Композиционный материал с направленной макроструктурой Советский патент 1980 года по МПК C04B15/00 C04B31/00 E04C2/30 

(54) КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ С МАКРОСТРУКТУРОЙ 3А П Т Г НА ПРАВ ЛЕШЮ И,, J 3 ,. Г -ч

изобретение относится к композицй онным строительным материалам с искусственно создаваемой в них направленной макроструктурой и может быть исполь- j зовано в промышленности строительных материалов для изготовления несущих конструктивных, тепло- и звукоизоляционных изделий.

Известными композиционными материа-jQ лами, используемыми для изготовления строительных изделий, являются бетрнные смеси 1. Хаотическое размещение гранул заполнителя в матрице свяэую щего материала, а также непостоянство .,

формы и размеров заполнителя значительно снижают прочность беконных смесей .

Известен материал, в котором устранены недостатки, связанные с Непос- 2ri тоянством формы и размеров заполнителя. Таким материалом является бетонная смесь с крупным шаровидным керамическим заполнителем одного диаметра 2 . Однако размещение гранул за- j. полнителя в объеме материала остается хаотическим.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является материал, содержащий

сферические гранулы заполнителя одинакового диаметра и матрицу из От- верждающего1Сй связующегося материала/ заполняющего пространство между сферическими гранулами 3J.

Однако макроструктура этого Мс1териала определяется самопроизвольным раз мещением не связанных, между собой гра нул заполнителя под действием.их собс венного веса, поэтому она лишь приближаетЬя к гексагональной, но, как показывает опыт, не может быть геометрически правильной. При этом отклонения от геометрически правильной макроструктуры оказываются тем больше, чем мень.шё объёмная маиса гранул заполнителя, Ч1ГО снижает прочность материала и ограничивает узкими пределами выбор зАгюлнителя по .объемной массе. Кроме, того, в указанном материале йсключаётся возможность варьирования в широких пределах процентным содержанием за полнителя, так как гранулы соприкасаются друг с другом.

Цель изобретения - повьпление прочности композиционного материала. Эта цель достигается тем, что в композиционном материале с направленной макроструктурой, содержащем матрицу из отвё{эждённого связующего и заполнитель иэ гранул правилbHOfl г еометрической; формы, гранулы соединены между собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя составляет 0,05-0,95,

Решетки, составленные из гранул правильной геометрической формы, имеют кубическую или тетрагональную . или гексагональную структуру, т.е. соответствуют одной из кристаллических решеток твердого.тела. Указанный диапазон объемной концентрации заполнителя обеспечивается соответствующим назначением расстояния между центрами тяжести гранул, которое может быть равйо, или меньше, или больше диаметi a гранул.

Материал заполнителя может иметь объемную массу больше или меньше объеной массы матрицы. Решетки могут быть выполнены из любого материала, подда1о14ёгося формованию, например из плотных или вспененных пластмасс, керамики, стёкла, металла. Гранулы заполнителя могут иметь любую геометрическиПример 2. Примитивная кубичес-45 кая макроструктура, А « D (см. фиг.З).

гаемый материал

неизменяемую правильную форму; сферы октаэдра, тетраэдра, додекаэдра.

Решетки могут быть изготовлены заранее пространственными или плоскими. При этом плоские решетки укладывают в е В форму ДЛЯ бетонирования одну к другой так, что они вместе составляют пространственную решетку, после чего в форму вводят отверждающийся связующий материал. .

Q Изобретение иллюстрируется Фиг.18.

Пример. Материал 1 (см. фиг. 1) состоит из цементнопесчаной матрицы 2 из. отвержденного связукяцего

материала и заполнителя 3 (фиг. 2)

из пенополистярола, имеющего примитивную кубическую макроструктуру. Рас-, стояние А между центрами тяжести гранул больше их диаметра р. Заданные

0 расстояния между гранулами обеспечиваются жесткими связями 4, отформованными за одно целое с гранулами.

Результаты сравнительных испытаний опытных образцов приведены в табл. 1

Таблица Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 2.. Таблица2

П р и м е р 3. Примитивная кубическая макроструктура. А D (см. фиг.4).

етон

получить бетон с объемной концентрациейзаполнителя 0,8 и 0,95 невозможноПредла- ,0,8 гаемый 0,95 материал Из приведенных таблиц видно, что прочность предлагаемого материала вс( всех случаях значительно превосходит прочность известных бетонных смесей. А материалы с объемной концентрацией крупного заполнителя 0,8 и 0,95 получены впервые и не имеют аналогов в практике строительных материалов. П р и м е р 4. Примитивная тетрагонсшьная макроструктура. Расстояние В (см. фиг. 5) между центрами гранул 3 по оси Ti принято больше расстояния А между гранулами по осям X и Y, Указанные расстояния фиксируются с помощью связей 4, имеющих по оси Z боль шую длину чем по осям X и Y. П р и м е р 5. Примитивная гексагональная макроструктура. На фиг. 6 и 7 представлены соответственно горизонтальное и вертикальное сеченйэ материала с гранулами 3, соединенными между собой связями 4, отформованными за одно целое с гранулами 3 и обес печивсцощими соотношение А D. П р и м е р 6. Плотноупакованнай гексагональная макроструктура. На фиг. 8 представлено вертикальное сече ние материала с соотнсяиением А D . Формула изобретения 1. Композиционный материал с направленной макроструктурой, содержащий

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 3.

Таблица 3

17,6 16,0 матрицу из отвержденного связующего и заполнителе 1йг гранул геометрической формы, 6 т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения прочности, гранулы соединены между собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя составляет 0,05-0,95. 2.Материал поп.1, отличающийся тем, что решетка имеет кубическую, или тетрагональную, или гексагональную структуру. 3.Материал по пп. 1 и 2, о т - . личающийся тем, что расстояние между центрами тяжести гранулравно, или больше, или меньше их диаметра. 4.Материал по пп. 1-3, о т л и чающийся тем, что заполнитель выполнен из материала с объемной массой меньшей или большей объемной массы матрицы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гершберг O.Ai Технология бётонныЯ Я железобетонных изделий. М., Стройиэдат, 1971, с. 10. 2.Авторское свидетельство СССР 506585, KJt. С 04 в 15/00, 1973. 3.Заявка ФРГ 2554890, кл. С 04 В 43/00, опублик. 01.07.76.

;|iSag: : : -- -i«-:V

53J,--iuel;.S-;i ---5-: - -

717886

К:;№1-7: -да:..,г V -.--i

iiiSstfiiNjiA i-ss; .

Фиг. S

/г.г

Фигл

Фиг.б

й/г.7

A A

Ш

ш

MJ-f -vi Sr- W 5;1йШ иЖЖ;т1 5

Фиг.В