СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОННОГО ИЗДЕЛИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК B28B23/00 

Изобретения предназначено для изготовления бетонных изделий, конструкций и сооружений (блоков, шпал и т.п.) и может быть использовано в области строительства.

Известен способ изготовления бетонных изделий, включающий использование совместно с бетонной смесью жгутов волокон термопластичных (волокна, размягчающиеся при повышении температуры) - RU 2009104469 А, 20.08.2010.

Известен также способ изготовления бетонных изделий, в котором используют совместно с бетонной смесью извитые термопластичные волокна, сформированные в цилиндрический пучок - US 5985449 А, 16.11.1999.

Наиболее близким аналогом каждого из заявленных вариантов изобретения является раскрытый в патенте JP 5331965 А, 14.12.1991 способ изготовления бетонных изделий, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, последующее дозированное добавление воды, перемешивание смеси, размещение в форме армирующего материала, заливку подготовленной бетонной смеси в форму, в качестве армирующего материала используются углеродные и арамидные волокна, расположенные параллельно металлической арматуре.

В известных способах частично устраняются недостатки, присущие бетонным изделиям со стальной арматурой - низкая прочность, трещинообразование, нестойкость к высоким и низким температурам, особенно при резких перепадах температур. Однако указанный способ также не обеспечивает получение бетонных изделий с высокими прочностными характеристиками и высокой термостойкостью.

Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков и создание способа, обеспечивающего получение бетонных изделий высокого качества.

Технический результат - повышение качества получаемых бетонных изделий путем повышения их прочностных характеристик, морозостойкости, трещиностостойкости, размеростабильностью.

Это достигается тем, что в известном способе изготовления бетонного изделия по первому варианту, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, последующее дозированное добавление воды, перемешивание смеси, размещение в форме армирующего материала, заливку подготовленной бетонной смеси в форму, согласно изобретению в качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные шнуры без пропитки или с пропиткой связующим, выполненные в виде сердечника из углеродных или арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей, при этом шнуры в форме размещают параллельно друг другу и натягивают, после чего заливают форму со шнурами подготовленной бетонной смесью, подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре 22±2°C и влажности 95±3% в течение 28 суток.

По второму варианту указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления бетонного изделия, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, добавление армирующего материала, перемешивание смеси с армирующим материалом, последующее дозированное добавление воды, заливку подготовленной смеси в форму, согласно изобретению в качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные и разрезанные на отрезки длиной 10-60 мм шнуры без пропитки или с пропиткой связующим, выполненные в виде сердечника из углеродистых или арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей, при этом перед добавлением воды отрезки шнуров смешивают с сухой смесью путем их дозированной подачи, после чего заливают форму подготовленной бетонной смесью с отрезками шнуров, подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре 22±2°C и влажности 95±3% в течение 28 суток.

Кроме того, по любому из вариантов вибрацию формы с арматурой и бетонной смесью осуществляют путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой 3000 колебаний/мин. В качестве связующего для пропитки шнуров используют эпоксидные, фенольные или амидные связующие.

Способ по первому варианту включает подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка. Количественное соотношение компонентов приведено в таблицах 4,6 соответственно с использованием шнуров без пропитки и шнуров с пропиткой. Далее осуществляют дозированное добавление воды и перемешивание смеси. В форме размещают армирующий материал. В качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные шнуры без пропитки или с пропиткой связующим. В качестве связующего используют эпоксидные, фенольные или амидные и другие связующие. Количество связующего берут из расчета 30-45 вес. % к шнуру.

Шнуры выполнены в виде сердечника из углеродных или арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Шнур выполнен диаметром не менее 1,0 мм и состоит из сердечника и оплетки. Оплетка шнура выполнена из одиночных или трощеных в 2÷10 сложений арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 600 текс. Сердечник выполнен из одиночных арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 3600 текс и одиночных или трощеных в два и более сложений углеродных нитей линейной плотности от 100 до 3700 текс. Число плетений оплетки составляет от 1,0 до 12,0 плет./см. Количество нитей для оплетки берут от 3 до 64. Такие шнуры обладают высокой прочностью, высоким модулем упругости, морозостойкостью и термостойкостью, низким коэффициентом линейного расширения и, как следствие, размеростабильностью при перепаде температур.

Шнуры в форме размещают параллельно друг другу и натягивают, После чего заливают подготовленную бетонную смесь в форму. Подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре 22±2°C и влажности 95±3% в течение 28 суток. По второму варианту способ включает подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания бетона, щебня и песка с добавлением армирующего материала. В качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные и разрезанные на отрезки длиной 10-60 мм шнуры без пропитки или с пропиткой связующим.

Шнуры выполнены в виде сердечника из углеродных или арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Далее дозированно подают отрезки шнуров в сухую бетонную смесь и перемешивают. Производят дозированное добавление воды. После чего заливают форму подготовленной бетонной смесью с отрезками шнуров. Подвергают форму со смесью вибрации, выдерживают при температуре 22±2°C и влажности 95±3% в течение 28 суток.

По второму варианту способ включает подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка с добавлением армирующего материала. Количественное соотношение компонентов приведено в таблицах 8,9, соответственно, для шнуров без пропитки и с пропиткой.

В качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные и разрезанные на отрезки длиной 10-60 мм шнуры без пропитки или с пропиткой связующим. Количество связующего берут в соответствии с первым вариантом.

Шнуры выполнены в виде сердечника из углеродных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Шнуры изготавливают так же, как в первом варианте.

Далее дозированно подают отрезки шнуров в сухую бетонную смесь и перемешивают. Производят дозированное добавление воды. После чего заливают форму подготовленной бетонной смесью с отрезками шнуров. Подвергают форму со смесью вибрации, выдерживают при температуре 22±2°C и влажности 95±3% в течение 28 суток.

Способ осуществляют в соответствии с приведенными ниже примерами.

Пример 1а. Предварительно готовили шнуры из сердечника из арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Сухую бетонную смесь готовили в бетоносмесительном реакторе V=250 литров путем смешивания цемента в количестве 44 кг, щебня - 120 кг, песка - 73 кг в течение 2,5 мин. Затем дозированно подавали воду в общем количестве 11 кг и перемешивали в течение 1 мин. В формы в виде кубов размером 15 см×15 см×15 см для бетонного изделия, с предварительно натянутыми параллельно друг другу шнурами (0,644 кг) заливали бетонную смесь. Залитые формы ставили на вибростол для уплотнения смеси. Вибрацию осуществляли путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой колебания 3000 колебаний/мин в течение 10 мин.

В течение 28 суток выдерживали бетонное изделие при температуре 22±2°C и влажности 95±3%.

Пример 16. Предварительно готовили шнуры из сердечника из углеродных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Сухую бетонную смесь готовили в бетоносмесительном реакторе V=250 литров путем смешивания цемента в количестве 44 кг, щебня - 120 кг, песка - 73 кг в течение 2,5 мин. Затем дозированно подавали воду в общем количестве 11 кг и перемешивали в течение 1 мин. В формы в виде кубов размером 15 см×15 см×15 см для бетонного изделия, с предварительно натянутыми параллельно друг другу шнурами (0,645 кг) заливали бетонную смесь. Залитые формы ставили на вибростол для уплотнения смеси. Вибрацию осуществляли путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой колебания 3000 колебаний/мин в течение 10 мин.

В течение 28 суток выдерживали бетонное изделие при температуре 22±2°C и влажности 95±3%.

Пример 2а.

Предварительно готовили шнуры из сердечника из арамидных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Резали шнуры на отрезки 10 мм. Сухую бетонную смесь готовили в бетоносмесительном реакторе V=250 литров путем смешивания в течение 2,5 мин цемента в количестве 44 кг, щебня -120 кг, песка - 73 кг. Затем дозированно добавляли воду в общем количестве 11 кг и перемешивали в течение 1 мин. В формы в виде кубов размером 15 см×15 см×15 см для бетонного изделия, с предварительно натянутыми параллельно друг другу пропитанными связующим шнурами в количестве 0,9 кг заливали бетонную смесь. Залитые формы ставили на вибростол для уплотнения смеси. Вибрацию осуществляли путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой колебания 3000 колебаний/мин в течение 10 мин.

В течение 28 суток выдерживали бетонное изделие при температуре 22±2°C и влажности 95±3%.

Пример 2б.

Предварительно готовили шнуры из сердечника из углеродных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Резали шнуры на отрезки 10 мм. Сухую бетонную смесь готовили в бетоносмесительном реакторе V=250 литров путем смешивания в течение 2,5 мин цемента в количестве 44 кг, щебня - 120 кг, песка - 73 кг. Затем дозированно добавляли воду в общем количестве 11 кг и перемешивали в течение 1 мин. В формы в виде кубов размером 15 см×15 см×15 см для бетонного изделия, с предварительно натянутыми параллельно друг другу пропитанными связующим шнурами в количестве 0,9 кг заливали бетонную смесь. Залитые формы ставили на вибростол для уплотнения смеси. Вибрацию осуществляли путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой колебания 3000 колебаний/мин в течение 10 мин.

В течение 28 суток выдерживали бетонное изделие при температуре 22±2°C и влажности 95±3%.

Пример 3.

Предварительно готовили шнуры из сердечника из углеродных нитей с оплеткой из арамидных нитей. Резали шнуры на отрезки 40 мм. Отрезки шнуров пропитывали связующим в количестве 0,32 кг. Сухую бетонную смесь готовили в бетоносмесительном реакторе V=250 литров путем смешивания в течение 2,5 мин цемента в количестве 44 кг, щебня - 120 кг, песка - 73 кг с дозированной подачей отрезки шнуров в количестве 0,9 кг. Затем добавляли воду в общем количестве 11 кг и перемешивали в течение 1 мин. В формы в виде кубов размером 15 см×15 см×15 см для бетонного изделия заливали бетонную смесь. Залитые формы ставили на вибростол для уплотнения смеси. Вибрацию осуществляли путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой колебания 3000 колебаний/мин в течение 10 мин.

В течение 28 суток выдерживали бетонное изделие при температуре 22±2°C и влажности 95±3%.

При армировании бетона шнурами, состоящими из продольного сердечника и внешней поперечной оплетки, они выступают в качестве воздухововлекающей добавки, способствующей улучшению качественных характеристик бетонных изделий: морозостойкость, трещиностойкость, прочность. Кроме того, применение в виде армирующего материала шнуров, выполненных в виде сердечника из углеродных нитей с оплеткой из арамидных нитей, обладающих коррозионной стойкостью, высокой прочностью, высоким модулем упругости, морозостойкостью и термостойкостью, низким коэффициентом линейного расширения и, как следствие, размеростабильностью при перепаде температур от -180°C до +250°C, способствует увеличению прочности бетонных изделий и улучшает их другие качественные характеристики.

Результаты испытаний предлагаемых бетонных изделий (блоков) по сравнению с различными бетонными изделиями приведены в таблице 10.

Таблица 1 Базовый вариант (Б) Бетонные изделия № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Цемент 44,0 17,74 2 Щебень 120,0 48,39 3 Песок 73,0 29,44 4 Вода 11,0 4,43   Итого 248,0 100,0

Таблица 2 Прототип (В1) Бетонные изделия, армированные стальной арматурой, и с параллельно расположенными арамидными и углеродными волокнами № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Стальная арматура 3,5 1,4 2 Арамидные и углеродные волокна 0,185 0,08 3 Цемент 44,0 17,0 4 Щебень 120,0 48,0 5 Песок 73,0 29,12 6 Вода 11,0 4,4   Итого 251,685 100,0

Таблица 3 (В2) Бетонные изделия, армированные в осевом направлении при холодно-тянутом напряжении с усилием более 150 кг/мм² наполненными шнурами из арамидных нитей с сердечником из арамидных нитей № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры 0,644 0,26 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,28 4 Песок 73,0 29,36 5 Вода 11,0 4,4   Итого 248,644 100,0

Таблица 4 (В3) Бетонные изделия, армированные в осевом направлении при холодно-тянутом напряжении с усилием более 150 кг/мм² наполненными шнурами из арамидных нитей с сердечником из и углеродных нитей № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры 0,645 0,26 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,26 4 Песок 73,0 29,36 5 Вода 11,0 4,42   Итого 248,645 100,0

Таблица 5 (В4) Бетонные изделия, армированные в осевом направлении при холодно-тянутом напряжении с усилием более 150 кг/мм² наполненными пропитанными шнурами из арамидных нитей с сердечником из арамидных нитей № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры с пропиткой 0,9 0,36 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,2 4 Песок 73,0 29,33 5 Вода 11,0 4,41   Итого 248,9 100,0

Таблица 6 (В5) Бетонные изделия, армированные в осевом направлении при холодно-тянутом напряжении с усилием более 150 кг/мм² наполненными пропитанными шнурами из арамидных нитей с сердечником и углеродных
нитей № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры с пропиткой 0,9 0,36 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,2 4 Песок 73,0 29,33 5 Вода 11,0 4,41   Итого 248,9 100,0

Таблица 7 (В6) Бетонные изделия, хаотично-армированные резаными шнурами из арамидных нитей с сердечником из арамидных нитей с длиной резки 10-60 мм. № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры резаные 0,644 0,26 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,28 4 Песок 73,0 29,36 5 Вода 11,0 4,4   Итого 248,644 100,0

Таблица 8 (В7) Бетонные изделия, хаотично-армированные резаными шнурами из арамидных нитей с сердечником из углеродных нитей с длиной резки 10-60 мм № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры резаные 0,644 0,26 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,28 4 Песок 73,0 29,36 5 Вода 11,0 4,4   Итого 248,644 100,0

Таблица 9 (В8) Бетонные изделия, хаотично-армированные пропитанными резаными шнурами из арамидных нитей с сердечником из углеродных нитей с длиной резки 10-60 мм № п/п Состав бетонной смеси Количество, кг Массовый процент, % 1 Шнуры резаные пропитанные 0,9 0,36 2 Цемент 44,0 17,7 3 Щебень 120,0 48,2 4 Песок 73,0 29,33 5 Вода 11,0 4,41   Итого 248,9 100,0

Таблица 10 № п/п Показатель ГОСТ Ед. изм. Характеристика В B1 В2 В3 В4 В5 В6 В7 В8 1 Прочность на сжатие 28570-90 МПа 45 50 50 65 70 50 50 70 71 2 Прочность на растяжение при изгибе 28570-90 МПа 13 13,5 14 14 15,5 14 14 15,5 15,5 3 Морозостойкость 26134-84 циклы 400 400 450 500 500 450 450 500 500 4 Коэффициент линейного расширения в интервале температур 20-100°C 15173-70 Град^-1 80·10^-7 70·10^-7 75·10^-8 75·10^-8 79·10^-8 75·10^-8 75·10^-8 80·10^-8 80·10^-8

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления бетонных изделий. Изобретение позволит повысить качество получаемых бетонных изделий. Способ изготовления бетонного изделия, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, последующее дозированное добавление воды, перемешивание смеси, размещение в форме армирующего материала, заливку подготовленной бетонной смеси в форму. В качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные шнуры без пропитки или с пропиткой связующим. Каждый из шнуров содержит оплетку и сердечник, в котором сердечник выполнен из одиночных арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 3600 текс и одиночных или трощеных в два и более сложений углеродных нитей линейной плотности от 100 до 3700 текс. Оплетка выполнена из одиночных или трощеных в 2-10 сложений арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 600 текс, с числом плетений оплетки от 1,0 до 12 плет./см. Шнуры в форме размещают параллельно друг другу и натягивают. После натягивания шнуров заливают форму со шнурами подготовленной бетонной смесью, подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре 22±2°С и влажности 95±3% в течение 28 суток. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 10 табл., 5 пр.

1. Способ изготовления бетонного изделия, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, последующее дозированное добавление воды, перемешивание смеси, размещение в форме армирующего материала, заливку подготовленной бетонной смеси в форму, отличающийся тем, что в качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные шнуры без пропитки или с пропиткой связующим, при этом каждый из шнуров содержит оплетку и сердечник, в котором сердечник выполнен из одиночных арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 3600 текс и одиночных или трощеных в два и более сложений углеродных нитей линейной плотности от 100 до 3700 текс, а оплетка выполнена из одиночных или трощеных в 2-10 сложений арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 600 текс, с числом плетений оплетки от 1,0 до 12 плет./см, при этом шнуры в форме размещают параллельно друг другу и натягивают, после чего заливают форму со шнурами подготовленной бетонной смесью, подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре (22±2°С) и влажности (95±3%) в течение 28 суток.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрацию формы с арматурой и бетонной смесью осуществляют путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой 3000 колебаний/мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего для пропитки шнуров используют эпоксидные, фенольные или амидные связующие.

4. Способ изготовления бетонного изделия, включающий подготовку сухой бетонной смеси путем смешивания цемента, щебня и песка, добавление армирующего материала, перемешивание смеси с армирующим материалом, последующее дозированное добавление воды, заливку подготовленной смеси в форму, отличающийся тем, что в качестве армирующего материала используют предварительно подготовленные и разрезанные на отрезки длиной 10-40 мм шнуры без пропитки или с пропиткой связующим, при этом каждый из шнуров содержит оплетку и сердечник, в котором сердечник выполнен из одиночных арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 3600 текс и одиночных или трощеных в два и более сложений углеродных нитей линейной плотности от 100 до 3700 текс, а оплетка выполнена из одиночных или трощеных в 2-10 сложений арамидных нитей линейной плотности от 9,0 до 600 текс, с числом плетений оплетки от 1,0 до 12 плет./см, при этом перед добавлением воды отрезки шнуров смешивают с сухой смесью путем их дозированной подачи, после чего заливают форму подготовленной бетонной смесью с отрезками шнуров, подвергают форму вибрации, выдерживают при температуре (22±2°С) и влажности (95±3%) в течение 28 суток.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что вибрацию формы с арматурой и бетонной смесью осуществляют путем виброколебаний с амплитудой колебания 0,5 мм и частотой 3000 колебаний в мин.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве связующего для пропитки шнуров используют эпоксидные, фенольные или амидные связующие.