LV14257B - Nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas tehnoloģiskais process un ierīce tā īstenošanai - Google Patents

Description

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz fibrobetona monolīto konstrukciju būvniecību un saliekamo konstrukciju ražošanu. Tā lietošanas joma galvenokārt ir būvkonstrukcijas, kuras uzņem gan pozitīvu, gan ari negatīvu lieces momentu, vai ari tās, kurās tas var būt mainīgs, kā, piemēram, grīdu un pamatu plātnes.

Ir zināmas fibrobetona konstrukcijas, kurās fibras tiek iemaisītas ar nolūku iegūt to viendabīgu sadalījumu un arī panākt vienādu to orientācijas varbūtību pa visām trim ortogonālām būvkonstrukcijas betona tilpuma koordinātēm /1, 2/. Šāds vienmērīgs sadalījums nav racionāls, jo tas neatbilst galveno stiepes spriegumu sadalījumu raksturam, kurš pa konstrukcijas tilpumu nekad nav viendabīgs, bet ir izteikti mainīgs. Liektiem elementiem tas mainās no nulles pie neitrālās ass līdz maksimāliem spriegumiem pie šķērsgriezuma malējām zonām. Tas nozīmē to, ka tās fibras, kuras atrodas tuvu neitrālai asij ir liekas un to izmaksas būvfirmai ir tīrs zaudējums; šo lieko fibru apjoms var sasniegt 5/6 no visām maisījumā ietvertām fibrām.

Ir zināms fibrobetons „SIFCON” (Slurry Infiltrated Concrete), kuru iegūst iefiltrējot no haotiski orientētām fibrām izveidotā slānī smalkgraudaina betona vai cementa un smilšu javas maisījumu /3/, kurš sacietējot izveido monolītu struktūru. Ar šo fibrobetona izveidošanas paņēmienu var iegūt materiālu tikai ar prevalējoši horizontālā plaknē orientētu šķiedru orientāciju, bet tas neļauj nodrošināt to sadalījuma atbilstību stiepes spriegumu sadalījumam betona tilpumā.

Ir zināms fibrobetona būvelements /4/, kurā šķiedru koncentrācija ir mainīga un tā ir sadalīta pa elementa šķērsgriezumu atkarībā no stiepes vai spiedes spriegumu sadalījuma. Šī izgudrojuma aprakstā ir paredzēts nehomogēna fibrobetona būvelementu betonēt pa vairākiem slāņiem ar atšķirīgu un pieaugošu šķiedru koncentrāciju stiepes un/vai spiedes spriegumu pieauguma virzienā. Šādu slāņu izveidošana konstrukcijas betonēšanā ir tehnoloģiski sarežģīta un darbietilpīga, jo tā prasa katram slānim sagatavot atšķirīgu betona maisījumu ar atšķirīgu fibru saturu, pie kam ir grūti izsargāt atsevišķos slāņus no to savstarpējas samaisīšanas tehnoloģisko iedarbju ietekmē.

Tādēļ šī izgudrojuma mērķis ir radīt tādu nehomogēnu fibrobetona veidošanas tehnoloģisko paņēmienu, kurš atļautu novietot fibras liektās būvkonstrukcijās jebkurā līmenī, kurš maksimāli atbilst galveno stiepes spriegumu atrašanās līmenim, pie tam izvietot tā, lai nebūtu veidnī jāieklāj atsevišķi fibrobetona slāņi ar atšķirīgu šķiedru koncentrāciju katrā atsevišķā betona maisījumā.

Šī mērķa sasniegšanai ir piedāvāts tehnoloģiskais process, kurš satur sekojošās operācijas:

1. veidnī vai uz grunts pamatnes (grīdām, pamatu plātnēm) ieklāj betona maisījumu, to noblīvē ar zināmiem paņēmieniem un nolīmeņo betona virsmu;

2. uz betona virsmas uzkaisa projektā paredzēto fibru daudzumu; šo operāciju veic saskaņā ar projektā uzdoto šķiedru sadalījumu pa konstrukcijas virsmas laukumu;

3. ar iepriekš sagatavotas ierīces - horizontāla režģa - palīdzību fibras no augšas iespiež ieklātajā betona maisījuma slānī līdz projektā uzrādītājam līmenim;

4. fībru iespiešanas laikā tehnoloģisko piepūļu samazināšanai režģi var vibrēt;

5. režģi izceļ, betona virsmu nolīdzina un, ja nepieciešams, to slīpē.

Iepriekš minētais horizontālais režģis ir tehnoloģiska ierīce, ar kuru fibras iespiež betonā, un tā var būt izveidota sekojošos veidos:

1. kvadrātisku šūnu režģa veidā, kurā katras rūts diagonāle ir mazāka par fibras garumu, bet rūts malu garumi ir lielāki par pildvielas graudu maksimāliem izmēriem;

2. paralēlu vertikālu slokšņu režģa veidā, kuru savstarpējais attālums ir mazāks par fībru garumu; šāds režģis ir vienkāršāk izgatavojams un vieglāk tīrāms, un fībru iespiešanu betonā ar tā palīdzību katrā laukumā veic divos savstarpēli perpendikulāros virzienos;

3. tehnoloģiskā procesa un ierīces 5. un 6. pretenzijā minētie režģi var būt izveidoti uz cilindriska veltņa darba virsmas no savstarpēji paralēlām sloksnēm saskaņā ar 4. pretenziju, un režģu malas veidojošās sloksnes var būt nostiprinātas paralēli cilindriska veltņa veidulēm un/vai vadulēm;

4. katra no izgudrojuma aprakstā minētajām tehnoloģiskajām fibrobetona konstrukciju veidošanas ierīcēm var būt aprīkota ar vibratoru.

Šajā izgudrojumā piedāvātā tehnoloģiskā procesa salīdzinājums ar nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanu šodienas būvpraksē lietojamām tehnoloģijām nav iespējams, jo autoriem publiski pieejamā informācijas laukā nav izdevies atrast nehomogēna fibrobetona rūpnieciskas lietošanas piemērus, jo līdz šim fibrobetona būvdetaļu veidošanas un lietošanas praksē izmanto tikai nosacīti homogēnu fibrobetonu /1, 2/. Piedāvātā tehnoloģija ļauj principiāli mainīt fibrobetona lietošanu, kā arī ļauj ievērojami samazināt dārgu fibru patēriņu. Iegūto pozitīvo rezultātu var definēt arī otrādi - pie vienāda fībru patēriņa izgudrojums, salīdzinot ar zināmajām fibrobetona izgatavošanas tehnoloģijām, ļauj ievērojami palielināt izveidoto konstrukciju slodžu nestspēju un samazināt to tilpumu, masu un būvizmaksas.

Izmantotie informācijas avoti:

1. Joost C., Walraven „High performance concrete: developing a remarkable material.” Delft Universitu of Technology, The Netherlands, 2000, GA Delft, Stevinweg 1, 2628 CN.

2. Joost C., Walraven „High performance fiber reinforced concrete: progress in knowledge and design codes.” Materiāls and Structures (2009) 42:1247-1260

3. Adel Mohamed Gilani „Various durability aspects of slurry infiltrated concrete.” A thesis submitted to the graduate school at natūrai and applied Sciences of Middle East Technical University, September, 2007.

4. A.Krasņikovs, V.A.Lapsa, A.Pupurs „Fibrobetona būvelementi” Latvija patents N~ 13765.

Claims (8)

1. Pretenzijas

   1. Nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas tehnoloģiskais process, kurš satur betona maisījuma sagatavošanu un fibru ieslēgšanu tajā, kas ir atšķirīgs ar to, ka tas satur betona minerālo komponenšu, ūdens un piedevu samaisīšanu, maisījuma ieklāšanu konstrukcijas veidnī un tā noblīvēšanu, fibru dozētu un vienmērīgu uzkaisīšanu uz betona augšējās virsmas un tai sekojošu fibru iespiešanu betona maisījuma slānī perpendikulāri betona virsmai ar režģa palīdzību līdz noteiktam dziļumam.
2. 2. Nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas process saskaņā ar 1. pretenziju, kas atšķirīgs ar to, ka fibru iespiešanas betonā laikā režģi vibrē.
3. 3. Tehnoloģiska ierīce nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas procesa īstenošanai saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, kas raksturīga ar to, ka tā satur šūnveida režģi ar vertikālām šūnām, kuru šķērsgriezuma lielākais izmērs ir īsāks par fibru garumu, bet to mazākais izmērs ir garāks par betona pildvielas graudu lielāko izmēru.
4. 4. Tehnoloģiska ierīce nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas procesa īstenošanai saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, kas raksturīga ar to, ka tā satur režģi, pie kam šis režģis ir izveidots no betona maisījuma virsmai perpendikulārām un savstarpēji paralēlām sloksnēm un attālums starp tām ir lielāks par pildvielas graudu lielāko izmēru.
5. 5. Nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas process saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, kas atšķirīgs ar to, ka šūnveida režģis tiek piestiprināts pie cilindriska veltņa virsmas.
6. 6. Tehnoloģiska ierīce saskaņā ar 4. pretenziju nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas procesa īstenošanai saskaņā ar 5. pretenziju, kura ir atšķirīga ar to, ka režģi veidojošās sloksnes ir piestiprinātas paralēli cilindriskā veltņa veidulēm un/vai tā vadulēm.
7. 7. Tehnoloģiska ierīce saskaņā ar 3., 4. vai 6. pretenziju nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas procesa saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju īstenošanai, kas atšķirīga ar to, ka pie tās ir pievienots vibrators.
8. 8. Nehomogēna fibrobetona konstrukciju veidošanas tehnoloģiskais process saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju, kuru veic ar tehnoloģiskām ierīcēm atbilstoši 4. vai 6. pretenzijai, kas atšķirīgs ar to, ka fibru iespiešanu betona maisījumā veic secīgi divos savstarpēji perpendikulāros virzienos.