Композиционный материал с направленной макроструктурой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

l

/ =".— г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090877 (21) 2513845/29-33 (51)М. Кл.

С 04 В .15/00

С 04 В 31/00

Е 04 С 2/30 сприсоединением заявок 2513846/29-33 и 9 2540177/29-33 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230980. Бюллетень ¹ 35 (53) УДК 666. 973 (088. 8) Дата опубликования описания 230980 (72) Авторы изобретения

A. В. Нехорошев, В. A Соколов, В. Н. Мамонтов, В. A. Лобков, И. A. Синянский и IO ° А. Нехорошев

Московский институТ инженеров землеустройства (7! ) Заявитель

ll ( (54) КОМПОЗИЦИОННИЙ МАТЕРИАЛ С НАПРАВЛЕННОЙ., МАКРОСТРУКТУРОЙ

Изобретение относится к композицй= онным строительным материалам с искусственно создаваемой в них направленной макроструктурой и может быть использовано s промышленности строительных материалов для изготовления несущих конструктивных, тепло- и звукоизоляционных изделий.

Известными композиционными матерна- р лами, используемыми для изготовления строительных иэделий, являются бетонные смеси (1), Хаотическое размещение гранул заполнителя в матрице связующего материала, а также непостоянство 1

Формы и размеров заполнителя значительно снижают прочность бетонных смесей.

Известен материал, в котором устранены недостатки, связанные с непос" 2(I тоянством формы и размеров заполнителя. Таким материалом является бетонная смесь с крупным шаровидным керамическим заполнителем одного диаметра (2), Однако размещение гранул заполнителя s объеме материала остается хаотическим.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является материал, содержащий= сферические гранулы заполнителя одинакового диаметра и матрицу из отверждающегося связующегося материала, заполняющего пространство между сферическими гранулами (3).

Однако макроструктура этого материала определяется самопроизвольным размещением не связанных,между собой гра нул заполнителя под действием их собс венного веса, поэтому она лишь приближается к гексагональной, но, как показывает опыт, не может быть геометрически правильной. При этом отклонения от геометрически правильной макроструктуры оказываются тем больше, чем меньше объемная масса гранул заполнителя, что сйижает прочность материала и ограннчивает узкими пределами выбор заполнителя по объемной массе. Кроме того в укаэанном материале исключается возможность варьирования в широких пределах процентным содержанием эа" полнителя, так как гранулы соприкасаются друг с другом.

Цель изобретения — повышение прочности композиционного материала. Эта цель достигается тем, что в композиционном материале с-направленной макро" структурой, содержащем матрицу иэ от717886 неизменяемую правильную форму: сферы октаэдра, тетраэдра, додекаэдра.

Решетки могут быть изготовлены заранее пространственными или плоскими.

При этом плоские решетки укладывают в в форму для бетонирования одну к дру- гой так, что они вместе составляют пространственную решетку, после чего в форму вводят отверждающийся связующий материал..

Изобретение иллюстрируется фиг.18.

Пример 1. Материал 1 (см. фиг. 1) состоит иэ цементнопесчаной матрицы 2 из, отвержденного связующего материала и заполнителя 3 (фиг. 2) иэ пенополистирола, имеющего примитивную кубическую макроструктуру. Рас» . стояние А между центрами тяжести гранул больше их диаМетра D . Заданные расстояния между гранулами обеспечиваются жесткими связями 4, отформо-: ванными эа одно целое с гранулами.

Результаты сравнительных испытаний опытных образцов приведены в табл. 1

Таблица 1

Объемная концентрация заполни теля

Объемная масса матери ала, кг/м

Сравнительное превышение прочности, %

Прочность при активности цемента 100, кгс/см 2

Матери

1750

0,05

Бетон

Предлагаемый материал

1750

0,05

Пример 2. Примитивная кубичес-45 кая макроструктура, А Р (см. фиг.3).

Т а б л и ц а 2

Объемная концентрация заполнителя

Сравнительное превышение прочности, В

Материал

Объемная масса мате риала, кг/м

Прочность при активности цемента 100, кгс/см

Бетон 0,5

1036

Предлагаемый материал

0,5

1036

27 вержденного связующего и заполнитель иэ гранул правильной геометрической форьы, гранулы соединены между собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя составляет 0,05-0,95. 5

Решетки, составленные из гранул правильной геометрической формы, имеют кубическую или тетрагональную или гексагональную структуру, т.е. соответствуют одной из кристалличес- ких решеток твердого; тела. Указанный диапазон объемной концентрации заполнителя обеспечивается соответствующим назначением расстояния между центрами тяжести гранул, которое может быть равно, или меньше, или бсльше диаметра гранул .

Материал заполнителя может иметь, объемную массу больше или меньше объемной массы матрицы. Решетки могут быть выполнены иэ любого материала, подда- 20 егося формованию, например иэ плотых или вспененных пластмасс, керамики, стекла, металла. Гранулы заполнителя могут иметь любую геометрически

Результаты сравнительных испытаний приведены в табл. 2.

71 7886

Таблица 3

Материал

Объемная масса материала, кг/мЗ

Объемная концентрация заполнителя

Сравнительное превышение прочности, Ъ

Прочность при активности цемента 100, кгс/см

Бетон получить бетон с объемной концентрацией заполнителя 0,8 и 0,95 невозможно

17,6

16,0

0,8 0,95

550

Предлагаемый материал

» «»«» «»

Пример 3. Примитивная кубическая макроструктура. А D (cM. фиг.4).

Из приведенных таблиц видно, что . прочность предлагаемого материала во всех случаях значительно превосхбдит прочность известных бетонных смесей.

A материалы с объемной концентрацией крупного заполнителя 0,8 и 0,95 получены впервые и не имеют аналогов в практике строительных материалов.

Пример 4. Примитивная тетрагональная макроструктура. Расстояние

В (см. фиг. 5) между центрами гранул

3 по оси 2; принято больше расстояния

A между гранулами по осям Х и Y . .Указанные расстоянйя фиксируются с помощью связей 4, имеющих по оси 7, боль-45 шую длину чем по осям Х и Y.

Пример 5. Примитивная гексагональная макроструктура. На фиг. 6 и 7 представлены соответственно горизонтальное и вертикальное сечения Я материала с гранулами 3, соединенными между собой связями 4, отформованными за одно целое с гранулами 3 и обеспечивающими соотношение 4 > D.

Пример 6. Плотноупакованная гексагональная макроструктура. На фиг. 8 представлено вертикальное сечение материала с соотношением А = 0

Формула изобретения

1. Композиционный материал с направленной макроструктурой, содержащий

Результаты сравнительных ис пыта ни и приведены в табл. 3. матрицу из отвержденного связующего и заполнитель йэ гранул- йравильной геометрической формы, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения прочности, гранулы соединены между собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя соста«вляет 0,05-0,95.

2. Материал по п.1, о т л и ч аю щ и и с .я тем, что решетка имеет кубическую, или тетрагональную, или гексагоиальную структуру.

3. Материал по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что расстояние между центрами тяжести гранул " равно, или больше, или меньше их диаметра.

4. Материал по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что заполнитель выполнен иэ материала с объемной массой меньшей или большей объемной массы матрицы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гершберг О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. М., Стройиздат, 1971, с. 10.

2. Авторское свидетельство СССР

М 506585, кл. С 04 В 15/00, 1973.

3. Заявка ФРГ Р 2554890, кл. С 04 В 43/00, опублик. 01.07.76.

717886 г;

Фиг.г

Составитель В.Лобков

Техред А. Бойкас Корректор М.Демчик

Редактор Е.Месропова

Заказ 6536/55

Тираж 671 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

iio делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ЙПП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4