RU170083U1 - Composite reinforcing bar based on basalt multifilament yarn - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области строительства.Технический результат обеспечивается тем, что композиционный арматурный стержень на основе базальтовой комплексной нити, профилированный по всей длине стержня, выполнен в виде тонкой пластины из эпоксидного связующего, в центре которой располагается несущий элемент в виде базальтовой комплексной нити, пропитанной и покрытой эпоксидным связующим, причем краям пластины из эпоксидного связующего придано продольное рифление в плоскости пластины по всей длине стержня в виде треугольных зубцов, а также имеется отступ от основания зубца до поверхности базальтовой комплексной нити. 2 ил.The utility model relates to the field of construction. The technical result is ensured by the fact that the composite reinforcing bar based on a basalt complex thread, profiled along the entire length of the bar, is made in the form of a thin plate of epoxy binder, in the center of which there is a bearing element in the form of a basalt complex thread impregnated and coated with an epoxy binder, and the edges of the epoxy binder plate are given longitudinal corrugation in the plane of the plate along the entire length of the rod in the form of triangular ubtsov, and has a space from the base to the tooth surface basalt multifilament yarn. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области строительства. The utility model relates to the field of construction.

Из существующего уровня техники известен стержень композитный (RU 2430220, МПК E04C5/07 .Дата публикации: 27.09.2011).Composite rod is known from the prior art (RU 2430220, IPC E04C5 / 07. Date of publication: 09/27/2011).

Стержень композитный из высокопрочного полимера для армирования связующих сред, включающий волокна, объединенные в жгуты, образован кручением жгутов, причем диаметр жгутов составляет 25-47% от диаметра стержня, а количество жгутов должно быть не менее 3-х, а число кручений жгутов на метр стержня находится в диапазоне 5-120. Composite rod of high-strength polymer for reinforcing binding media, including fibers combined into bundles, formed by torsion of bundles, the diameter of bundles being 25-47% of the diameter of the rod, and the number of bundles should be at least 3, and the number of torsions of bundles per meter The rod is in the range of 5-120.

Недостатком предложенного устройства является недостаточное механическое зацепление уступов на поверхности арматуры в цементной матрице, гладкость сформированных уступов. The disadvantage of the proposed device is the insufficient mechanical engagement of the ledges on the surface of the reinforcement in the cement matrix, the smoothness of the formed ledges.

Известен патент RU 2509653 «Арматура композитная», МПК B32B17/04, C08J5/04, C08L63/00, E04C5/07 (Дата публикации: 20.03.2014).Known patent RU 2509653 "Composite fittings", IPC B32B17 / 04 , C08J5 / 04 , C08L63 / 00 , E04C5 / 07 (Date of publication: 20.03.2014).

Арматура композитная содержит стержень с обмоткой, выполненные из волокнистого наполнителя, пропитанного полимерным связующим на основе эпоксидной смолы и отвердителя. Арматура содержит, мас.%: волокнистый наполнитель 60-80% и связующее 20-40%, где связующее включает, мас.%: эпоксидно-новолачную смолу 50-60, аминный отвердитель 40-50. Эпоксидно-новолачная смола содержит, мас.%: диановую эпоксидную смолу 47-80%, модификатор на основе простых полиэфиров, содержащих глицидиловые группы,10-25%, продукт, полученный эпоксидированием олигомера гидроксифенилена из алкилрезорцина, 10-28%.The composite reinforcement contains a rod with a winding made of a fibrous filler impregnated with a polymeric binder based on epoxy resin and hardener. The reinforcement contains, wt.%: Fiber filler 60-80% and a binder 20-40%, where the binder includes, wt.%: Epoxy-novolac resin 50-60, amine hardener 40-50. Epoxy novolac resin contains, wt.%: Diane epoxy resin 47-80%, a modifier based on polyethers containing glycidyl groups, 10-25%, a product obtained by epoxidizing an oligomer of hydroxyphenylene from alkylresorcinol, 10-28%.

В этом техническом решении каждый жгут арматуры пропитан отвержденной полимерной смолой, причем в процессе изготовления арматуры между жгутами образуются пустоты, которые также заполняются смолой. Пустоты, заполненные отвержденной смолой, существенно снижают несущую способность арматуры и придают ей ломкость вследствие большей хрупкости отвержденной смолы в сравнении с волокнами.In this technical solution, each strand of reinforcement is impregnated with a cured polymer resin, and in the process of manufacturing the reinforcement, voids are formed between the strands, which are also filled with resin. The voids filled with the cured resin significantly reduce the bearing capacity of the reinforcement and give it brittleness due to the greater brittleness of the cured resin compared to fibers.

Наиболее близким является техническое решение по патенту RU 2431026, МПК E04C5/07 , дата публикации: 10.10.2011, «Композитный арматурный элемент».The closest is the technical solution according to patent RU 2431026, IPC E04C5 / 07, publication date: 10/10/2011, "Composite reinforcing element".

Композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона из отрезка ровинга минерального волокна по первому варианту выполнен из одного скрученного ровинга, пропитанного полимерным связующим. Композитный арматурный элемент для дисперсного армирования бетона из отрезка ровинга минерального волокна по второму варианту выполнен из двух ровингов, скрученных между собой и пропитанных полимерным связующим. Композитный арматурный элемент по первому и второму вариантам может быть выполнен в диапазоне диаметров 0,1-2,0 мм, длиной не менее диаметра и может быть профилированным по всей длине или части длины, также может быть пропитан полимерным связующим в поверхностном слое. Композитный арматурный элемент по второму варианту может быть выполнен из различных минеральных волокон.The composite reinforcing element for dispersed concrete reinforcement from a section of mineral fiber roving according to the first embodiment is made of one twisted roving impregnated with a polymer binder. The composite reinforcing element for dispersed concrete reinforcement from a section of mineral fiber roving according to the second embodiment is made of two rovings twisted together and impregnated with a polymer binder. The composite reinforcing element according to the first and second options can be made in the range of diameters of 0.1-2.0 mm, length not less than the diameter and can be profiled along the entire length or part of the length, can also be impregnated with a polymer binder in the surface layer. The composite reinforcing element according to the second embodiment can be made of various mineral fibers.

Недостатками предложенных вариантов являются недостаточная эффективность совместной работы предложенной арматуры с бетоном, сложность в изготовлении арматурных элементов при работе с отрезками ровинга малой длины и диаметра, низкая эффекивность заполнения предложенными элементами цементной матрицы. Осуществление пропитки полимерным связующим в поверхностном слое не обеспечивает совместную работу волокон ровинга в составе армирующего элемента. Предложенные устройства предназначены для дисперсного армирования, что исключает их удобоукладываемость, не позволяет контролировать характер армирования. Кроме этого, дисперсное армирование малоэффективно для растянутых и изгибаемых элементов конструкций. Для растянутых и изгибаемых элементов наиболее эффективно направленное армирование. При добавлении предложенных устройств в матрицу сложно добиться ее эффективного заполнения, что делает непредсказуемым поведение конструкций, испытывающих растяжение при изгибе.The disadvantages of the proposed options are the insufficient efficiency of the joint work of the proposed reinforcement with concrete, the difficulty in manufacturing reinforcing elements when working with roving segments of small length and diameter, and low filling efficiency with the proposed elements of the cement matrix. The implementation of the impregnation with a polymer binder in the surface layer does not ensure the joint work of roving fibers in the reinforcing element. The proposed devices are designed for dispersed reinforcement, which eliminates their workability, does not allow to control the nature of the reinforcement. In addition, dispersed reinforcement is ineffective for stretched and flexible structural elements. For stretched and bent elements, directional reinforcement is most effective. When adding the proposed devices to the matrix, it is difficult to achieve its effective filling, which makes unpredictable the behavior of structures experiencing tension in bending.

Технической задачей, решению которой служит заявляемая полезная модель, является повышение эффективности совместной работы арматуры с бетоном, которое предполагает:The technical problem, the solution of which is the claimed utility model, is to increase the efficiency of joint work of reinforcement with concrete, which involves:

формирование удобоукладываемой армирующей конструкции;the formation of a workable reinforcing structure;

исключение точечного примыкания поверхности арматуры к цементной матрице;the exclusion of the point of contact of the surface of the reinforcement with the cement matrix;

обеспечение совместности работы волокон в составе формируемого стержня;ensuring the compatibility of the work of the fibers in the composition of the formed rod;

полное включение в работу под нагрузкой волокон по всему диаметру стержня;full inclusion in the work under load of fibers along the entire diameter of the rod;

формирование самоанкерующейся поверхности у арматурного стержня.formation of a self-anchoring surface at the reinforcing bar.

Технический результат обеспечивается тем, что композиционный арматурный стержень на основе базальтовой комплексной нити, профилированный по всей длине стержня, выполнен в виде тонкой пластины из эпоксидного связующего, в центре которой располагается несущий элемент в виде базальтовой комплексной нити, пропитанной и покрытой эпоксидным связующим, причем краям пластины из эпоксидного связующего придано продольное рифление в плоскости пластины по всей длине стержня в виде треугольных зубцов, а также имеется отступ от основания зубца до поверхности базальтовой комплексной нити.The technical result is ensured by the fact that a composite reinforcing bar based on a basalt complex filament, profiled along the entire length of the bar, is made in the form of a thin plate of epoxy binder, in the center of which there is a bearing element in the form of a basalt complex filament, impregnated and coated with an epoxy binder, and the edges epoxy binder plates give longitudinal corrugation in the plane of the plate along the entire length of the rod in the form of triangular teeth, and there is also an indent from the base of the tooth to the surface of a basalt complex thread.

Предлагаемая конструкция иллюстрируется схемами, представленными на фиг. 1, 2.The proposed construction is illustrated by the circuits shown in FIG. 12.

На фиг.1 показан композиционный арматурный стержень на основе базальтовой комплексной нити предлагаемой конструкции.Figure 1 shows a composite reinforcing bar based on a basalt complex thread of the proposed design.

На фиг.2 показано поперечное сечение композиционного арматурного стержня на основе базальтовой комплексной нити предлагаемой конструкции.Figure 2 shows a cross section of a composite reinforcing bar based on a basalt complex thread of the proposed design.

Композиционный арматурный стержень на основе базальтовой комплексной нити выполнен в виде тонкой пластины из эпоксидного связующего 2, в центре которой располагается несущий элемент в виде базальтовой комплексной нити 1. Края пластины обработаны с приданием им линейного рифления в виде зубцов 3 в плоскости пластины (Фиг. 1). The composite reinforcing bar based on a basalt complex thread is made in the form of a thin plate of epoxy binder 2, in the center of which there is a carrier element in the form of a basalt complex thread 1. The edges of the plate are processed to give them linear corrugation in the form of teeth 3 in the plane of the plate (Fig. 1 )

В поперечном сечении арматура образована базальтовыми волокнами, объединенными в комплексную нить 1 путем закручивания вокруг продольной оси и обработки полимерным связующим. Волокна, составляющие базальтовую комплексную нить, непрерывны по всей длине нити. Базальтовая комплексная нить непрерывна по всей длине композиционного арматурного стержня. Нить имеет в сечении круглую форму (Фиг. 2). In the cross section, the reinforcement is formed by basalt fibers, combined into a complex thread 1 by twisting around the longitudinal axis and processing with a polymer binder. The fibers that make up the basalt complex thread are continuous along the entire length of the thread. The basalt multifilament yarn is continuous along the entire length of the composite reinforcing bar. The thread has a circular shape in cross section (Fig. 2).

Для обеспечения совместности работы волокон в составе формуемого арматурного стержня базальтовая комплексная нить 1 обработана эпоксидным связующим 2. Эпоксидное связующее полностью пропитывает базальтовую комплексную нить, тем самым объединяя отдельные волокна, составляющие нить в стержень. Это обеспечивает равномерное распределение напряжений по всему диаметру стержня и, следовательно, более полно включает в работу под нагрузкой волокна базальтовой комплексной нити. Благодаря полной пропитке улучшаются прочностные свойства изделия. Эпоксидное связующее покрывает базальтовую комплексную нить с верхней и нижней сторон пластины и тем самым образует защитный слой сверху и снизу базальтовой нити. По бокам расположены излишки эпоксидного связующего, обработанные таким образом, чтобы осуществлять анкеровку арматурного стержня в бетоне. Излишкам эпоксидного связующего придана форма зубцов 3. Формируются зубцы высотой 3-5 мм с отступом от оси стержня до основания зубца 3 мм. Отступы 4 от базальтовой комплексной нити до основания зубца необходимы для предотвращения появления под нагрузкой трещин в эпоксидном слое, обнажающих поверхность базальтовой нити и тем самым создающих появление ослабленных зон армирующего материала.To ensure the compatibility of the work of the fibers in the moldable reinforcing bar, the basalt multifilament yarn 1 is treated with an epoxy binder 2. The epoxy binder completely impregnates the basalt multifilament yarn, thereby combining the individual fibers that make up the yarn in the rod. This ensures a uniform distribution of stresses over the entire diameter of the rod and, therefore, more fully incorporates a basalt multifilament yarn under load. Due to the complete impregnation, the strength properties of the product are improved. An epoxy binder covers the basalt complex yarn on the upper and lower sides of the plate and thereby forms a protective layer on top and bottom of the basalt yarn. On the sides are excess epoxy binder, processed in such a way as to anchor the reinforcing bar in concrete. The excess epoxy binder is given the shape of teeth 3. The teeth are formed 3-5 mm high with an indent from the axis of the rod to the base of the tooth 3 mm. Indentations 4 from the basalt multifilament yarn to the base of the tooth are necessary to prevent cracks in the epoxy layer from appearing under load, exposing the surface of the basalt yarn and thereby creating weakened zones of the reinforcing material.

Отвержденное эпоксидное связующее фиксирует положение базальтовой комплексной нити и придает форму арматурному стержню. The cured epoxy binder fixes the position of the basalt multifilament yarn and shapes the reinforcing bar.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от указанного выше прототипа являются следующие:Distinctive features of the invention from the above prototype are the following:

в качестве несущего нагрузку материала в арматурном стержне используются базальтовые волокна;basalt fibers are used as the load-bearing material in the reinforcing bar;

несущий элемент арматурного стержня выполнен в форме базальтовой комплексной нити; the bearing element of the reinforcing bar is made in the form of a basalt complex thread;

в качестве пропитки используется эпоксидное клеевое связующее;an epoxy adhesive binder is used as an impregnation;

осуществляется полная пропитка базальтовой комплексной нити эпоксидным связующим;complete impregnation of the basalt complex filament with an epoxy binder;

поперечный профиль в виде рифления зубцами создается только в плоскости пластины по всей длине армирующего элемента;a transverse profile in the form of corrugations with teeth is created only in the plane of the plate along the entire length of the reinforcing element;

длина армирующего элемента выбирается равной длине армируемой конструкции;the length of the reinforcing element is chosen equal to the length of the reinforced structure;

анкеровка армирующего элемента в матрице осуществляется посредством зацепления зубцов эпоксидного связующего, а не благодаря форме стержня.Anchoring of the reinforcing element in the matrix is carried out by engaging the teeth of the epoxy binder, and not due to the shape of the rod.

Благодаря наличию этих признаков создана новая конструкция композиционного арматурного стержня на основе базальтовой комплексной нити. Заявляемая полезная модель обладает высокими прочностными свойствами. Предел прочности при растяжении композиционного арматурного стержня на основе базальтовой комплексной нити составляет в среднем 330 МПа, что ставит заявляемую полезную модель в один ряд со стальной арматурой по прочности. Due to the presence of these features, a new design of a composite reinforcing bar based on a basalt complex thread has been created. The inventive utility model has high strength properties. The tensile strength of a composite reinforcing bar based on a basalt complex yarn is an average of 330 MPa, which puts the claimed utility model on a par with steel reinforcement in strength.

Заявляемая полезная модель обладает удобством укладки в матрицу благодаря тому, что представляет собой стержень, положение которого при изготовлении строительного элемента может контролироваться. The inventive utility model has the convenience of laying in the matrix due to the fact that it is a rod, the position of which in the manufacture of the building element can be controlled.

Заявляемая полезная модель обладает возможностью самоанкеровки в матрице благодаря сформированным в плоскости пластины уступам в виде зубцов.The inventive utility model has the ability to self-anchor in the matrix due to the ledges formed in the plane of the plate in the form of teeth.

При твердении цементного камня образуется агрессивная среда, в контактной зоне «волокно-цементная матрица» появляются новообразования в результате взаимодействия гидроксида кальция портландцемента с оксидом кремния волокна, наблюдается растворение поверхностного слоя и утончение волокон. Обработка и покрытие базальтовой комплексной нити эпоксидным связующим создает дополнительную защиту для тонких базальтовых волокон, составляющих базальтовую комплексную нить от воздействия щелочной среды бетона, снижает вероятность появления коагуляционного слоя на поверхности волокон, влияние которого на сцепление базальтовых волокон с цементной матрицей носит отрицательный характер.During hardening of the cement stone, an aggressive environment forms, in the contact zone “fiber-cement matrix” neoplasms appear as a result of the interaction of calcium hydroxide of Portland cement with silicon oxide of the fiber, dissolution of the surface layer and thinning of the fibers are observed. Processing and coating of the basalt complex filament with an epoxy binder provides additional protection for thin basalt fibers constituting the basalt complex filament from exposure to the alkaline environment of concrete, reduces the likelihood of a coagulation layer on the surface of the fibers, the effect of which on the adhesion of basalt fibers to the cement matrix is negative.

Claims (1)

Композиционный арматурный стержень на основе базальтовой комплексной нити, профилированный по всей длине стержня, отличающийся тем, что выполнен в виде тонкой пластины из эпоксидного связующего, в центре которой располагается несущий элемент в виде базальтовой комплексной нити, пропитанной и покрытой эпоксидным связующим, причем краям пластины из эпоксидного связующего придано продольное рифление в плоскости пластины по всей длине стержня в виде треугольных зубцов, а также имеется отступ от основания зубца до поверхности базальтовой комплексной нити. A composite reinforcing bar based on a basalt complex filament, profiled along the entire length of the bar, characterized in that it is made in the form of a thin plate of epoxy binder, in the center of which is a carrier element in the form of a basalt complex filament, impregnated and coated with an epoxy binder, and the edges of the plate are made of epoxy binder gives longitudinal corrugation in the plane of the plate along the entire length of the rod in the form of triangular teeth, and there is also an indent from the base of the tooth to the basalt surface multifilament yarn.

Images