RU2714541C1 - Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production - Google Patents

Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production Download PDF

Info

Publication number
RU2714541C1
RU2714541C1 RU2019123457A RU2019123457A RU2714541C1 RU 2714541 C1 RU2714541 C1 RU 2714541C1 RU 2019123457 A RU2019123457 A RU 2019123457A RU 2019123457 A RU2019123457 A RU 2019123457A RU 2714541 C1 RU2714541 C1 RU 2714541C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bullet
binder
mixture
stage
fiber
Prior art date
Application number
RU2019123457A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Аркадьевич Вотрин
Любовь Васильевна Моргун
Антон Валерьевич Виснап
Владимир Николаевич Моргун
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Денис Аркадьевич Вотрин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ), Денис Аркадьевич Вотрин filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ)
Priority to RU2019123457A priority Critical patent/RU2714541C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2714541C1 publication Critical patent/RU2714541C1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41JTARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J13/00Bullet catchers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: security means.
SUBSTANCE: invention relates to means of ensuring safety during training sports and combat firings, namely to means for trapping thrown elements (bullets, shot projectiles) and their fragments, as well as prevention of ricochets during firing from small arms. Crude mixture for making bullet-absorbing anti-ricochet elements from fiber foam concrete includes a binder, a fine aggregate, a foaming agent, disperse reinforcement and water. Binder used is portland cement or its version of the brand not less than 400, or gypsum plaster of the grade not lower than G6, or tensile cement or binder of low water demand. Disperse reinforcement used is polyamide fibers with length of 40–55 mm and diameter of 25–10 mcm, and/or carbon fibers with length of 18–35 mm and diameter of 9–6 mcm with ratio of components, pts.wt: binder – 100, fine filler – 155–230, foaming agent – 0.1–0.8, dispersed reinforcement – 1.1–9, water – balance. Density of the resulting mixture is in range 1,100–1,800 kg/m3. Also disclosed is a method of preparing a crude mixture for making a bullet-absorbent antifriction cell from fibrous foam concrete.
EFFECT: providing bullet-proof anti-casing coatings in a wide range of operational properties, high reliability, durability and efficiency of training and protective objects exposed to projectiles, reduced labor intensity and material consumption of their manufacture, as well as protection of persons taking part in firing, from damage by secondary fragments.
4 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности при проведении учебно-тренировочных спортивных и боевых стрельб, а именно к средствам для улавливания метаемых элементов (пуль, дробовых снарядов) и их фрагментов, а также предотвращения рикошетов при стрельбах из стрелкового оружия. The invention relates to means for ensuring safety during the training of sports and live firing, and in particular to means for trapping missile elements (bullets, shotguns) and their fragments, as well as preventing ricochets from firing from small arms.

Основной составляющей любого тира или стрельбища является пулеулавливающая облицовка, которая принимает на себя основную нагрузку от многократного воздействия пуль. Параметры данного конструкционного элемента во многом определяют эксплуатационные возможности конкретного тира, поскольку пулеулавливающая облицовка сочетает в себе функции поглощения кинетической энергии пули, ликвидации рикошета, предотвращения разрушения несущих конструкций и инженерных коммуникаций, а также уменьшения уровня шума. Обеспечение данных условий, особенно при стрельбах на ближних дистанциях, в значительной мере определяется конструкцией пулеулавливателя и примененными в нем материалами.The main component of any shooting range or shooting range is a bullet-proof lining, which takes on the main load from repeated exposure to bullets. The parameters of this structural element largely determine the operational capabilities of a particular shooting range, since the bullet-cladding lining combines the functions of absorbing the kinetic energy of a bullet, eliminating a rebound, preventing the destruction of load-bearing structures and utilities, as well as reducing noise. The provision of these conditions, especially when firing at close range, is largely determined by the design of the bullet catcher and the materials used in it.

Известны многочисленные устройства (1), конструктивное решение которых представляет собой облицовку для улавливания пуль, содержащую пулепробиваемый каркасный деревянный экран, за которым устанавливают пулеулавливающую конструкцию, например, штабель из деревянных поленьев длиной не менее 1 м, уложенных торцами в направлении стрельбы, или наклонные отражатели из листовой стали и деревянный короб, заполненный щебнем.Numerous devices are known (1), the structural solution of which is a cladding for trapping bullets, containing a bullet-proof frame wooden screen, behind which a bullet-catching structure is installed, for example, a stack of wood logs at least 1 m long, laid with ends in the direction of fire, or inclined reflectors made of sheet steel and a wooden box filled with crushed stone.

Недостатком указанных устройств является их громоздкость, большая толщина, применение таких устройств требует значительных объемов расходных материалов и места для монтажа, что существенно сокращает внутренний объем объекта, где проводятся стрельбы. Элементы бронирования подвержены коррозии и био-коррозии.The disadvantage of these devices is their bulkiness, large thickness, the use of such devices requires significant amounts of consumables and installation space, which significantly reduces the internal volume of the object where the firing is carried out. Reservation elements are subject to corrosion and bio-corrosion.

Известны пулеулавливатели, включающие верхний пулеотражатель, нижний пулеотражатель, соединенные с горловиной пулеприемной камеры (2). Нижний пулеотражатель этих пулеулавливателей образован несколькими рядами соединенных между собой внахлест по направлению стрельбы листов. Такая конструкция пулеулавливателя сохраняет возможность рикошета назад фрагментов пуль при их попадании в область стыка листов. Кроме этого, в стыках будут накапливаться свинцовая пыль и фрагменты разрушенных пуль, что затрудняет обслуживание пулеулавливателя. Стальные элементы конструкции подвержены коррозии.Known bullet traps, including an upper bullet reflector, lower bullet reflector connected to the neck of the bullet chamber (2). The lower bullet reflector of these bullet catchers is formed by several rows of overlapped sheets in the direction of fire. This design of the bullet catcher retains the ability to ricochet back bullet fragments when they fall into the joint area of the sheets. In addition, lead dust and fragments of destroyed bullets will accumulate at the joints, which makes it difficult to service the bullet collector. Steel structural elements are subject to corrosion.

Известны средства защиты от воздействия быстролетящих твердых тел, выполненные в виде навесных защитных покрытий, состоящих из несущего слоя, амортизирующего слоя и присоединенных к нему под углом, профилированных защитных сегментов, расположенных встык или смещенных друг относительно друга. Навесные защитные покрытия такого типа монтируются из отдельных секций, соединенных друг с другом (3), или в виде непрерывных покрытий заданного размера, соединенных между собой посредством управляемых быстроразъемных соединений (4).Known means of protection against the effects of fast-flying solids, made in the form of a hinged protective coating, consisting of a carrier layer, a shock-absorbing layer and attached to it at an angle, shaped protective segments located butt-to-head or offset from each other. Hinged protective coatings of this type are mounted from separate sections connected to each other (3), or in the form of continuous coatings of a given size, interconnected by means of controlled quick disconnect connections (4).

Общими недостатками упомянутых защитных устройств являются незащищенность от коррозии стальных элементов, недостаточная эффективность улавливания пуль патронов повышенной пробиваемости, а также их недолговечность и повышенная трудоемкость монтажа и замены фрагментов покрытия.Common disadvantages of the mentioned protective devices are the vulnerability to corrosion of steel elements, the insufficient efficiency of collecting bullets of cartridges of increased penetration, as well as their fragility and increased complexity of installation and replacement of coating fragments.

Известна пулеулавливающая антирикошетная облицовка (5), выполненная в виде многослойного щита из материалов, обладающих различной податливостью. Размер по толщине упругоподатливых слоев уменьшается от наружного слоя к тыльному, а толщина несущих слоев увеличивается от лицевого слоя к тыльному. При этом, цельное ограждение составляет сплошной набор блок-модулей. Known bulletproof anti-ricochet lining (5), made in the form of a multilayer shield of materials having different flexibility. The size in terms of thickness of the resilient layers decreases from the outer layer to the back, and the thickness of the bearing layers increases from the front layer to the back. At the same time, a one-piece railing constitutes a continuous set of block modules.

К числу недостатков можно отнести то, что такое защитное покрытие, вследствие сложной структуры и набора примененных материалов, требует высокой трудоемкости и материалоемкости при изготовлении. Использование таких устройств предполагает регулярный демонтаж фрагментов блок-модулей для замены пулеулавливающих материалов, что весьма трудоемко, поэтому снижает интенсивность стрельбовых тренировок. Вероятность коррозии некоторых элементов затрудняет использование данного вида покрытия на открытой местности. Among the disadvantages is the fact that such a protective coating, due to the complex structure and set of materials used, requires high labor and material consumption in the manufacture. The use of such devices involves the regular dismantling of fragments of block modules to replace bullet-collecting materials, which is very laborious, therefore, reduces the intensity of firing training. The likelihood of corrosion of some elements makes it difficult to use this type of coating in an open area.

Наиболее близким по совокупности признаков заявляемому изобретению, принятым за прототип, является баллистический барьер из бетона SACON (6), который предлагает применения единого материала (дисперсно-армированного пенобетона с плотностью смеси ≈1400…1500 кг/м3) для создания средств, улавливающих метательные элементы и устраняющих рикошеты, благодаря вязкости разрушения материала и способности поглощения кинетической энергии пули. Данный патент предлагает сырьевую смесь для изготовления ячеистых бетонов, включающую портландцемент, заполнитель, воздухововлекающую добавку, дисперсную арматуру, добавки и воду, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: портландцемент – 100, мелкий заполнитель – 50-150, дисперсная арматура – 0.5-15, фосфат кальция – 0.5-5, гидроксид алюминия – 0.5–5, воздухововлекающая добавка – 0.05-5. Помимо этого, аналог предлагает способ приготовления дисперсно-армированной пенобетонной смеси, сущность которого состоит в том, что первоначально в смесителе получают раствор из портландцемента, мелкого заполнителя и воды, затем добавляют воздухововлекающую добавку, добавляют армирующие волокна, а после, перемешивание смеси происходит до того момента, когда плотность опустится до требуемой величины, что включает параллельные проверки значений плотности. Второй способ представляет собой двухстадийное приготовление смеси, включающее отдельное приготовление пены и отдельное смешивание портландцемента, заполнителя, дисперсной арматуры и воды. При этом достижение требуемой плотности происходит путем постепенного добавления пены и проверки значений плотности.The closest in terms of the features of the claimed invention adopted as a prototype is a SACON concrete ballistic barrier (6), which offers the use of a single material (dispersion-reinforced foam concrete with a mixture density of ≈1400 ... 1500 kg / m 3 ) to create throwing agents elements and eliminating rebounds, due to the fracture toughness of the material and the ability to absorb the kinetic energy of the bullet. This patent offers a raw material mixture for the manufacture of cellular concrete, including Portland cement, aggregate, air-entraining additive, dispersed reinforcement, additives and water, in the following ratio, wt. including: Portland cement - 100, fine aggregate - 50-150, dispersed reinforcement - 0.5-15, calcium phosphate - 0.5-5, aluminum hydroxide - 0.5-5, air-entraining additive - 0.05-5. In addition, the analogue offers a method of preparing a dispersion-reinforced foam concrete mixture, the essence of which is that initially a solution of Portland cement, fine aggregate and water is obtained in the mixer, then an air-entraining additive is added, reinforcing fibers are added, and then the mixture is mixed before moment when the density drops to the required value, which includes parallel checks of the density values. The second method is a two-stage preparation of the mixture, including separate preparation of the foam and separate mixing of Portland cement, aggregate, dispersed reinforcement and water. At the same time, the desired density is achieved by gradually adding foam and checking the density values.

К недостаткам описанного состава относится низкая доля заполнителя, что при достаточно высокой плотности для конструкционного пенобетона, может привести к повышенным усадочным деформациям и внутренним напряжениям, несмотря на применение армирующих волокон. Еще одним недостатком является невозможность использования широкой номенклатуры сырья, что существенно ограничивает возможность изготовления материала. Помимо прочего, представленный состав не эффективно использует вещественную природу и геометрические параметры дисперсной арматуры, что значительно ограничивает эффективность композиционного взаимодействия армирующих волокон и бетонной матрицы, которое является ключевым для пулеулавливающего барьера, подвергающегося ударно-импульсным воздействиям.The disadvantages of the described composition include a low proportion of aggregate, which, at a sufficiently high density for structural foam concrete, can lead to increased shrinkage deformations and internal stresses, despite the use of reinforcing fibers. Another disadvantage is the inability to use a wide range of raw materials, which significantly limits the ability to manufacture the material. Among other things, the presented composition does not effectively use the material nature and geometrical parameters of dispersed reinforcement, which significantly limits the effectiveness of the compositional interaction of reinforcing fibers and concrete matrix, which is key for a bullet-proof barrier subjected to shock-pulsed effects.

К числу недостатков описанного способа приготовления смеси можно отнести то, что такая технология существенно ограничивает сырьевую базу для получения ячеистых материалов. Другими недостатками являются продолжительный этап перемешивания смеси при уже введенной дисперсной арматуре, а также значительная общая длительность гомогенизации смеси, которая требуется для достижения заданной плотности. Продолжительный период приготовления смеси приводит к нарушению равномерного распределения газовой фазы и появлению неплотностей, а также к большой вероятности комкования дисперсной арматуры. Among the disadvantages of the described method of preparing the mixture can be attributed to the fact that this technology significantly limits the raw material base for the production of cellular materials. Other disadvantages are the long stage of mixing the mixture with already introduced dispersed reinforcement, as well as the significant total duration of the homogenization of the mixture, which is required to achieve a given density. A long period of preparation of the mixture leads to a violation of the uniform distribution of the gas phase and the appearance of leaks, as well as to a high probability of clumping of dispersed reinforcement.

Помимо этого, к недостаткам относится необходимость остановок смесителя для проверки значений плотности. Последующие запуски смесителя или возможное вибрирование, после достижения хаотичного распределения армирующих волокон и максимально достижимой упругости пленок ПАВ, приводят к коалесценции и частичной утрате газовой фазы. Перечисленные недостатки обуславливают появление нарушений в структуре межпоровых перегородок затвердевшего фибропенобетона, увеличение количества дефектных областей со сниженной прочностью и трещиностойкостью, и, соответственно, снижение общей прочности материала.In addition, the disadvantages include the need for mixer stops to check density values. Subsequent launches of the mixer or possible vibration, after achieving a chaotic distribution of reinforcing fibers and the maximum achievable elasticity of the surfactant films, lead to coalescence and partial loss of the gas phase. These shortcomings cause the appearance of violations in the structure of inter-pore walls of hardened fiber-reinforced concrete, an increase in the number of defective areas with reduced strength and crack resistance, and, accordingly, a decrease in the overall strength of the material.

Техническим результатом настоящего изобретения являются изготовление пулепоглощающих антирикошетных облицовок в широком диапазоне эксплуатационных свойств, повышение надежности, долговечности и эффективности тренировочных и защитных объектов, подвергающихся воздействию метаемых снарядов, снижение трудоемкости и материалоемкости их изготовления, а также обеспечение защиты лиц, принимающих участие в стрельбах, от поражения вторичными осколками.The technical result of the present invention is the manufacture of bullet-absorbing anti-ricocheting linings in a wide range of operational properties, increasing the reliability, durability and effectiveness of training and protective objects exposed to missile shells, reducing the complexity and material consumption of their manufacture, as well as ensuring the protection of persons participating in firing from damage by secondary fragments.

Сущность изобретения заключается в том, что пулепоглощающая антирикошетная зашита создана из одного материала (конструкционного фибропенобетона), обладающего высокой вязкостью разрушения. Дисперсная синтетическая арматура, расположенная в межпоровых перегородках бетонного материала и связанная с ним силами поверхностного сцепления, за счет своей высокой деформативности способствует рассеиванию энергии удара по объему твердой фазы фибропенобетона. Релаксация напряжений от ударной нагрузки позволяет гасить кинетическую энергию пули, попавшей в щит. Вязкость разрушения и пористая структура, характерная для фибропенобетонов, способствует снижению числа рикошетов и разделению пуль на осколки. При этом данный газонаполненный бетон изготавливается из широко распространенных сырьевых материалов, не трудоемок в изготовлении, а после исчерпания своих эксплуатационных свойств может утилизироваться с целью повторного использования. Стойкость к коррозии, био-коррозии и горению, отличает фибропенобетонную пулепоглощающую защиту от традиционных типов пулеулавливающей, броневой и антирикошетной защиты тиров. The essence of the invention lies in the fact that the bullet-absorbing anti-ricochet protection is created from one material (structural fiber-reinforced concrete) having a high fracture toughness. Dispersed synthetic reinforcement located in the inter-pore walls of concrete material and associated with it by forces of surface adhesion, due to its high deformability, contributes to the dispersion of impact energy over the volume of the solid phase of fiber-reinforced concrete. Stress relaxation from shock allows you to extinguish the kinetic energy of a bullet that has fallen into the shield. The fracture toughness and porous structure characteristic of fiber-reinforced concrete helps to reduce the number of rebounds and the separation of bullets into fragments. At the same time, this gas-filled concrete is made from widespread raw materials, it is not laborious to manufacture, and after exhausting its operational properties, it can be disposed of for reuse. Resistance to corrosion, bio-corrosion and combustion, distinguishes fiber-reinforced concrete bullet-absorbing protection from traditional types of bullet-absorbing, armor and anti-ricochet protection of shooting galleries.

Предложена сырьевая смесь для изготовления пулепоглощающего антирикошетного элемента (изделия) из фибропенобетона, включающая связующее вещество, мелкий заполнитель, пенообразователь, воду и дисперсную арматуру, отличающаяся тем, что при плотности смеси – 1100-1800 кг/м3, содержит волокна полиамида (длиной 40-55 мм и диаметром 10-25 мкм) или углеродные волокна (длиной 18-35 мм и диаметром 6-9 мкм), а также их сочетание – 1:0,2-0,8, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.: связующее – 100, мелкий заполнитель – 155-230, пенообразователь (поверхностно-активное вещество) – 0,1-0,8, дисперсная арматура – 1,1-9, вода – остальное. В качестве связующего используют портландцемент, или его разновидности марки не ниже 400, или строительный гипс марки не ниже Г6, или напрягающий цемент, или вяжущее низкой водопотребности. Сырьевая смесь в качестве мелкого заполнителя может содержать молотый или барханный песок, молотый керамический кирпичный бой и др. техногенные материалы рН которых ≤ 5, при модуле крупности <2.A raw material mixture is proposed for the manufacture of a bullet-absorbing anti-ricochet element (product) made of fiber-reinforced concrete, including a binder, fine aggregate, foaming agent, water and dispersed reinforcement, characterized in that when the mixture density is 1100-1800 kg / m 3 it contains polyamide fibers (length 40 -55 mm and a diameter of 10-25 microns) or carbon fibers (18-35 mm long and 6-9 microns in diameter), as well as their combination - 1: 0.2-0.8, in the following ratio of components, wt. including: binder - 100, fine aggregate - 155-230, foaming agent (surfactant) - 0.1-0.8, dispersed reinforcement - 1.1-9, water - the rest. Portland cement is used as a binder, or its brand varieties of at least 400, or building gypsum of a brand of at least G6, or tensile cement, or an astringent of low water demand. The raw material mixture as fine aggregate may contain ground or sand dune, ground ceramic brick bricks and other technogenic materials whose pH is ≤ 5, with a particle size modulus < 2.

Технический результат достигается тем, что при указанной массовой части мелкого заполнителя, снижаются усадочные деформации в твердеющем фибропенобетоне. Большие объемы связующего в смесях конструкционных пенобетонов высокой плотности (1100-1800 кг/м3) обуславливают заметные увеличения усадочных деформаций при твердении, что негативно сказывается на конечной прочности материала. Наличие заполнителя в мас.ч 155-230 относительно 100 мас.ч. связующего, обеспечивает снижение усадки на 5-17% относительно результатов применения известного состава сырьевой смеси. При этом, увеличение заполнителя в мас. ч. более 230 , приводит к заметному обратно пропорциональному снижению прочности бетона на сжатие. Данные условия и определяют предлагаемый диапазон доли мелкого заполнителя.The technical result is achieved by the fact that with the specified mass part of the fine aggregate, shrinkage in the hardening fiber-reinforced concrete is reduced. Large volumes of binder in mixtures of high density structural foam concrete (1100-1800 kg / m 3 ) cause significant increase in shrinkage deformation during hardening, which negatively affects the final strength of the material. The presence of aggregate in parts by weight of 155-230 relative to 100 parts by weight binder, reduces shrinkage by 5-17% relative to the results of applying the known composition of the raw mix. At the same time, an increase in aggregate in wt. including more than 230, leads to a noticeable inversely proportional decrease in the compressive strength of concrete. These conditions determine the proposed range of the share of fine aggregate.

Наличие волокон, хаотично расположенных в межпоровых перегородках ячеистых материалов, позволяет использовать для их производства минеральные и органические связующие вещества, различные мелкие заполнители с диапазоном дисперсности от 50 до 50000 см2/г и pH<5, любые пенообразователи. Предлагаемое разнообразие видов связующего и заполнителя, позволяет расширить сырьевую базу для изготовления ячеистых материалов, что даст возможность производства ячеистых бетонов в широком диапазоне физико-механических свойств. Возможности управления заданными свойствами фибропенобетона расширяют диапазон применения пулеулавливающей облицовки при использовании различного вооружения. The presence of fibers randomly located in the inter-pore partitions of cellular materials allows the use of mineral and organic binders, various fine aggregates with a dispersion range of 50 to 50,000 cm2 / g and pH < 5, and any foaming agents for their production. The proposed variety of types of binder and aggregate allows us to expand the raw material base for the manufacture of cellular materials, which will make it possible to produce cellular concrete in a wide range of physical and mechanical properties. The ability to control the specified properties of fiber-reinforced concrete expand the range of application of bullet-proof cladding when using various weapons.

При указанной вещественной природе и геометрических параметрах армирующих волокон, достигается максимальное эффективное использование дисперсной арматуры в конструкционном фибропенобетоне. Применение полиамидного волокна позволяет в значительной мере изменить характер разрушения материала на упруго-пластический, а также существенно повысить вязкость разрушения фибропенобетона, в сравнении с другими химическими волокнами (полипропиленовые, полиэфирные, полиакрилонитрильные и т.д.), за счет сочетания достаточной предельной деформативности (≈15%), низкой истираемости и высоким модулем Юнга. При увеличении длины армирующих полиамидных волокон до диапазона 40-55 мм, обеспечивается наиболее эффективное их сцепление с бетоном в межпоровых перегородках, больший объем бетона участвует в работе при сопротивлении растягивающей нагрузке, а также заметно повышается скорость набора пластической прочности смеси (7), благодаря пропорциональному увеличению дзета-потенциала на поверхности волокна. Данные значения длин волокон являются предельными, при которых еще можно избежать значительного комкования при перемешивании. With the indicated material nature and geometric parameters of the reinforcing fibers, the maximum efficient use of dispersed reinforcement in structural fiber concrete is achieved. The use of polyamide fiber allows you to significantly change the nature of the destruction of the material on the elastic-plastic, as well as significantly increase the fracture toughness of fibropenobeton, in comparison with other chemical fibers (polypropylene, polyester, polyacrylonitrile, etc.), due to the combination of sufficient ultimate deformability ( ≈15%), low abrasion and high Young's modulus. With an increase in the length of reinforcing polyamide fibers to a range of 40-55 mm, their most effective adhesion to concrete in inter-pore walls is ensured, a larger volume of concrete is involved in work with resistance to tensile load, and the rate of plastic strength gain of the mixture noticeably increases (7), due to the proportional an increase in the zeta potential on the surface of the fiber. These fiber lengths are limiting at which significant clumping can still be avoided with stirring.

Использование углеродного волокна, в свою очередь, наиболее эффективно повышает прочность на растяжение и трещиностойкость, что является важным критерием при сопротивлении ударно-импульсным нагрузкам. Данный факт обусловлен тем, что модуль упругости данных волокон на порядок больше модуля упругости ячеистого материала, а деформативность крайне низкая. При указанной длине углеродного волокна (18-35 мм) удается компенсировать свойства низкой гибкости (длина волокна менее 18 мм) и высокой ломкости (длина волокна более 35 мм) при перемешивании, одновременно позволяя наиболее эффективно использовать данное армирующее волокно без нарушения макроструктуры материала. The use of carbon fiber, in turn, most effectively increases tensile strength and fracture toughness, which is an important criterion for resistance to impulse loads. This fact is due to the fact that the elastic modulus of these fibers is an order of magnitude greater than the elastic modulus of the cellular material, and the deformability is extremely low. With the specified length of the carbon fiber (18-35 mm), it is possible to compensate for the properties of low flexibility (fiber length less than 18 mm) and high fragility (fiber length more than 35 mm) with stirring, while allowing this reinforcing fiber to be used most effectively without breaking the macrostructure of the material.

Предлагаемое применение дисперсной арматуры меньшего диаметра (dугл.вол. <9мкм, dполиам.вол. <25мкм) обусловлено тем, что диаметр волокна обратно пропорционален электрокинетическому потенциалу на его поверхности. Достижение высоких значений ζ-потенциала позволяет ускорить набор пластической прочности фибропенобетонной смеси (8), а также обеспечить лучшее сцепление волокна с бетоном. Помимо этого, снижение диаметра армирующего волокна уменьшает вероятность разрушения стенок пленок ПАВ и нарушения распределения газовой фазы. The proposed application of dispersed reinforcement of a smaller diameter (d ang. Wave. < 9 μm, d polyam.vol. < 25 μm) is due to the fact that the diameter of the fiber is inversely proportional to the electrokinetic potential on its surface. Achieving high values of the ζ potential allows accelerating the set of plastic strength of the fiber-concrete mixture (8), as well as providing better adhesion of the fiber to concrete. In addition, reducing the diameter of the reinforcing fiber reduces the likelihood of destruction of the walls of the surfactant films and the violation of the distribution of the gas phase.

Описанное полиармирование дисперсной арматурой (полиамидным и углеродным волокном в отношении 1:0,2-0,8), заметно увеличивает вязкость разрушения, трещиностойкость, прочность на изгиб и сопротивление ударно-импульсным нагрузкам фибропенобетона. Совместный эффект высокой прочности на разрыв и низкой растяжимости углеродного волокна, а также более высокой деформативности при разрыве и большей протяженности полиамидного волокна, позволяет достичь повышенных показателей прочностных свойств, в сравнении с применением синтетических армирующих волокон по отдельности.The described polyarmation of dispersed reinforcement (polyamide and carbon fiber in a ratio of 1: 0.2-0.8), significantly increases the fracture toughness, crack resistance, bending strength and resistance to shock-impulse loads of fiber-reinforced concrete. The combined effect of high tensile strength and low tensile carbon fiber, as well as higher deformability at break and a greater length of the polyamide fiber, allows to achieve increased strength properties, in comparison with the use of synthetic reinforcing fibers separately.

Указанные выше соотношения содержания компонентов заявляемой сырьевой смеси для изготовления пулепоглощающих антирикошетных элементов (изделий) из фибропенобетона, а также предлагаемые диапазоны плотностей (1100-1800 кг/м3) фибропеносмеси, получены авторами настоящего изобретения опытным путем. При выходе содержания компонентов за указанные диапазоны соотношений компонентов или значений плотности смеси, декларированный технический результат не достигается. The above ratios of the content of the components of the inventive raw material mixture for the manufacture of bullet-absorbing anti-ricochet elements (products) from fiber concrete, as well as the proposed density ranges (1100-1800 kg / m 3 ) of the fiber mixture, obtained by the authors of the present invention empirically. When the content of the components goes beyond the indicated ranges of component ratios or mixture density values, the declared technical result is not achieved.

Изготовления пулепоглощающих антирикошетных элементов из фибропенобетонной смеси меньше 1100 кг/м3 не позволяет достичь прочностных свойств затвердевшего бетона, при которых полученный армированный газонаполненный бетон будет останавливать метаемые элементы (с кинетической энергией менее 3500 Дж) на глубине до 220 мм. В свою очередь, изготовление пулепоглощающих фибропенобетонных элементов из смеси плотностью выше 1800 кг/м3, обуславливает наличие крайне низкой пористости затвердевшего ячеистого бетона, что приводит к уменьшению допустимого угла обстрела пулепоглощающих фибропенобетонных конструкций, при котором не будут рикошетировать метаемые элементы. Диапазоны массовой части дисперсного армирования обусловлены тем, что при меньших значениях эффект армирования не наблюдается, а при превышении количества, достигается предел насыщения смеси дисперсной арматурой, при которых образуются большие кластеры скомканных волокон и неплотных областей. При этом указанные диапазоны пенообразователя (ПАВ) позволяют достичь плотности смеси 1100-1800 кг/м3 путем варьирования соотношением “ПАВ: Вода, свободная до образования пенной структуры”. Примеры предлагаемой сырьевой смеси приведены в таблице.The manufacture of bullet-absorbing anti-ricocheting elements from a fiber-concrete mixture of less than 1100 kg / m 3 does not allow to achieve the strength properties of hardened concrete, in which the resulting reinforced gas-filled concrete will stop the missile elements (with kinetic energy less than 3500 J) at a depth of 220 mm. In turn, the manufacture of bullet-absorbing fiber-reinforced concrete elements from a mixture with a density higher than 1800 kg / m 3 causes the presence of extremely low porosity of the hardened cellular concrete, which leads to a decrease in the permissible angle of fire of bullet-absorbing fiber-reinforced concrete structures, at which missile elements will not ricochet. The ranges of the mass part of dispersed reinforcement are due to the fact that, at lower values, the reinforcement effect is not observed, and when the quantity is exceeded, the saturation limit of the mixture with dispersed reinforcement is achieved, at which large clusters of crumpled fibers and loose regions are formed. Moreover, the specified ranges of the foaming agent (surfactant) can achieve a density of the mixture 1100-1800 kg / m 3 by varying the ratio of "surfactant: Water, free until the formation of a foam structure". Examples of the proposed raw mix are shown in the table.

ТаблицаTable

Компоненты смесиMixture components Образец 1Sample 1 Образец 2Sample 2 Образец 3Sample 3 Связующее, кгBinder, kg ПЦ 500 /
450
HR 500 /
450
НЦ /
480
SC /
480
ШПЦ 500 /
530
ШПЦ 500 /
530
Заполнитель, кгAggregate, kg Песок/
720
Sand/
720
Гранитная крошка /
864
Granite crumb /
864
Дробленый керамзит/
1170
Crushed expanded clay /
1170
Пенообразователь, лFrother, l МАКСПЕН /
2,17
MAXPEN /
2.17
Ареком-4 /
2,07
Arecom-4 /
2.07
МАКСПЕН /
2,10
MAXPEN /
2.10
Дисперсная арматура, кгDispersion fittings, kg Полиамидное волокно, длина – 40 мм, диаметр – 15 мкм /
24,57
Polyamide fiber, length - 40 mm, diameter - 15 μm /
24.57
Углеродное волокно, длина – 25 мм, диаметр – 8 мкм /
30,9
Carbon fiber, length - 25 mm, diameter - 8 microns /
30.9
Сочетание полиамидных и углеродных волокон в соотношении 1:0,5 /
39,8
The combination of polyamide and carbon fibers in a ratio of 1: 0.5 /
39.8
Вода, лWater, l ОстальноеRest ОстальноеRest ОстальноеRest Плотность фибропенобетона, кг/м3 The density of fiber concrete, kg / m 3 12091209 14171417 17541754 Прочность бетона на сжатие, МПаThe compressive strength of concrete, MPa 7,02 7.02 8,588.58 10,7010.70 Прочность на изгиб, МПаBending Strength, MPa 4,19 4.19 5,27 5.27 6,356.35

Сущность изобретения в части способа приготовления сырьевой смеси для изготовления пулепоглощающего антирикошетного элемента (изделия) из фибропенобетона включает перемешивание в смесителе связующего вещества, заполнителя, пенообразователя, волокон и воды, при этом процесс состоит из нескольких этапов: The essence of the invention in terms of a method of preparing a raw mixture for the manufacture of a bullet-absorbing anti-ricochet element (product) from fiber concrete includes mixing a binder, aggregate, foaming agent, fibers and water in the mixer, the process consisting of several stages:

1-этап - первоочередное добавление воды в смеситель1-stage - the primary addition of water to the mixer

2-этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя2-stage - adding 1/3 of fine aggregate

3- этап - добавление связующего3- stage - adding a binder

4-этап - добавление ПАВ (поверхностно-активного вещества)4-stage - the addition of surfactants (surfactants)

5-этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя на 2,5 минуте перемешивания5-stage - adding 1/3 of fine aggregate at 2.5 minutes of mixing

6-этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя на 5 минуте перемешивания смеси.6-stage - adding 1/3 of fine aggregate at 5 minutes of mixing the mixture.

7-этап - хаотичное введение распушенного (разрыхленного) армирующего волокна и гомогенизацию смеси в течение 1-3 минут.7-stage - random introduction of fluffy (loosened) reinforcing fiber and homogenization of the mixture for 1-3 minutes.

Перемешивание компонентов без дисперсной арматуры происходит в течение 6 минут, а общее время перемешивания не менее 7 минут.Mixing of the components without dispersed reinforcement occurs within 6 minutes, and the total mixing time is at least 7 minutes.

Предлагаемый способ приготовления сырьевой смеси обусловлен целью исключения, в ходе гомогенизации компонентов, значительных нарушений в равномерности распределения газовой фазы и комкования введенной дисперсной арматуры. Армирующие волокна, вводимые в смесь, являются ее важнейшим структурообразующим компонентом и регламентируют в пространстве взаиморасположение частиц, составляющих межпоровые перегородки ячеистых материалов. В свою очередь, распределение газовой фазы, а также возможная ее коалесценция или выведение из смеси, обуславливает наличие или отсутствие дефектов в структуре межпоровых перегородок затвердевшего бетона, появление в них трещин и областей со сниженными прочностными свойствами. Данные факторы напрямую связаны с надежностью использования пулепоглощающих щитов из фибропенобетона, поскольку возможные локальные нарушения макроструктуры и области сниженной прочности в бетонной матрице, могут привести к преждевременному разрушению в местах попадания метаемого элемента и появлению угрозы безопасности при дальнейшей эксплуатации пулепоглощающего щита.The proposed method for preparing the raw mixture is due to the purpose of eliminating, during the homogenization of the components, significant violations in the uniform distribution of the gas phase and clumping of the introduced dispersed reinforcement. Reinforcing fibers introduced into the mixture are its most important structure-forming component and regulate in space the relative position of the particles that make up the inter-pore walls of cellular materials. In turn, the distribution of the gas phase, as well as its possible coalescence or removal from the mixture, determines the presence or absence of defects in the structure of the inter-pore walls of the hardened concrete, the appearance of cracks and areas with reduced strength properties in them. These factors are directly related to the reliability of the use of bullet-absorbing boards made of fiber-reinforced concrete, since possible local violations of the macrostructure and areas of reduced strength in the concrete matrix can lead to premature destruction in places where the projectile is hit and there is a safety risk during the further operation of the bullet-proof shield.

Указанное порциальное добавление песка, разделенное на временные промежутки, позволяет лучше сохранять дисперсную газовую фазу и дает возможность смеси легче выйти на заданную среднюю плотность. При таком способе, песок быстрее перемешивается в однородную массу с другими ингредиентами, а также адсорбирует меньше влаги в ходе процесса приготовления, что позволяет снизить колебания упругости пленок ПАВ на границе газовой фазы.The specified partial addition of sand, divided into time intervals, allows you to better maintain the dispersed gas phase and makes it easier for the mixture to reach a given average density. With this method, sand is quickly mixed into a homogeneous mass with other ingredients, and also adsorbs less moisture during the preparation process, which reduces the fluctuations in the elasticity of surfactant films at the gas phase boundary.

Предлагаемая продолжительность гомогенизации компонентов не армированной смеси в течение 6 минут, обусловлена тем, что указанная длительность перемешивания обеспечивает требуемый практикой уровень дисперсности газовой фазы и максимально возможную для данной рецептуры, упругость пленок ПАВ, что подтверждается прекращением процесса воздухововлечения и стабилизацией параметров плотности бетонной смеси. The proposed duration of homogenization of the components of the unreinforced mixture for 6 minutes is due to the fact that the specified mixing duration provides the required level of dispersion of the gas phase and the maximum possible elasticity of the surfactant films for this formulation, which is confirmed by the termination of the air entrainment process and stabilization of the density parameters of the concrete mixture.

Вместе с тем, при указанном временном ограничении перемешивания пенобетонной смеси после добавления дисперсной арматуры (оптимально - 1,5 минуты), достигается наименьшая вероятность комкования и слипания не разделенных пучков волокон. Данное условие особенно важно соблюдать при использовании протяженных волокон длиной более 40 мм. После 3 минут перемешивания смеси с введенным армирующим волокном, количество образований из скомкавшихся волокон растет экспоненциально.At the same time, with the indicated time limit for mixing the foam concrete mixture after adding dispersed reinforcement (optimally 1.5 minutes), the smallest probability of clumping and sticking of undivided fiber bundles is achieved. This condition is especially important when using extended fibers longer than 40 mm. After 3 minutes of mixing the mixture with the reinforcing fiber introduced, the amount of formation of crumpled fibers grows exponentially.

Применение разрыхления дисперсной арматуры перед введением ее в смесь, позволяет снизить количество кластеров из слипшихся волокон, которые в ходе перемешивания не распределились в смеси, а остались в том же состоянии плотных пучков. Распушение предполагается производить ручным способом, расщипыванием или аэродинамическим способом.The use of loosening of dispersed reinforcement before introducing it into the mixture allows one to reduce the number of clusters of sticky fibers, which during mixing were not distributed in the mixture, but remained in the same state of dense beams. Fluffing is supposed to be done manually, by plucking or aerodynamically.

Достижение управляемости начальных свойств фибропеносмеси обеспечивается еще благодаря тому, что плотность смеси предлагается подбирать заранее экспериментально, на основе варьирования соотношений “ПАВ: Вода, свободная до образования пенной структуры” и “Вода: Цемент”. После определения соотношения компонентов, смесь готовят по представленному способу в соответствии с временными ограничениями, что позволяет сократить трудоемкость и время при массовом производстве. Achieving the manageability of the initial properties of the fibrobenosene is ensured by the fact that the density of the mixture is proposed to be selected experimentally in advance, based on varying the ratios “Surfactant: Water, free until the formation of a foam structure” and “Water: Cement”. After determining the ratio of the components, the mixture is prepared according to the presented method in accordance with time constraints, which reduces the complexity and time in mass production.

Ниже приведён пример реализации способа.The following is an example implementation of the method.

В работающий смеситель турбулентного типа (металлический цилиндр емкостью 250 л, оснащенный ротором с 2 типами винтов, вращающийся со скоростью 750 об/мин), последовательно вводят воду, 1/3 мелкого заполнителя, добавляют цемент и пенообразователь. Перемешивание продолжается в течение 2,5 минут, а затем вводится еще 1/3 мелкого заполнителя. После этого, процесс перемешивания длится еще 2,5 минуты, затем вводится оставшаяся 1/3 мелкого заполнителя и перемешивание продолжается в течение 1-2 минут. На последнем этапе, хаотично вводят разрыхленную (аэродинамическим способом) дисперсную арматуру и продолжают гомогенизацию смеси в течение 1,5 минут. После приготовления смеси, ее укладывают в заранее приготовленные формы и проштыковывают. Добавление всех компонентов смеси происходит без остановки смесителя. Время перемешивания компонентов после введения дисперсной арматуры не менее 1 мин и не более 3 мин. In a working turbulent type mixer (a metal cylinder with a capacity of 250 l, equipped with a rotor with 2 types of screws, rotating at a speed of 750 rpm), water, 1/3 of fine aggregate are successively introduced, cement and a foaming agent are added. Stirring is continued for 2.5 minutes, and then another 1/3 of the fine aggregate is introduced. After this, the mixing process lasts another 2.5 minutes, then the remaining 1/3 of the fine aggregate is introduced and mixing continues for 1-2 minutes. At the last stage, loosely dispersed reinforcement (aerodynamically) is introduced randomly and the mixture is homogenized for 1.5 minutes. After preparing the mixture, it is placed in pre-prepared forms and pierced. The addition of all components of the mixture occurs without stopping the mixer. The mixing time of the components after the introduction of dispersed reinforcement is not less than 1 min and not more than 3 min.

Сравнение однородности, а также физико-механических показателей фибропенобетонных смесей, демонстрирует, что предлагаемый способ приготовления снижает коэффициент вариации начальной пластической прочности смеси на ~37%, а коэффициент вариации плотности смеси на ~23%, в сравнении с известным способом приготовления. В свою очередь, это свидетельствует о достижении более равномерного распределения, как дисперсной арматуры, так и газовой фазы.A comparison of the homogeneity, as well as the physicomechanical parameters of the fiber-reinforced concrete mixtures, demonstrates that the proposed method of preparation reduces the coefficient of variation of the initial plastic strength of the mixture by ~ 37%, and the coefficient of variation of the density of the mixture by ~ 23%, compared with the known method of preparation. In turn, this indicates the achievement of a more uniform distribution of both dispersed reinforcement and the gas phase.

Авторами были проведены испытания с использованием стрелкового оружия над различными пулепоглощающими антирикошетными изделиями из предлагаемого фибопенобетона, приготовленного с помощью заявляемого способа и с использованием заявляемой сырьевой смеси, плотностью в равновесном состоянии - 1300 кг/м3, армированного полиамидными (ПА, длина-40 мм, диаметр-15 мкм) или углеродными (УВ, длина-20 мм, диаметр-8 мкм) волокнами (2,5% от массы твердых компонентов), а также сочетанием полиамидных и углеродных (ПА-УВ) волокон в соотношении 1:0,5, которые показали:The authors conducted tests using small arms on various bullet-absorbing anti-ricochet products from the proposed fibrous foam prepared using the proposed method and using the inventive raw material mixture, the density in the equilibrium state is 1300 kg / m 3 reinforced with polyamide (PA, length 40 mm, diameter-15 μm) or carbon (HC, length-20 mm, diameter-8 μm) fibers (2.5% by weight of solid components), as well as a combination of polyamide and carbon (PA-HC) fibers in a ratio of 1: 0, 5 which displays and:

- глубина проникновения однократного попадания пули от 18,5-мм охотничьего патрона, выпущенного из гладкоствольного ружья 12-го калибра (по ГОСТ 52212-2004 и ГОСТ 52348-2005) с расстояния 5 метров, составила: 30,5 мм для образцов с УВ, 35 мм для образцов с ПА, и 28 мм для образцов с ПА-УВ. Глубина измерялась до заднего края пули.- the depth of penetration of a single hit of a bullet from an 18.5 mm hunting cartridge fired from a 12-gauge smoothbore gun (according to GOST 52212-2004 and GOST 52348-2005) from a distance of 5 meters, amounted to: 30.5 mm for samples with HC , 35 mm for samples with PA, and 28 mm for samples with PA-HC. Depth was measured to the rear edge of the bullet.

- глубина проникновения 5 попаданий в одну точку (окружность диаметром 50 мм) пулей от 18,5-мм охотничьего патрона, выпущенного из гладкоствольного ружья 12-го калибра с расстояния 5 метров, составила: 76 мм для образцов с УВ, 83 мм для образцов с ПА, 71 мм для образцов с ПА-УВ. Глубина измерялась до заднего края пули.- the penetration depth of 5 hits at one point (a circle with a diameter of 50 mm) by a bullet from an 18.5 mm hunting cartridge fired from a 12-gauge smooth-bore gun from a distance of 5 meters was: 76 mm for samples with HC, 83 mm for samples with PA, 71 mm for samples with PA-HC. Depth was measured to the rear edge of the bullet.

- образцы выдерживают обстрел без потери кондиции, о чем свидетельствует отсутствие радиально направленных трещин на поверхности стенда после выстрелов. При этом, следы от попадания метаемых элементов остаются ровными и не крошатся.- the samples withstand shelling without loss of condition, as evidenced by the absence of radially directed cracks on the surface of the stand after the shots. At the same time, traces of hit by throwing elements remain smooth and do not crumble.

- пулепоглощающие антирикошетные элементы из фибропенобетона позволяют обеспечить отсутствие рикошетов и свинцовых брызг, при стрельбе цельными пулями из гладкоствольного ружья калибром 18,5 мм под углом до 60° от нормали с любых направлений, и более 70° от нормали с любых направлений при стрельбе из пистолетов, винтовок и другого нарезного оружия.- bullet-absorbing anti-ricocheting elements made of fiber-reinforced concrete allow to ensure the absence of ricochets and lead spray when firing with solid bullets from a smooth-bore gun with a caliber of 18.5 mm at an angle of up to 60 ° from the normal from any direction, and more than 70 ° from the normal from any direction when shooting from pistols , rifles and other rifled weapons.

Таким образом, стрелковые испытания предлагаемых пулепоглощающих антирикошетных элементов из фибропенобетона показали превосходящие результаты, в сравнение с известными материалами аналогичного назначения (SACON ρ0≈1400…1500 кг/м3) при меньших значениях плотности (1300 кг/м3). Thus, the shooting tests of the proposed bullet-absorbing anti-ricochet elements made of fiber-reinforced concrete showed superior results, in comparison with the known materials of a similar purpose (SACON ρ 0 ≈1400 ... 1500 kg / m 3 ) at lower density values (1300 kg / m 3 ).

Более эффективное использование дисперсного армирования, а также снижение дефектности макроструктуры (благодаря сниженной усадке, меньшей комковатости волокон, повышению равномерного распределения дисперсной газовой фазы, ускорение набора пластической прочности), позволяет повысить физико-механические свойства затвердевшего баллистического фибропенобетона, что дает возможность использовать меньшую плотность при достижении аналогичных результатов, а соответственно и снизить материалоемкость. Достижение меньшей дефектности структуры, в свою очередь, обеспечивает повышенную надежность при эксплуатации изделий броневой пулеулавливающей защиты, поскольку уменьшается вероятность появления зон сниженной прочности. Помимо этого, предлагаемый способ приготовления смеси, снижает трудоемкость процесса производства благодаря установленным временным ограничениям и снижению коэффициентов вариации пластической прочности и плотности смеси. В свою очередь, пониженная трудоемкость изготовления материала, позволяет производить пулепоглощающие антирикошетные элементы заводским и мобильным способом, т.е. прямо на месте проведения стрельб. Существует возможность восстанавливать изношенную в ходе тренировок поверхность изделия ремонтными составами.A more efficient use of dispersed reinforcement, as well as a decrease in the defect of the macrostructure (due to reduced shrinkage, less lumpiness of the fibers, an increase in the uniform distribution of the dispersed gas phase, acceleration of the set of plastic strength), allows to increase the physicomechanical properties of the hardened ballistic fiber-reinforced concrete, which makes it possible to use a lower density at achievement of similar results, and, accordingly, reduce material consumption. Achieving a lesser defective structure, in turn, provides increased reliability during operation of the armored bulletproof protection products, since the probability of the appearance of zones of reduced strength is reduced. In addition, the proposed method for preparing the mixture reduces the complexity of the production process due to established time constraints and lower coefficients of variation in plastic strength and density of the mixture. In turn, the reduced complexity of manufacturing the material allows the manufacture of bullet-absorbing anti-ricochet elements in a factory and mobile way, i.e. right at the shooting venue. There is an opportunity to restore the worn surface of the product during training with repair compounds.

Варьирование соотношения компонентов состава сырьевой смеси и размеров (в особенности толщины) сборных пулепоглощающих антирикошетных конструкционных элементов (изделий) из фибропенобетона, позволяет подстраиваться под конкретные условия защиты и тип вооружения. Полученная фибропенобетонная смесь для изготовления пулепоглащающего элемента, должна обладать плотностью находящейся в требуемом диапазоне для работы с оружием, использующим конкретный патрон с пулей, выпущенной с определенного расстояния, так, чтобы глубина погружения заднего края пули, из патрона направленного по нормали к поверхности пулепоглощающего антирикошетного конструкционного элемента (элемента из конструкционного фибропенобетона) достигшего проектного возраста, находилась в диапазоне 25 - 220 мм, измеренного от точки входа пули в пулепоглощающий элемент. Вследствие этого, изготавливаемые сборные изделия, из которых будет создаваться пулепоглащающая антирикошетная защита, должны по толщине быть не менее 220 мм.Varying the ratio of the components of the composition of the raw material mixture and the size (especially thickness) of prefabricated bullet-absorbing anti-ricochet structural elements (products) made of fiber-reinforced concrete, allows you to adapt to the specific conditions of protection and the type of weapon. The resulting fiber-reinforced concrete mixture for the manufacture of a bullet-absorbing element should have a density that is in the required range for working with weapons using a specific cartridge with a bullet fired from a certain distance, so that the immersion depth of the rear edge of the bullet from the cartridge directed normal to the surface of the bullet-absorbing anti-ricochet structural an element (an element from structural fiber-reinforced concrete) that has reached the design age, was in the range of 25 - 220 mm, measured from the point of entry a bullet in pulepogloschayuschy element. As a result, prefabricated products from which bulletproof anti-ricochet protection will be created must be at least 220 mm thick.

Наиболее оптимальным является изготовление изделий с наличием пазошпоночных соединений, которые имеют сдвиг лицевых и внутренних частей друг относительно друга, за счет чего осуществляется перекрытие межблочных зазоров. Подобная форма сборных элементов позволит без дополнительных трудозатрат транспортировать, собирать и демонтировать щиты, стены и иные конструкции (тренировочные деревни) необходимые для проведения стрельб. The most optimal is the manufacture of products with the presence of slotted key joints, which have a shift of the front and inner parts relative to each other, due to which the interblock gaps are overlapped. Such a form of prefabricated elements will allow transporting, assembling and dismantling shields, walls and other structures (training villages) necessary for firing without additional labor costs.

Источники информацииSources of information

1. В. Авдеев изд-во ДОСААФ, М., 1977. Тиры и стрельбища.1. V. Avdeev publishing house DOSAAF, M., 1977. Shooting ranges and shooting ranges.

2. US 3404887, F41J 1/12, 1968; US 3701532, F41J 1/12, 1972; US 5655775, F41J 1/12, 19972. US 3404887, F41J 1/12, 1968; US 3,701,532; F41J 1/12, 1972; US 5655775, F41J 1/12, 1997

3. А.с. (19) Ru (11) 2139486 (13) C1 (51), 6 F41 H 5/00 10.10.1999.3. A.S. (19) Ru (11) 2139486 (13) C1 (51), 6 F41 H 5/00 10/10/1999.

4. А.с. (19) Ru (11) 2100747 (13) C1 (51), 6 F41 H 1/02, F41 H 5/00, F41 H 5/04 12.27.1997.4. A.S. (19) Ru (11) 2100747 (13) C1 (51), 6 F41 H 1/02, F41 H 5/00, F41 H 5/04 12.27.1997.

5. A.с. (19) Ru (11) 2279032 (13) C2, 2004.5. A.s. (19) Ru (11) 2279032 (13) C2, 2004.

6. US 9121675B1, F41J 13/00, 01.09.2015.6. US 9121675B1, F41J 13/00, 09/01/2015.

7. Моргун Л.В, Вотрин Д.А. Управление скоростью фазового перехода в фибропенобетонных смесях с помощью длины армирующей фибры // Наука и Бизнес: Пути развития. 2018. №5. – С. 47-53.7. Morgun L.V., Votrin D.A. Controlling the rate of phase transition in fiber-reinforced concrete mixtures using the length of reinforcing fibers // Science and Business: Development Ways. 2018. No5. - S. 47-53.

8. Моргун Л.В, Вотрин Д.А., Моргун В.Н. Влияние диаметра дисперсной арматуры на скорость фазового перехода в фибропенобетонных смесях // Строительные Материалы. 2018. №11. – С. 27-31.8. Morgun L.V., Votrin D.A., Morgun V.N. The effect of the diameter of dispersed reinforcement on the phase transition rate in fiber-reinforced concrete mixtures // Building Materials. 2018. No. 11. - S. 27-31.

Claims (14)

1. Сырьевая смесь для изготовления пулепоглощающих антирикошетных элементов из фибропенобетона, включающая связующее вещество, мелкий заполнитель, пенообразователь, дисперсную арматуру и воду, отличающаяся тем, что в качестве связующего используется портландцемент, или его разновидности марки не ниже 400, или строительный гипс марки не ниже Г6, или напрягающий цемент, или вяжущее низкой водопотребности, а в качестве дисперсной арматуры используются полиамидные волокна длиной 40-55 мм и диаметром 25-10 мкм, и/или углеродные волокна длиной 18-35 мм и диаметром 9-6 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:1. The raw material mixture for the manufacture of bullet-absorbing anti-ricochet elements from fiber-reinforced concrete, comprising a binder, a fine aggregate, a foaming agent, dispersed reinforcement and water, characterized in that Portland cement is used as a binder, or its varieties of brand no lower than 400, or building gypsum of brand no lower G6, or tensile cement, or a binder of low water demand, and polyamide fibers 40-55 mm long and 25-10 microns in diameter and / or carbon fibers 18-35 m long are used as dispersed reinforcement and a diameter of 9-6 microns with the following component ratio, mass parts .: СвязующееBinder 100100 Заполнитель мелкийSmall aggregate 155-230155-230 ПенообразовательFoaming agent 0,1-0,80.1-0.8 Дисперсная арматураDispersion fittings 1,1-91,1-9 ВодаWater Остальное,Rest,
таким образом, что плотность получаемой смеси находится в диапазоне 1100-1800 кг/м3.so that the density of the resulting mixture is in the range of 1100-1800 kg / m 3 . 2. Сырьевая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве дисперсной арматуры используется сочетание полиамидных и углеродных волокон в соотношении - 1:0,2-0,8.2. The raw material mixture according to claim 1, characterized in that a combination of polyamide and carbon fibers in a ratio of 1: 0.2-0.8 is used as dispersed reinforcement. 3. Сырьевая смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве мелкого заполнителя используется молотый или барханный песок, молотый керамический кирпичный бой и др. техногенные материалы, рН которых ≤5, при модуле крупности <2.3. The raw material mixture according to claim 1, characterized in that ground or sand dune, ground ceramic brick bricks and other technogenic materials, pH <5, with a particle size modulus <2 are used as fine aggregate. 4. Способ приготовления сырьевой смеси для изготовления пулепоглощающего антирикошетного элемента из фибропенобетона, включающий перемешивание в смесителе связующего вещества, заполнителя, пенообразователя, дисперсной арматуры и воды, при этом дисперсную арматуру перед введением разрыхляют, а процесс приготовления имеет временные рамки и состоит из нескольких этапов:4. A method of preparing a raw mix for the manufacture of a bullet-absorbing anti-ricochet element from fiber concrete, comprising mixing a binder, aggregate, foaming agent, dispersed reinforcement and water in the mixer, while the dispersed reinforcement is loosened before introduction, and the cooking process has a time frame and consists of several stages: 1 - этап - первоочередное добавление воды в смеситель;1 - stage - the primary addition of water to the mixer; 2 - этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя;2 - stage - adding 1/3 of fine aggregate; 3 - этап - добавление связующего;3 - stage - adding a binder; 4 - этап - добавление пенообразователя;4 - stage - adding a foaming agent; 5 - этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя на 2,5 минуте перемешивания;5 - stage - adding 1/3 of fine aggregate at 2.5 minutes of mixing; 6 - этап -добавление 1/3 мелкого заполнителя на 5 минуте перемешивания смеси;6 - stage - adding 1/3 of fine aggregate at 5 minutes of mixing the mixture; 7 - этап - хаотичное введение разрыхленной дисперсной арматуры и перемешивание смеси в течение 1-3 минут;7 - stage - chaotic introduction of loose dispersed reinforcement and mixing the mixture for 1-3 minutes; причем общее время перемешивания не менее 7 минут. with a total mixing time of at least 7 minutes.
RU2019123457A 2019-07-25 2019-07-25 Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production RU2714541C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123457A RU2714541C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019123457A RU2714541C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714541C1 true RU2714541C1 (en) 2020-02-18

Family

ID=69625809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123457A RU2714541C1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2714541C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131293A1 (en) 2021-11-29 2023-06-01 Solexperts Ag Impact body and bullet trap
RU2800176C1 (en) * 2023-03-01 2023-07-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Cellular fibre foam concrete mix

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7571912B2 (en) * 2002-12-02 2009-08-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Bullet trapping medium, system for employing said medium and method of use of said medium
RU103610U1 (en) * 2010-11-08 2011-04-20 Илья Владимирович Захаров Dust collector
US9121675B1 (en) * 2014-11-18 2015-09-01 360° Ballistics, LLC Barrier for absorbing live fire ammunition and uses thereof
US9790703B1 (en) * 2016-08-16 2017-10-17 Go Team CCR LLC Methods of utilizing coal combustion residuals and structures constructed using such coal combustion residuals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7571912B2 (en) * 2002-12-02 2009-08-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Bullet trapping medium, system for employing said medium and method of use of said medium
RU103610U1 (en) * 2010-11-08 2011-04-20 Илья Владимирович Захаров Dust collector
US9121675B1 (en) * 2014-11-18 2015-09-01 360° Ballistics, LLC Barrier for absorbing live fire ammunition and uses thereof
US9790703B1 (en) * 2016-08-16 2017-10-17 Go Team CCR LLC Methods of utilizing coal combustion residuals and structures constructed using such coal combustion residuals

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131293A1 (en) 2021-11-29 2023-06-01 Solexperts Ag Impact body and bullet trap
RU2800176C1 (en) * 2023-03-01 2023-07-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) Cellular fibre foam concrete mix
RU2803561C1 (en) * 2023-03-09 2023-09-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Raw mix for the production of fiber foam concrete

Similar Documents

Publication Publication Date Title
USRE49315E1 (en) Barrier for absorbing live fire ammunition and uses thereof
US11435169B2 (en) Barrier for absorbing very high power bullets and uses thereof
US8043982B2 (en) Basalt particle-containing compositions and articles for protective coatings and ballistic shield mats/tiles/protective building components
US11505940B2 (en) Bullet resistant wall system
JPS63310777A (en) Chemically bonded ceramic armor material
RU2714541C1 (en) Bullet-absorbing material (fibrous foam concrete) and method for its production
US11892273B2 (en) Barrier for absorbing very high power bullets and uses thereof
Jamnam et al. Steel fiber reinforced concrete panels subjected to impact projectiles with different caliber sizes and muzzle energies
KR20120014194A (en) Composite materials and applications thereof
US6446974B1 (en) Durable system for controlling the disposition of expended munitions fired at a target positioned close to the shooter
CN112012548A (en) Concrete penetration-resistant structure and preparation method thereof
US2381779A (en) Protection device against aerial and other bombardment
Fornůsek et al. The Influence of Different Fibres Ratio in the Cementitious Composite on Ballistic Resistance
WO2017223209A1 (en) Barrier for absorbing live fire ammunition and uses thereof
US12006682B2 (en) Bullet resistant wall system
Altun et al. Experimental investigation of reinforced concrete beams with and without steel fiber under explosive loading
Katzer et al. Anti‐terrorist concrete shields absorbing projectiles with no ricochets.
Naus et al. Ballistic Tests of Fibrous Concrete: Dome and Plate Specimens
US11598612B2 (en) Ballistic fiberglass mold
KR102630493B1 (en) Protection wall equipped with bulletproof panel and bulletproof panel
Королько et al. Nanomodified rapid hardening concretes reinforced with dispersed basaltic fibers
Fabian et al. Use of shock-absorbing concrete (SACON) as an environmentally compatible bullet-trapping medium on small-arms training ranges
US11168488B2 (en) Mechanically activated cementitious composite for stopping the impact of firearms
EP0305256A1 (en) Bullet-proof concrete and constructions made of this concrete
FR2637585A2 (en) Concrete for bulletproof protection and structures thus produced