CZ309428B6 - 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
CZ309428B6
CZ309428B6 CZ2018-452A CZ2018452A CZ309428B6 CZ 309428 B6 CZ309428 B6 CZ 309428B6 CZ 2018452 A CZ2018452 A CZ 2018452A CZ 309428 B6 CZ309428 B6 CZ 309428B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
mass
cement
measuring
sand
Prior art date
Application number
CZ2018-452A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2018452A3 (cs
Inventor
Bohdan Nešpor
Bohdan Ing Nešpor
Martin NejedlĂ­k
Martin Mgr. Ing Nejedlík
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/špony). Další popisovaná suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení 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 další popisovaná suchá směs na výrobu dílců pro měření odezvy balistického zatížení 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

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 nanotrubičky a saze. Takto připravené materiály mají vysokou detekční schopnost, nicméně tyto složky mohou také zlepšovat mechanické a trvanlivostní vlastnosti.
Patent CZ 303207 B6 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 A uvádí způsob snímání zatížení betonových prvků sledováním otevírání a zavírání prasklin v materiálu. Materiálem je cement a methylcelulóza, cement a latex nebo betonový mix a methylcelulóza. 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 půl vlny 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 z ní 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 309428 B6
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 směs na bázi cementu ke zhotovení hybridního kompozitu 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 pilin a/nebo špon.
Předmětem předloženého technického řešení je dále směs na bázi cementu ke zhotovení drátkobetonového kompozitu 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.
Předmětem předloženého technického řešení je dále směs na bázi cementu ke zhotovení řídkou směsí prolévaného drátkobetonu 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.
Výše uvedené směsi slouží k přípravě segmentů protivýbuchových a balisticky odolných štítových systémů s funkcí detekce porušení. Za účelem měření elektrických vlastností jsou v každém segmentu alespoň dvě elektrody.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Příprava hybridního vláknobetonu (HFRC)
Byla připravena hybridní vláknobetonová směs o následujícím složení (v % hmota.):
Portlandský cement Křemičitý písek Křemičité plnivo Mikromletý grafit Kovové piliny a/nebo špony 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 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 až 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 1 až 2 minuty.
-2 CZ 309428 B6
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.
Příklad 2: Příprava drátkobetonu (SFRC)
Byl připraven drátkobeton o následujícím složení (v % hmota.):
Portlandský cement Křemičitý písek Čedičový filer 0 až 0,5 mm Čedičové kamenivo 1 až 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 přidá 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 2 až 3 minut.
4. Nakonec se do směsi rychle naleje voda (vodní součinitel 0,5) s obsahem superplastifikátoru a míchá se 4 až 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 1 až 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.
-3 CZ 309428 B6
Po třítýdenní zrání byly desky opatřeny ochranným epoxidovým nátěrem.
Byla testována odezva impedance při destruktivním a nedestruktivním balistickém zatěžování.
Testované vzorky HFRC, SFRC a SIFCON byly zatěžovány puškovými náboji 7,62x51 mm 5 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. 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 pilin a/nebo špon.
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. 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 CZ2018452A3 (cs) 2020-03-18
CZ309428B6 true 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)

Citations (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
CZ20001851A3 (cs) * 1997-11-27 2001-11-14 Bouygues Travaux Publics Způsob přípravy betonu zesíleného kovovými vlákny, cementové základní hmoty a předběľné směsi pro přípravu betonové základní hmoty
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

Patent Citations (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
CZ20001851A3 (cs) * 1997-11-27 2001-11-14 Bouygues Travaux Publics Způsob přípravy betonu zesíleného kovovými vlákny, cementové základní hmoty a předběľné směsi pro přípravu betonové základní hmoty
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
CZ2018452A3 (cs) 2020-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Belli et al. Commercial and recycled carbon/steel fibers for fiber-reinforced cement mortars with high electrical conductivity
Gao et al. Probability distribution of convection zone depth of chloride in concrete in a marine tidal environment
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
Han et al. Reinforcement effect and mechanism of carbon fibers to mechanical and electrically conductive properties of cement-based materials
Kakooei et al. The effects of polypropylene fibers on the properties of reinforced concrete structures
Máca et al. Experimental investigation of mechanical properties of UHPFRC
Chen et al. Carbon fiber reinforced concrete as an electrical contact material for smart structures
Ding et al. Self-monitoring of freeze–thaw damage using triphasic electric conductive concrete
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
VISOKOZMOGLJIVEGA et al. Fracture properties of plain and steel-polypropylene-fiber-reinforced high-performance concrete
Yazıcı The effect of steel micro-fibers on ASR expansion and mechanical properties of mortars
Jalal et al. Effects of fly ash and cement content on rheological, mechanical, and transport properties of high-performance self-compacting concrete
Wang et al. Effect of crushed air-cooled blast furnace slag on mechanical properties of concrete
Pickel et al. Use of Basalt Fibers in Fiber-Reinforced Concrete.
Pospíchal et al. Freeze-thaw resistance of concrete with porous aggregate
Khalil et al. Behavior of high performance fiber reinforced concrete columns
CZ309428B6 (cs) Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení
Zhao et al. Ionically conductive mortar for electrical heating
Wu et al. Biaxial compression in carbon-fiber-reinforced mortar, sensed by electrical resistance measurement
Hedjazi et al. Effect of fiber types on the electrical properties of fiber reinforced concrete
Ding et al. Hybrid use of steel and carbon-fiber reinforced concrete for monitoring of crack behavior
CZ32334U1 (cs) Směs na bázi cementu ke zhotovení dílců pro měření odezvy balistického zatížení
Uchida et al. Ultra high strength fiber reinforced concrete using aramid fiber
CN113461378B (zh) 一种锡丝自修复活性粉末混凝土及其制备方法

Legal Events

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

Effective date: 20240907