УПРУГИЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ БЕТОНА

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к искусственным материалам для приготовления бетонов, и может быть использована в строительной индустрии.
Известен заполнитель бетона, состоящий из внутренней несущей части, заключенной в оболочку из резины, причем несущая часть представляет собой стандартный заполнитель, например, камень, гравий, песок, который может быть в виде шаров для гольфа (СА, №2301928, 30.10.2000).
Однако в известном заполнителе используют минеральный материал, который предварительно необходимо довести до требуемых размеров, например, с помощью дробления, а для придания им соответствующей формы в виде шара, также нужны дополнительные операции, что не всегда выгодно.
В настоящее время существует достаточное количество отходов производства, которые возможно использовать в качестве заполнителей, например, бетона, с получением материала, обладающего высокими прочностными и упругими свойствами.
В основе полезной модели лежит задача создания заполнителя бетона, совмещающего прочностные и упругие свойства.
Техническим результатом является получение повышенной прочности и упругости бетона с восприятием как статических, так и динамических нагрузок.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в упругом заполнителе бетона, выполненным в форме шара и состоящим из внутренней дискретной несущей части, заключенной в упругую оболочку, согласно полезной модели внутренняя дискретная несущая часть выполнена из отходов в виде пружинок. При этом упругая оболочка может быть выполнена дискретной, например, из отходов резиновых волокон или из отходов резины в виде упругих резиновых пластинок. Упругая оболочка также может быть выполнена в виде сетки.
Выполнение оболочки дискретной из отходов, включающей волокна или резиновую крошку позволяет, во-первых, утилизировать отходы производств, а во-вторых, повысить сцепление заполнителя с цементным тестом бетонной смеси, соответственно повысив прочность бетона, что повышает эффективность использования шарового упругого заполнителя.
Использование в качестве дискретных отходов резиновой крошки позволяет более равномерно сформировать упругую оболочку, тем самым улучшить упругие свойства заполнителя и бетона в целом.
Выполнение упругой оболочки из дискретных отходов - упругих резиновых пластин упрощает технологию их изготовления и исключает операцию по грануляции.
Выполнение упругой оболочки перфорированной, например, в виде сетки создает более монолитную структуру бетона за счет непосредственного сцепления цементного теста в ячейках сетки с несущей частью заполнителя, что повышает прочность бетона.
Выполнение несущей части заполнителя из дискретных отходов -пружинок (сжатия и растяжения) позволяет создать прочную упругую ее часть и тем самым повысить упругие свойства бетона в целом.
Упругий заполнитель бетона поясняется чертежами, где, на фиг.1 представлен шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и с оболочкой из отходов резиновых волокон; на фиг.2 - шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и с оболочкой из отходов производства листовой резины; фиг.3-шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и упругой перфорированной оболочкой, например в виде сетки; на фиг.4 - шаровой упругий заполнитель с несущей частью из отходов производства пружин.
На фиг.1 - фиг.4 обозначено: 1 - внутренняя несущая часть упругого заполнителя; 2 - упругая оболочка.
Упругий заполнитель бетона, выполнен в форме шара, внутренняя, несущая часть 1 которого выполнена монолитной, например, из стекла (фиг.1, фиг.2, фиг.3) или дискретной из отходов производства пружин (фиг.4). Внутренняя несущая часть 1 покрыта упругой оболочкой 2, которая может быть выполнена, например, из резиновых волокон (фиг.1) или из резиновых пластин (фиг.2), а также в виде сетки (фиг.3).
Упругий заполнитель бетона работает следующим образом.
При приложении нагрузки к бетону с шаровым упругим заполнителем в нем развивается комплекс напряжений и деформаций, при этом внутренняя несущая часть 1 воспринимает нагрузку, а упругая оболочка 2 - гасит действие ударной нагрузки. Соответственно каждый компонент бетона будет воспринимать часть общей нагрузки. Внутренняя несущая часть может быть выполнена из монолитного материала, например, стекла или базальта в виде шаров, которые широко используются в производстве стекловолокна. Для получения внутренней несущей части из дискретного материала, например, резиновой крошки, резиновых волокон, пружинок можно использовать метод их окатывания на грануляторе с применением клеевой основы
При использовании в качестве оболочки резиновых волокон, которые могут быть нанесены на поверхность несущей внутренней части заполнителя, например, путем окатывания с использованием клеевой основы, последние за счет взаимного переплетения во время формирования создают прочную монолитную упругую структуру, которая позволяет воспринимать более высокие динамические нагрузки всей поверхностью шарового упругого заполнителя.
В случае исполнения упругой оболочки составной - из склеенных листов резины оболочка получается более плотной, что позволяет воспринимать более высокие динамические нагрузки без выкрашивания поверхности.
При исполнении упругой оболочки в виде сетки, которая может быть наклеена на несущую часть, за счет непосредственного сцепления цементного теста в ячейках сетки с несущей частью заполнителя, часть общей нагрузки передается непосредственно несущей части с одновременным восприятием динамической нагрузки упругой оболочкой.
Полезная модель поясняется описанием конкретных примеров.
Тяжелую бетонную смесь готовили в соотношении цемент: песок:
к
крупный заполнитель - шаровой упругий заполнитель, как 1:3:5 при водоцементном отношении В/Ц=0,5. Марка портландцемента - М500. Песок - кварцевый с модулем крупности М=2. При этом изготавливали два вида шарового упругого заполнителя - один с монолитной внутренней несущей частью, а другой - с дискретной внутренней несущей частью для изготовления и испытания соответственно двух опытных плит.
Для первой плиты изготавливали крупный шаровой упругий заполнитель с монолитной внутренней частью. Получали заполнитель с прочной несущей частью и в форме шара. В качестве внутренней монолитной части, брали стеклянные шарики диаметром 13 мм и покрывали их резиновой оболочкой путем последовательного трехкратного погружения в латекс и с последующей выдержкой в течение суток для схватывания оболочки. Диаметр полученного шарового упругого заполнителя составлял в среднем 16 мм.
Приготовление бетонной смеси осуществляли вручную. Формование модельной бетонной плиты размерами 45×100×300 мм осуществляли на виброплощадке с круговыми колебаниями.
Форму с бетонной смесью, устанавливали на виброплощадку и производили вибрирование в течение 30 секунд. Далее отформованное изделие выдерживали 7 суток в нормальных условиях твердения. После этого плиту извлекали и испытывали на ударную нагрузку при работе на изгиб до разрушения. Прочность на изгиб повысилась на 14%, а сопротивление удару - на 19% по сравнению с заполнителем из резиновой крошки. При осмотре плиты не было выявлено трещин и разрывов упругой оболочки шарового заполнителя в месте ее разрушения, что подтверждает осуществление поставленной задачи - практического совмещения прочностных и упругих свойств в одном элементе, а также достижения технического результата - эффективного использования упругого заполнителя шаровой формы с возможностью его работы в бетоне с восприятием как статических, так и динамических нагрузок, что подтверждается, в целом совместной работой заполнителя и растворной матрицы.
Для второй плиты изготавливали крупный шаровой упругий заполнитель с дискретной внутренней частью. Получали заполнитель с прочной, но дискретной несущей частью и в форме шара. Для этого брали резиновую крошку, получаемую от утилизации - диспергирования изношенных автомобильных покрышек. Просеивали крошку через сита диаметром 2 и 5 мм и отбирали фракцию размером 2-5 мм. Покрывали крошку эпоксидным клеем и загружали на тарельчатый гранулятор. После скатывания крошки и получения гранул, близких к форме шара, их выгружали и выдерживали в тепловой камере до схватывания клея. Далее формировали упругую оболочку по методике, описанной выше. Диаметр полученного шарового упругого заполнителя с дискретной внутренней несущей частью составлял в среднем 18 мм
Изготовление второй бетонной плиты осуществляли по вышеуказанной методике.
Плиту, как и в первом случае, испытывали на ударную нагрузку при работе на изгиб до разрушения. Прочность на изгиб повысилась на 9%, а сопротивление удару - на 18% по сравнению с заполнителем из резиновой крошки. При осмотре плиты также не было выявлено трещин и разрывов упругой оболочки шарового заполнителя в месте разрушения, что подтверждает осуществление поставленной задачи - практического совмещения прочностных и упругих свойств в одном элементе, а также достижения технического результата - эффективного использования упругого заполнителя шаровой формы с возможностью его работы в бетоне с восприятием как статических, так и динамических нагрузок, что подтверждается, в целом совместной работой заполнителя и растворной матрицы.
Упругий заполнитель бетона был смоделирован и изготовлен в строительной лаборатории кафедры ПСК, а выполненные испытания доказали возможность использования крупного заполнителя - шарового упругого заполнителя в производстве железобетонных изделий с повышенными упругими свойствами.