CZ2018452A3 - Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení - Google Patents

Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení Download PDF

Info

Publication number
CZ2018452A3
CZ2018452A3 CZ2018-452A CZ2018452A CZ2018452A3 CZ 2018452 A3 CZ2018452 A3 CZ 2018452A3 CZ 2018452 A CZ2018452 A CZ 2018452A CZ 2018452 A3 CZ2018452 A3 CZ 2018452A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
cement
sand
load response
components
Prior art date
Application number
CZ2018-452A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ309428B6 (cs
Inventor
Bohdan Nešpor
Martin NejedlĂ­k
Original Assignee
Výzkumný ústav stavebních hmot,a.s.
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 Výzkumný ústav stavebních hmot,a.s. filed Critical Výzkumný ústav stavebních hmot,a.s.
Priority to CZ2018-452A priority Critical patent/CZ309428B6/cs
Publication of CZ2018452A3 publication Critical patent/CZ2018452A3/cs
Publication of CZ309428B6 publication Critical patent/CZ309428B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/42Glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/38Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/48Metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B32/00Artificial stone not provided for in other groups of this subclass
    • C04B32/02Artificial stone not provided for in other groups of this subclass with reinforcements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Popisuje se suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, která je tvořena 45 až 50 % hmotn. cementu, 35 až 40 % hmotn. písku, 2 až 4 % hmotn. křemičitého plniva, 0,5 až 1,5 % hmotn. skelné výztuže, 1 až 3 % hmotn. uhlíkového vlákna, 5 až 7 % hmotn. mikromletého grafitu, 0,03 až 0,07 % hmotn. methylcelulózy, 3 až 5 % hmotn. kovových složek (piliny/špóny). A dále také suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, která je tvořena 15 až 20 % hmotn. cementu, 22 až 28 % hmotn. písku, 22 až 28 % hmotn. čedičového filleru, 22 až 28 % hmotn. čedičového kameniva, 2 až 3 % hmotn. křemičitého plniva, 5 až 6 % hmotn. ocelových drátků a také suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, která je tvořena 36 až 45 % hmotn. cementu, 17 až 26 % hmotn. písku, 5 až 9 % hmotn. křemičitého plniva, 26 až 32 % hmotn. ocelových drátků.

Description

CZ 2018 - 452 A3
Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení
Oblast techniky
Technické řešení se týká směsi na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení.
Dosavadní stav techniky
V současné době se využívají vodivé betony pro detekci stavu napjatosti ve stavebních prvcích. Do cementových kompozitu již byly úspěšně zakomponovány vodivé složky na bázi uhlíku, jako jsou uhlíková vlákna, uhlíkové nantorubičky a saze. Takto připravené materiály mají vysokou detekční schopnost, nicméně tyto složky mohou také zlepšovat mechanické a trvanlivostní vlastnosti.
Patent CZ 303 207 uvádí směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy při mechanickém namáhání. Rovněž popisuje způsob měření odezvy při mechanickém namáhání (např. tahem, tlakem) pomocí tenzometrů připravených z této směsi. Materiálem je cement, písek, skleněné vlákno, uhlíkové částice a uhlíková vlákna, popř. tkané uhlíkové textilie.
Patent US 5817944 uvádí způsob snímání zatížení betonových prvků sledováním otevírání a zavírání prasklin v materiálu. Materiálem je cement a methylcelulosa, cement a latex nebo betonový mix a methylcelulosa. K tomu jsou do materiálu přidávána krátká elektricky vodivá vlákna a měří se elektrický odpor, který se při otevření praskliny zvýší. Při zatížení se vlákna povytahují a dochází tím ke snížení elektrické impedance (rezistivity).
Převážná většina řešení se netýká oblasti detekce porušení struktury kompozitu po výbuchu nebo zásahu projektilem. Předložené technické řešení si klade za úkol vytvořit elektricky vodivý segment protivýbuchových a balisticky odolných bariér, který v součinnosti s monitorovacím systémem umožní detekovat stavy napjatosti nebo porušení vlastní struktury materiálu vlivem působení výbušnin, dopadajících střel nebo jejich fragmentů.
Podstata vynálezu
Předmětem předloženého technického řešení je směs na bázi vodivé cementové matrice ke zhotovení segmentu protivýbuchových a balisticky odolných bariér s funkcí detekce porušení.
Cementové kompozity se vlivem vnitřní vlhkosti chovají jako tuhé roztoky. Při měření jejich elektrického odporu (stejnosměrným proudem) dochází k chemickým reakcím na zakomponovaných měděných elektrodách. Z důvodu minimalizace koroze elektrod je pro měření elektrických vlastností vodivých kompozitů použit střídavý proud. Odpor kladený střídavému proudu je vyjádřen impedancí (respektive pouze reálnou složku impedance). Impedance se měří připojeným impedančním analyzátorem během kladné půlvlny buzeného střídavého napětí 1 V při frekvenci 1 kHz.
Specifické elektrické vlastnosti zamýšleného kompozitu jsou podmíněny přítomností vodivých složek. Směs na bázi cementu podle předloženého technického řešení a vodivé detekční kompozity zní připravené jsou vhodné zejména pro měření odezvy při vysokorychlostním dynamickém balistickém zatěžování. Při destruktivním dopadu projektilu dochází ke zmenšení účinného průřezu, a tím ke zvýšení impedance (snížení vodivosti). Při nedestruktivním dopadu projektilu dochází ke stlačení detekčního segmentu, a tím i ke snížení jeho impedance (zvýšení vodivosti).
- 1 CZ 2018 - 452 A3
Vytvoření vodivého řetězce v celém objemu materiálu je docíleno uhlíkovými i kovovými materiály, které ve vhodně zvoleném dávkování umožňují snímání napětí.
Předmětem předloženého technického řešení je hybridní kompozit obsahující 45 až 50 % hmota, cementu, 35 až 40 % hmota, písku, 2 až 4 % hmota, křemičitého plniva, 0,5 až 1,5 % hmota, skelné výztuže, 1 až 3 % hmota, uhlíkového vlákna, 5 až 7 % hmota, mikromletého grafitu, 0,03 až 0,07 % hmota, methylcelulózy, 3 až 5 % hmota, kovových složek (piliny/špóny), a dále obsahující alespoň dvě elektrody zalité v dílci.
Předmětem předloženého technického řešení je dále drátkobetonový kompozit obsahující 15 až 20 % hmota, cementu, 22 až 28 % hmota, písku, 22 až 28 % hmota, čedičového filleru, 22 až 28 % hmota, čedičového kameniva, 2 až 3 % hmota, křemičitého plniva, 5 až 6 % hmota, ocelových drátků, a dále obsahující alespoň dvě elektrody zalité v dílci.
Předmětem předloženého technického řešení je dále řídkou směsí prolévaný drátkobeton s extrémně vysokým obsahem ocelových vláken obsahující 36 až 45 % hmota, cementu, 17 až 26 % hmota, písku, 5 až 9 % hmota, křemičitého plniva, 26 až 32 % hmota, ocelových drátků, a dále obsahující alespoň dvě elektrody zalité v dílci.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Příprava hybridního vláknobetonu (HFRC)
Byla připravena hybridní vláknobetonová směs o následujícím složení:
Portlandský cement Křemičitý písek Křemičité plnivo Mikromletý grafit Kovové složky (piliny/špóny) Methylcelulóza Skelné vlákno Uhlíkové vlákno
47% 37% 2,95 % 6% 4% 0,05 % 1 % 2%
Postup přípravy:
1. Do čisté míchací nádoby se nejdříve nasype odvážené množství cementu, písku a křemičitého mikroplniva. Míchačka se uvede do chodu a za stálého míchání se složky homogenizují po dobu 2 minut.
2. Do směsi se rychle naleje voda (vodní součinitel 0,7) s obsahem superplastifikátoru a míchá se cca 4 minuty, dokud nevznikne tekutá směs.
3. Poté se přidá odvážené množství kovových složek a míchá se 3 minuty.
4. Dále se přidá dané množství mikromletého grafitu směs se následně míchá po dobu 3-5 minut.
5. Dále se za chodu míchačky ručně rovnoměrně přidává odvážené množství uhlíkového vlákna, a to po dobu 3 minut.
6. Nakonec se za chodu míchačky ručně rovnoměrně přidává odvážené množství skleněného vlákna, a to po dobu cca 1-2 minuty.
7. Z této směsi byl připraven dílec o síle 20 mm a délce stran 500 mm s vloženými měděnými elektrodami (plošný nebo kruhový průřez) v polovině výšky dílce.
-2CZ 2018 - 452 A3
Příklad 2: Příprava drátkobetonu (SFRC)
Byl připraven drátkobeton o následujícím složení:
Portlandský cement Křemičitý písek Čedičový filer 0-0,5 mm Čedičové kamenivo 1-2 mm Křemičité plnivo Ocelové drátky
17% 25% 25% 25% 2% 6%
Postup přípravy:
1. Do čisté míchací nádoby se nejdříve nasype odvážené množství cementu, písku a křemičitého mikroplniva. Míchačka se uvede do chodu a za stálého míchání se složky homogenizují po dobu 2 minut.
2. Poté se pňdá odvážené množství čedičových složek a složky se dále homogenizují po dobu 3 minut.
3. Za chodu míchačky ručně rovnoměrně přidává odvážené množství ocelových drátků, a mísí se po dobu cca 2-3 minut.
4. Nakonec se do směsi se rychle naleje voda (vodní součinitel 0,5) s obsahem superplastifikátoru a míchá se cca 4-6 minut.
5. Poté se přidá odvážené množství kovových složek a míchá se 3 minuty.
6. Z této směsi byl připraven dílec o síle 20 mm a délce stran 500 mm s vloženými měděnými elektrodami (plošný nebo kruhový průřez) v polovině výšky dílce.
Příklad 3: Příprava prolévaného hustě vyztuženého drátkobetonu (SIFCON)
Byl připraven prolévaný hustě vyztužený drátkobeton o následujícím složení:
Portlandský cement Křemičitý písek Křemičité plnivo Ocelové drátky
40% 23 % 7% 30%
Postup přípravy:
1. Do připravené formy (500x500x20 mm) bylo vloženo odvážené množství ocelových drátků tak, aby drátky rovnoměrně vyplnily celý obsah formy. V polovině výšky formy se vloží měděné elektrody (plošný nebo kruhový průřez).
2. Do míchací nádoby se nalilo 80 % vody (vodní součinitel 0,38) s obsahem superplastifikátoru a míchalo se cca 1-2 minuty.
3. Postupně se přidával cement, křemičité mikroplnivo a písek za průběžného dořeďování zbývající vodou, tak aby směs byla schopna prolévat vložené drátky ve formě).
4. Připravenou směsí se nakonec prolévaly drátky ve formě.
Po třítýdenní zrání byly desky opatřeny ochranným epoxidovým nátěrem.
-3 CZ 2018 - 452 A3
Byla testována odezva impedance při destruktivním a nedestruktivním balistickém zatěžování. Testované vzorky HFRC, SFRC a SIFCON byly zatěžovány puškovými náboji 7,62x51 mm NATO ball. Počáteční rychlost projektilů byla 830 m-s1. Každý vzorek byl podroben 4 výstřelům (2 nedestruktivně a 2 destruktivně). Všechny testované materiály měnily impedanci při dynamických dějích. Jednotlivé dopady projektilů byly dobře rozeznatelné. Impedance vzorků se zvyšovala při destruktivní i nedestruktivní metodě.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, vyznačující se tím, že je tvořena 45 až 50 % hmota, cementu, 35 až 40 % hmota, písku, 2 až 4 % hmota, křemičitého plniva, 0,5 až 1,5 % hmota, skelné výztuže, 1 až 3 % hmota, uhlíkového vlákna, 5 až 7 % hmota, mikromletého grafitu, 0,03 až 0,07 % hmota, methylcelulózy, 3 až 5 % hmota, kovových složek (piliny/špóny).
  2. 2. Suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, vyznačující se tím, že je tvořena 15 až 20 % hmota, cementu, 22 až 28 % hmota, písku, 22 až 28 % hmota, čedičového filleru, 22 až 28 % hmota, čedičového kameniva, 2 až 3 % hmota, křemičitého plniva, 5 až 6 % hmota, ocelových drátků.
  3. 3. Suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení, vyznačující se tím, že je tvořena 36 až 45 % hmota, cementu, 17 až 26 % hmota, písku, 5 až 9 % hmota, křemičitého plniva, 26 až 32 % hmota, ocelových drátků.
CZ2018-452A 2018-09-07 2018-09-07 Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení CZ309428B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-452A CZ309428B6 (cs) 2018-09-07 2018-09-07 Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-452A CZ309428B6 (cs) 2018-09-07 2018-09-07 Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018452A3 true CZ2018452A3 (cs) 2020-03-18
CZ309428B6 CZ309428B6 (cs) 2023-01-04

Family

ID=69772690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-452A CZ309428B6 (cs) 2018-09-07 2018-09-07 Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ309428B6 (cs)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817944A (en) * 1996-03-19 1998-10-06 The Research Foundation Of State University Of New York Composite material strain/stress sensor
FR2771406B1 (fr) * 1997-11-27 2000-02-11 Bouygues Sa Beton de fibres metalliques, matrice cimentaire et premelanges pour la preparation de la matrice et du beton
CZ2010745A3 (cs) * 2010-10-12 2012-05-23 Vysoké ucení technické v Brne Smes na bázi cementu ke zhotovení dílcu pro merení odezvy pri mechanickém namáhání, dílec z materiálu na bázi cementu a zpusob merení odezvy pri mechanickém namáhání

Also Published As

Publication number Publication date
CZ309428B6 (cs) 2023-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Belli et al. Commercial and recycled carbon/steel fibers for fiber-reinforced cement mortars with high electrical conductivity
Han et al. Reinforcement effect and mechanism of carbon fibers to mechanical and electrically conductive properties of cement-based materials
Tabatabaeian et al. Experimental investigation on effects of hybrid fibers on rheological, mechanical, and durability properties of high-strength SCC
Chen et al. Carbon fiber reinforced concrete for smart structures capable of non-destructive flaw detection
Bontea et al. Damage in carbon fiber-reinforced concrete, monitored by electrical resistance measurement
Chung et al. Effect of specimen shapes on compressive strength of engineered cementitious composites (ECCs) with different values of water-to-binder ratio and PVA fiber
US11802083B2 (en) Self-sensing high performance fiber reinforced geopolymer composites
Yazıcı The effect of steel micro-fibers on ASR expansion and mechanical properties of mortars
KR102362236B1 (ko) 자기감지 성능을 이용한 초고성능 콘크리트의 내구성 모니터링 시스템
Hu et al. Enhanced flexural performance of epoxy polymer concrete with short natural fibers
Jalal et al. Effects of fly ash and cement content on rheological, mechanical, and transport properties of high-performance self-compacting concrete
Pickel et al. Use of Basalt Fibers in Fiber-Reinforced Concrete.
Kumari et al. Influence of thermal cycles and high-temperature exposures on the residual strength of hybrid steel/glass fiber-reinforced self-consolidating concrete
Khalil et al. Behavior of high performance fiber reinforced concrete columns
Shoaib et al. Performance evaluation and development of tensile softening law for concrete reinforced with different sizes and combinations of basalt fibers
CZ2018452A3 (cs) Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení
Kadhim et al. Mechanical and Piezoresistive Properties of Fibre Reinforced Concrete Pavement
CZ32334U1 (cs) Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení
Ding et al. Hybrid use of steel and carbon-fiber reinforced concrete for monitoring of crack behavior
Hedjazi et al. Effect of fiber types on the electrical properties of fiber reinforced concrete
Ahmad et al. Proposed equation of elastic modulus of hybrid fibers reinforced concrete cylinders
Uchida et al. Ultra high strength fiber reinforced concrete using aramid fiber
Mohammadi Mohaghegh et al. Flexural behaviour of medium-strength and high-performance macro basalt fibre concrete aimed for marine applications
Mizerová et al. Conductive Metakaolin Geopolymer with Steel Microfibres​
Usman et al. Effect of polypropylene fibres on torsional strength of ferrocement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20240907