометров, базальтопластиковая арматура, изготовленная из пучка таких волокон, обладает высокими эксплуатационными свойствами, превышающими в 1,5 раза эксплуатационные свойства стеклопластиковой арматуры.
При толщине кремнеорганической пленки на базальтовом волокне менее 20 нанометров образуется слабая пленка, с трещинами на волокне. В результате этого волокно существенно (более чем в 2 раза) ухудшает прочностные свойства и, следовательно, теряет прочность и базальтопластиковая арматура, состоящая из пучка базальтовых волокон.
При толщине кремнеорганической пленки на базальтовом волокне более 100 нанометров волокно становится жестким, и базальтопластиковая арматура теряет ударную и усталостную прочность в два раза.
Пример изготовления базальтопластиковой арматуры:
1. Плавление базальтовой руды в плавильной печи.
2. Формирование первичных непрерывных волокон через фильеры фильерного питателя.
3. Вытягивание сформированных нитей наматывающей машиной и нанесение на нити аппретов (замасливателей)
4. Получение ровинга (жгута) из нескольких нитей базальтового волокна. Плотность равинга определяется количеством нитей в жгуте. Для получения ровинга используется тростильно-жгутовальная машина.
5. Сплетение нескольких ровингов в виде косички в пучок с гофрированной поверхностью. Для сплетения ровингов в пучок косичкой используется пультрузионная машина.
6. Прокаливание пучка при температуре 500-900°С для удаления аппретов (замасливателей) с последующим покрытием пучка кремнийорганическим гелем путем пропускания пучка через ванну с гелем.
7. Сушка пучка, покрытого кремнийорганическим гелем при температуре 100-600°С для образования на пучке сплошной кремнийорганической пленки толщиной 20-100 нм.
8. Нарезка базальтовой арматуры на требуемую длину.
Кремнийорганические, соединения - соединения, в молекулах которых имеется связь между атомами кремния и углерода. Кремнийорганические соединения иногда называют силиконами, от латинского названия кремния «силициум». Кремнийорганические соединения используются для производства смазок, полимеров, резин, каучуков, кремнийорганических жидкостей и эмульсий. Кремнийорганические соединения применяются в косметике, бытовой химии, лакокрасочных материалах, моющих средствах, в строительной индустрии. Отличительной особенностью продукции на основе кремнийорганических соединений от продукции на основе обычных органических соединений являются, как правило, более высокие эксплуатационные качества и характеристики, а также безопасность применения человеком. Классификация:
3
4
3
2
2
3
3
3
- Производные силанов: (СН)Si, CHSiHSiHCH,(CH)SiCl.
3
3
3
3
- Силазаны (СН)SiNHSi(СН)
3
3
3
3
- Силоксаны (СН)SiOSi(СН)
3
3
3
3
- Силтианы(СН)SiSSi(СН)
- Гетероциклические соединения, например диметилсилациклобутан.
2
n
- Кремнийорганические полимеры, обычно имеют строение (SiRO)
3
4
В настоящей полезной модели используются производственные силанов (СН)Si
Смола - собирательное название аморфных веществ, относительно твердых при нормальных условиях и размягчающихся или теряющих форму при нагревании.
Среди них как сложные по химическому составу органические вещества, например, природные смолы - вещества, выделяемые растениями при нормальном физиологическом обмене, так и относительно химически простые соединения (смола ПВХ).
Природные смолы применяют в мыловарении, для проклейки бумаги, в медицине, в парфюмерии.
Синтетические смолы - многочисленная группа полимеров, среди которых наиболее известны производные фенола (фенолформальдегидные смолы) и карбамида. Их конечные свойства зависят от технологии производства и вводимых в их состав различных модифицирующих компонентов.
Наиболее широкими областями применения является строительная и мебельная промышленность (плиты ДСП) и производство композиционных материалов.
В настоящей полезной модели используются фенолформальдегидные смолы.