Стержень для армирования бетона и способ его изготовления

 

Изобретение относится к арматурным элементам для армирования бетонных строительных конструкций и позволяет повысить их щелочестойкость. Стержень изготовлен из волокнистого наполнителя в виде пучка базальтовых нитей, скрепленных полимерным связующим из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мае.ч.: базальтовые нити 40,5-59,2; эпоксидная смола ЭД-20 8,5-9,7; отвердитель полиметилен полифен ил полиамин 7,3-8,1; ускорительУП-606/20,11 0,13. При изготовлении стержня базальтовые нити предварительно подвергают термообработке при 150-200°С, пропитку нитей связующим осуществляют при 30-50°С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения. Формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство и через три фильеры. Скорость протягивания стержня составляет 0,0048-0,0052 м/с, а время полимеризации 1385-1500 с. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 табл. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 04 С 5/07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802743/33 (22) 07.12.89 (46) 30.03.92. Бюл. ¹ 12 . (71) Днепродзержинский индустриальный . институт им. M.È.Àðñåíè÷åâà (72) С.Х.Авраменко, Л.Г.Асланова, В.И.Дроздова, В.Е.Карпанова, И.И.Коканов, Ю.П.Лобанов, 3.M.Mó÷íèê, Л.Г.Недобор и В.А.Семченко (53) 691.87:691.175-419.8 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 3703974, кл, Е 04 С 5/07, 1988. (54) СТЕРЖЕНЬ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ БЕТОНА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к арматурным элементам для армирования бетонных строительных конструкций и позволяет повысить их щелочестойкость. Стержень изготовлен из волокнистого наполнителя в виде пучка базальтовых нитей, скрепленных

Изобретение относится к арматурным элементам для армиравания строительных бетонных конструкций и. может быть использовано в несущих сборных армированных бетонных конструкциях, как конструкционный материал для замены металлических и деревянных изделий.

Цель изобретения — повышение щелочестойкости.

В стержне для армирования бетона, изготовленного из волокнистого наполнителя, скрепленного полимерным связующим, волокнистый наполнитель выполнен из пучка базальтовых нитей, а полимерное связующее образовано из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мас.ч.:,, Ы,, 1723285А1 полимерным связующим из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мас,ч,: базальтовые нити 40,5-59,2; эпоксид.ная смола ЭД-20 8,5-9,7; отвердитель полиметиленполифенилполиамин 7,3-8,1; ускоритель УП-606/2 0.11 0,13. При изготовлении стержня базальтовые нити предварительно подвергают термообработке при

150-200 С, пропитку нитей связующим осуществляют при 30-50 С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения, Формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство и через три фильеры.

Скорость протягивания стержня составляет

0,0048-0,0052 м/с, а время полимеризации

1385-1500 с. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Базальтовые нити 40,5-69,2

Эпоксидная смола ЭД-20 8,5-9,7

Отвердитель:полиметиленполифенилполиамин 7,3-8,1

Ускоритель УП-606/2 0,11-0,13

В способе изготовления стержня для

-. армирования бетона, включающем пропитку пучка базальтовых нитей эпоксидным связующим, формование поперечного профиля стержня и полимеризацию связующего в термокамерах, базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при 150-200 С, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне при 30-50 С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого на1723285 гревания и охлаждения соответственно при температурах,оС: 75-85, 125-130, 130-135, 135-145, 150-160, 155-165, 122-138, 30-50.

При этом формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания пропитанного связующим пучка нитей через отжимное устройство, через . фильеру, установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеры, установленные после первой термокамеры до и после оплеточного устройства, Скорость протягивания стержня составляет 0,0048-0,0052 м/с, а время полимеризации 1385- 1500 с.

Характеристика получаемых стержней по данному техническому решению и способ их получения приведены в примерах.

Пример 1. бобины с базальтовым ровингом устанавливают на этажерке, Для получения диаметра стержня 5-6 мм и степени наполнения не менее 70-80 число бобин должно быть 113-116 шт. в зависимости. от толщины отдельных нитей, Ровинг натягивают и пропускают со скоростью

0,0048 м/с через камеру обжига при 150 С, где происходит частичное удаление парафинового замасливателя. В пропиточную ванну дозируют 2,5 кг связующего, в т,ч. 1,336 кг ЭД-20, 1,147 кг полиметиленполифенилполиамина (ПАПА) и 0,017 кг ускорителя УП606/2, тщательно перемешивают до равномерного распределения компонентов при 30 С. базальтовый ровинг пропускают через обогреваемую ванну со связующим, при этом следят за его равномерным распределением между нитями. На выходе из ванны ровинг пропускают через отжимное устройство. где снимается часть связующего и по лотку возвращается в пропиточную ванну. Далее пропитанные связующим нити направляют через фильеру в первую термокамеру, где поддерживают температуру

85 С, затем стержень пропускают через вторую фильеру, оплеточное устройство и снова через третью фильеру. Оплетку осуществляют базальтовой ниткой с шагом оплетки

2-3 мм. Натяжение оплеточной нити регулируют с расчетом исключения пережатия стержня и обеспечения его заданного размера, На второй и третьей фильерах снимают остаточное избыточное связующее и стержень протягивают через вторую — восьмую термокамеры, поддерживая в каждой соответствующую температуру, С: II-125. III130, IV-135, V-150, Vl-155, И1-122, Vill-30, Время нахождения стержня в зоне нагрева 1500 с.

Характеристики физических и химических свойств полученных арматурных стержней из трех замеров приведены ниже;

0,50

0,84

Диаметр стержня 5,2 мм

Плотность 1,8550 г/см

Количество связующего 24,9

Количество наполнителя 75,1

5 Степень полимеризации 75,85

Водопоглощение при комнатной температуре через 1 сут 0,37

2 мес 1,21

10 Водопоглощение при

100 С— через 1 ч

6ч

Предел прочности на

15 растяжение 10605 кгс/см г

Щелочепоглощение при 25 С через 1 сут 0,13

4 сут 0,56%

60 сут 1,88

20 210 сут 2,09, Пример 2. Изменяют массовое соотношение базальтового ровинга и компонентов связующего в пределах и за пределами выбранных в заявке величин. Условия тер25 мостатирования ровинга, приготовления и нанесения связующего и формирования стержня те же, что и в примере 1. Полученные расчеты и экспериментальные данные сведены в таблицу, 30 Анализ свойств полученных образцов показывают, что при уменьшении количества эпоксидной смолы при увеличении количества отвердителя ПАПА наблюдается увеличение остаточного незаполимеризо35 ванного связующего в стержне, в результате последний на выходе из протяжного механизма липнет к рукам, ухудшаются его прочностные характеристики и стойкость в агрессивных средах (пример 4). При увели40 чении количества эпоксидной смолы в свя.зующем наблюдается также снижение степени полимеризации: стержень липнет, прочность уменьшается (пример 5).

Увеличение или уменьшение количест45 ва ускорителя УП-606/2 вызывает нарушение скорости пол имеризации, что сказывается на снижении степени полимеризации и прочностных характеристик стержня (пример 6,7).

Увеличение содержания базальтового

50 ровинга приводит к снижению содержания связующего в стержне, что неминуемо снижает прочность арматуры (пример 8). Уменьшение наполнения волокном ведет к увеличению содержания связующего и соот55 ветственно к снижению прочности стержня (пример 9). Следует отметить, что в формировании базальтопластикового стержня и его свойств участвует несколько факторов, в т.ч, соотношение компонентов. температу1723285 ра подготовки связующего, его нанесения, скорости протяжки ровинга, температур в термокамерах и т.д. Изменение любого из них сказывается на свойствах арматуры. Более сложная зависимость наблюдается при изменении двух-трех параметров одновременно, Варьируя зти параметры, можно значительно расширить те или иные свойства стержней, Приведенные данные получены экспериментальным путем.

Формула изобретения

1, Стержень для армирования бетона, выполненный из волокнистого наполнителя, скрепленного.отвержденным полимерным связующим, отличающийся тем, что, с целью повышения его щелочестойкости, волокнистый наполнитель выполнен из пучка базальтовых нитей, а полимерное связующее образовано из эпоксидной смолы с отвердителем и ускорителем твердения при соотношении компонентов, мас.ч„

Базальтовые нити 40,5-69,2

Эпоксидная смола ЭД-20 8,5-9,7

Отвердитель-полиметиленполифенилполиамин 7,3-8,1

Ускоритель УП-606/2 0,11-0,13

2. Способ изготовления стержня для армирования бетона, включающий пропитку пучка базальтовых нитей эпоксидным связующим, формование поперечного профиля стержня и полимеризацию связующего в термокамерах, отличающийся тем, что, 5 с целью повышения щелочестойкости стержня, базальтовые нити предварительно подвергают термообработке в камере обжига при 150-200ОС, пропитку нитей связующим осуществляют в закрытой ванне, при

10 30-50 С, а отверждение стержня производят при прохождении его через восемь термокамер в режиме ступенчатого нагревания и охлаждения соответственно при температурах. С: 75-85; 125-130: 130-135; 135-145;

15 150-160; 155-165;.122-.138; 30-50, 3, Способ по п,1, отличающийся тем, что формование поперечного профиля стержня осуществляют путем протягивания

20 пропитанного связующим пучка нитей че- рез отжимное устройство. через фильеру, установленную на выходе из пропиточной ванны, через вторую и третью фильеру, установленные после первой термокамеры до

25 и после оплеточного устройства.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что скорость протягивания стержня составляет 0,0048-0,0052 м/с, а время полимеризации 1385-1500 с, 30

1723285

1 бо со!о

Ч

Фб

ИКО

I ! и с 4 I-Z

ЧО

ОЧ

ОIОЪ

ЮО ILD

С 41М IAIГЧ ч чм

ЭЪФ О! ъО 3fn К ЬО о

1 LA

С 4! м

Об С:3

Iм

LAt OI чл

ot а 4О

1 ОЪ

LAI CO

° 4 Ъ

Об

О Ф.О

СЧ

4Ч сО

CI сЧ

Cl сЧ

f

ОЪ м

СЧ

С 4 о

/4 сО

Cl с 4

LA

СЧ о

4 4

С1 сч

Cl

Г

Cl.э

LA о

ch. -О

СО

Cl

СО о и о

О Ъ

Сб

:/Ъ

3 Ъ

О 3 с Ф о

3 Ъ о

Ъ,ГЪ о м

CI сО

Сб

lA л

Ct

LA л

4/Ъ с \ сО

ОЪ

Cl л ъе л

Cl

t ъО

С3

О

О г

Ct

Ч

CI с

3 "Ъ

О о о

ГЧ

ЧЭ сО

СГЪ

Ч

\ 4

\ \ со

44 со о

С 3

ГЧ

Ъ/\

:Ч о

CI

СЧ

LA гч м

О Ъ

ОЪ о

1 г» л

Г4

In сО

О

СО и о

:Ч

СЧ

ttL

СО

С Ъ

СО

СЧ

О!

Ю

ГЧ м

ГЧ с4

-К

ОЪ о

С Ъ

С 4 л

СО л

СО г.

-а

LA о

Об

-т

О

1 »

I!

»1«

-!о

Ч

ОI О

КО

Nl o

О3О

ОВО I4O

° »

-3O

Ч °

ala

ФОЭ

c 4 1

-ФО ч

at а

КО

1 ! о ч

oIo

ФЛ

tA3

-ВО ч

О!О

1» обм

/В!О ч

О!О

°:О

4 Ъб»

-ВО

ОВО

It

I-x

1« л

Г4

КО

Iм

Ч

I- 3

I OL

34 4

4

cO I

° ЧГ ! с 3

3 11Г4

Гб

- IO

IX I »

1 ! и

3 Ъ! ч

ГЭ!

Об! ге

«1« ч

СО I «

34/ г Ч ч

Гб

1 О

3 Г Ъ

LAt

Ч

СО I

ВЛ

СО Ъ Э Ъ3

ВСЧ ! ЪСЪ

33М

cfv

KO ! О \ и!ГЧ

Ч!

Г Ъ

Ф !»

° // о!

«1

ICO

НЧ

LAI tA

Ч

СО 1

1«

3 а

LAI с Ъ

СО!»

33 Ъ! и л!м

° !

ОЪ. »«

СЭ

ГЧ

СО

СЧ

Г Ъ

ФЧ

4Ч м

I 1

3 1

I 1

1 L 1

I L. 1

ox x I

1 ° 43 В а О 1

I I

1 Е 1 IО

1 LA/D

Ф е Э е чм

ФО Е З 3 О3

1 I

1 1 I I! 1 1 1

1 I Э. I

I 1 л I

1 и

1 ОЪ

1 I 1 О о

1 I 1 В

В 1 СЧ 3 СЧ

1 . 1 I б

3 1 O I а б В 1 ° 1

О б Э- 1

1 1 Л LO

3 X 1 V 1 CO

1 I I 1

1 В О !! 1 I O I

3 1 ыа/ I I

I I 1 1

1 I Е 1 1

1 I Z 1 I 1 О

z let л !л

ЕОВ V

У 1 . О

° 3 О б-О

1 L a 1 1

OO 1! се! ° I

1 б V О 1 1 сгъ

3 З Л I с О. 3 и I

1 C о

1 1 l9 I 1

1 б 1

1 1

° 1 и! 1 1 б Cl х б. б ъы х !! l0 f ° и

I CC I Z 3 СО

0ZZ е 3 e z c; c Г/ аа Вл

Z ° 1-ЕОЕЕ 3 t

Х! VC2жtf

1 43 1 I

1 Р 1 1

В и 1 яаа !

1.! Л 1 ОЪ

1 Х 1 11 1

3 Ю 1 C 41 1

I R I 4I 1l

1 С3 а!НО I

1 !! I I

1 I I a 1 с с 1

О Е 1 с еаа LA е Z t

Ф 1 Z 1

1 I

1 1

1 I I

I I Яаа I

1 л 1 ГЧ

I 1 и 1

Е 1 X Ы СО

1 Z В Ф Е ° I х t u я 1, .Ф

1 III Z I I

1 У Z б 1

ВZCI В I

Z 44 I е а с ОО

8 с с

I е е 1 Г

1 1 Х Э. I

1 I

I- - ——

I I I

1 3 1

1 1 б 4 1

1 I I

° О О I

1 u I o !! Ы 3 Чб 1

1 Ю 1 1 !

I,Я 1 О !

1 Г ФЛ I

1 Г\ I

I C 1

1 43 3 I 1

u x 1

3 1 С I б ЗОФС I

° z v !! 11

0 1 с I

I о 1

О 3 Ч I

I Х I 1 I

1 сс I

С 1

1 1

1 ° 1

° ы 1

3 Х !

Og Ви

O t- О I х vо I

I !

1 1

1 1 I

I

I бо

lA4JO I

° LA

l/4

mtn

1

1

ГЧ I

1

СЧ

ОЪ

I

D 1

1 о

1

О 3

I

I о

In ъО

1 г

1 л

1 г!

--К 1

I 1

1! \

cO и

1

О !

ОЪ

1 о м

I

LA

О I

ОЪ.О I

1

ВЛ

«1«Ф

«бо ч

OI a

ВЛ

3Ы !

СО3» 1

34 1!

° D! м

LA3 fA

Ч !

СОI» 3

I

Оъ

О 1

1

CA 3