СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАННЫХ БЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD TO MANUFACTURE DISPERSED-REINFORCED CONCRETE PRODUCTS

Изобретение относится к строительной индустрии и может быть использовано на предприятиях по производству бетонных изделий.
Известен способ приготовления полистиролбетонной смеси (RU 2309134, С04В 8/10, публ. 21.10.2007), включающий предварительное смешивание пенополистирола, базальтового волокна и добавок совместно с частью воды затворения, последующее добавление портландцемента и воды, перемешивание и формование объемным вибропрессованием. При низкой плотности армированной смеси достаточно высока прочность изделий из нее при сжатии. Недостатком такого способа является неупорядоченность распределения волокна по толщине изделия и как следствие образование хаотичной массы. Это приводит к недостаточной прочности изделий при изгибе.
Известен способ приготовления модифицированной фибробетонной смеси (RU 2397069, В28С 5/40, публ. 20.08.2010), включающий перемешивание в смесителе портландцемента, стальной фибры, заполнителя, пластифицирующей добавки и воды затворения. Из-за перемешивания в смесителе всех компонентов вместе, фибра распределяется по всему объему изделия хаотично, что ведет к недостаточной прочности изделий при изгибе.
Наиболее близким к заявляемому является способ (SU 876431, В03В 1/52, публ. 30.10.1981), при котором подача бетонной смеси и фибры выполняется последовательно, причем фибру в процессе подачи нарезают и раскладывают путем перемещения точек их реза относительно друг друга в направлении, перпендикулярном сечению изделия. При формовке изделия по его толщине раскладка фибры постоянна, прочность при изгибе для внешних слоев изделия, промежуточных слоев и в нейтральном сечении также постоянна.
<mrow><mi>σ</mi><mo>=</mo><mn>0,2</mn><mo>+</mo><mn>23</mn><mfrac><mi>Z</mi><mrow><mn>0,5</mn><mi>h</mi></mrow></mfrac></mrow>
Однако при изгибе изделия, например железобетонной балки, находящейся под внешней вертикальной нагрузкой, напряжения по толщине балки изменяются по линейному закону
,
где σ - изменение прочности по толщине изделия,
Z - вертикальная координата,
h - толщина изделия.
Верхние слои балки испытывают сжатие, а нижние - растяжение.
При этом максимальные напряжения возникают в местах, наиболее удаленных от нейтральной линии, то есть в верхнем и нижнем слоях по толщине балки.
Прочность при изгибе также не постоянна по толщине изделия.
Изобретение решает задачу повышения прочности бетонных изделий при изгибе под действием вертикальной нагрузки.
Это достигается тем, что изготовление дисперсно-армированных бетонных изделий осуществляется путем послойной по толщине изделия укладки бетонной смеси и заполнения слоев фиброй так, что ее продольная ось перпендикулярна поперечному сечению изделия, при этом внешние слои заполняют большим количеством фибры, чем внутренние, а центральный слой фибру не содержит.
Заполнение внешних слоев изделия количеством фибры большим, чем во внутренних, позволяет упрочнить эти слои как подвергающиеся большим напряжениям растяжения или сжатия, чем внутренние слои, и таким образом добиться повышения прочности при изгибе балки под действием внешней вертикальной нагрузки.
Отсутствие фибры в центральном слое обусловлено тем, что при изгибе изделия под внешней вертикальной нагрузкой центральный слой является нейтральным, напряжения в нем практически отсутствуют, и этот слой упрочнения не требует.
Изобретение поясняется чертежом, где показана многослойная бетонная балка при изгибе под вертикальной нагрузкой. Здесь Р - вертикальная нагрузка, h - толщина изделия.
Бетонная балка состоит из внешнего нижнего слоя 1, внутреннего промежуточного слоя 2, внутреннего центрального слоя 3, внутреннего промежуточного слоя 4, внешнего верхнего слоя 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Для формирования внешнего нижнего слоя 1 балки в опалубку засыпают порядка 30-40% от общего количества фибры так, что ее продольная ось перпендикулярна поперечному сечению изделия, после чего в опалубку подают бетонную смесь. После схватывания нижнего слоя бетона опалубку поднимают и формируют слой 2: засыпают фибру в количестве порядка 10-20% от общего количества фибры, затем заливают бетонную смесь. При схватывании бетона продольная ось фибры перпендикулярна поперечному сечению изделия. Центральный слой 3 формируют только из бетонной смеси, фиброй его не заполняют. Внутренний промежуточный слой 4 формируют аналогично слою 2. Внешний верхний слой 5 формируют аналогично слою 1. В зависимости от геометрических размеров изделия и марки бетонной смеси количество слоев может быть от 5 и более. Так как балка работает на сжатие и растяжение примерно одинаково, то целесообразно слои делать одинаковой толщины.
Пример.
Изготовили бетонную балку длиной 5950 мм, шириной 200 мм, толщиной 570 мм.
Использовали стальную фибру длиной 20-30 мм, диаметром 5-12 мм.
Изделие испытывали на прочность на растяжении и сжатие при изгибе.
Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
Распределение слоев по толщине изделия
Количество фибры от ее общего объема, %
Изделие
Прототип
Прочность на растяжение при изгибе, МПа
Прочность на сжатие при изгибе, МПа
Прочность на растяжение при изгибе, МПа
Прочность на сжатие при изгибе, МПа
5 - внешний верхний
30
-
23,1
-
11,3
4 - внутренний промежуточный
20
-
11
-
11,3
3 - внутренний центральный
0
0,2
0,2
-
-
2 - внутренний промежуточный
20
11,3
-
11,3
1 - внешний нижний
30
23,2
-
11,3
Испытания показали, что при изгибе изделия под действием вертикальной нагрузки прочность в зоне сжатия составляет 23-30 МПа, в зоне растяжения - 23-25 МПа. Из таблицы видно, что при формовке изделия по заявляемому способу прочность на растяжение при изгибе для верхнего слоя повышается на 52,1%, для нижнего слоя - на 50,4%.