EA025976B1 - Армирующий стержень для бетонных конструкций и способ его производства - Google Patents
Армирующий стержень для бетонных конструкций и способ его производства Download PDFInfo
- Publication number
- EA025976B1 EA025976B1 EA201390458A EA201390458A EA025976B1 EA 025976 B1 EA025976 B1 EA 025976B1 EA 201390458 A EA201390458 A EA 201390458A EA 201390458 A EA201390458 A EA 201390458A EA 025976 B1 EA025976 B1 EA 025976B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- fibers
- concrete
- rods
- rod
- spiral
- Prior art date
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 156
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 title abstract description 35
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 61
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 51
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 15
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 36
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 20
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 18
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 16
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 5
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 5
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 4
- 239000011372 high-strength concrete Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000011210 fiber-reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011178 precast concrete Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241001492414 Marina Species 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008275 binding mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000011378 shotcrete Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/0048—Fibrous materials
- C04B20/0068—Composite fibres, e.g. fibres with a core and sheath of different material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
- B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
- B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/386—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/42—Glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use 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
- C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
- C04B14/46—Rock wool ; Ceramic or silicate fibres
- C04B14/4643—Silicates other than zircon
- C04B14/4668—Silicates other than zircon of vulcanic origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/10—Coating or impregnating
- C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
- C04B20/1029—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions 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
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
- E04C5/073—Discrete reinforcing elements, e.g. fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
- E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
- E04C5/07—Reinforcing elements of material other than metal, e.g. of glass, of plastics, or not exclusively made of metal
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
-
- Y—GENERAL 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
- Y10T428/2936—Wound or wrapped core or coating [i.e., spiral or helical]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к армирующим стержням для бетонных конструкций, включающим множество непрерывных, параллельных волокон, предпочтительно базальтовых, углеродных, стеклянных или подобных им волокон, встроенных в отвержденное вяжущее вещество, где стержни предпочтительно имеют среднюю длину 20-200 мм и средний диаметр от 2 до 10 мм, и каждый стержень выполнен по меньшей мере из одного пучка волокон, содержащего параллельные, предпочтительно прямые волокна, имеющего цилиндрическое сечение, при этом указанным стержням придана форма поверхности и/или текстура, которая способствует хорошему связыванию с бетоном. По меньшей мере часть поверхности каждого стержня деформируют перед или во время стадии отверждения вяжущего вещества посредством: а) одной или более нитей из упругого или неупругого, но натянутого материала, спирально намотанной вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных прямых волокон перед отверждением вяжущего вещества, в которое встроены волокна, поддерживая волокна параллельно друг другу во время отверждения и обеспечивая неровную внешнюю поверхность армирующих стержней в продольном направлении, и/или б) посредством по меньшей мере одной деформированной части и/или по меньшей мере одного деформированного конца каждого армирующего стержня; при этом получая шероховатую поверхность. Изобретение также относится к способу производства армирующих стержней и применению таких коротких волокон.
Description
Настоящее изобретение относится к армирующему элементу для применения с конструкциями, подлежащими отливке, такими как, например, бетонные конструкции.
Более точно, настоящее изобретение относится к армирующим стержням для бетонных конструкций и способу производства таких стержней, включающих множество непрерывных, параллельных волокон, слегка натянутых для совместного функционирования, предпочтительно базальтовых, углеродных, стеклянных волокон или подобных им волокон, встроенных в отвержденное вяжущее вещество, где стержни предпочтительно имеют среднюю длину от 20 до 200 мм, а средний диаметр от 0,3 до 3 мм, и каждый стержень выполнен по меньшей мере из одного пучка волокон, содержащего параллельные, предпочтительно прямые волокна, имеющего круглое или овальное поперечное сечение, при этом указанным стержням придают форму поверхности и/или текстуру для обеспечения связывающей способности.
Предпосылки изобретения
Обычный бетон устойчив к сжатию, но имеет очень низкую прочность при растяжении, что приводит к разрушению при низких значениях деформации при растяжении. Таким образом, установилась практика добавлять волокна малой длины в бетон во время смешивания ингредиентов бетона. Волокна, смешанные с бетоном во время смешивания, расходятся по всем направлениям в случайном порядке и обеспечивают армирующий эффект во всех направлениях внутри затвердевшего, ставшего твердым бетона. Добавлением волокна изменяют механизм растрескивания от макрорастрескивания к микрорастрескиванию. Вследствие изменения механизма растрескивания макротрещины становятся микротрещинами. Ширину трещин уменьшают, и предел прочности при относительном растяжении бетона увеличивается. Механическое связывание между встроенным волокном и связующим вяжущим веществом обеспечивают перераспределением напряжений. Кроме того, возможность изменять механизм растрескивания приводит к поддающимся количественному определению преимуществам, где уменьшение микрорастрескивания приводит к пониженной проницаемости и повышенным стойкости к истиранию поверхности, ударопрочности и усталостной прочности. Этот тип бетона известен как армированный волокнами бетон.
Использование стойкого к коррозии армирования из упрочненного волокном полимера (УВП) также ранее было предложено для систем транспортирования, особенно тех, которые подвержены действию солей-антиобледенителей, и/или расположены в высококоррозионной окружающей среде. Стеклянные, углеродные и арамидные волокна широко используют в производстве армирующих стержней для такого применения бетона.
Новейшие разработки в технологии производства волокна позволяют производить армирующие полимерные стержни из базальтового волокна (АПБВ), которое производят из базальтовых пород. Базальтовые волокна имеют хороший диапазон тепловых рабочих характеристик, высокую прочность на разрыв, устойчивость к кислотам, хорошие электромагнитные свойства, инертную природу, устойчивость к коррозии, радиации и ультрафиолетовому излучению, вибрации и ударным нагрузкам. Продукты из АПБВ доступны в различных формах, таких как, например, прямые стержни, петли, двумерные сетки и спирали.
Другие области использования волокон для армированных конструкций это бетонные слои или облицовка для применения на стенах тоннелей, либо для предотвращения падения камней или как противопожарное средство. Такой бетон наносят на поверхность и обычно называют торкрет-бетоном, а также используют в форме сборных бетонных плит или сборных бетонных элементов.
Для предотвращения последующего эффекта ползучести при стадиях отверждения, т.е. для предотвращения образования малых или больших трещин в процессе стадии отверждения, используют волокна. Одним типом используемых волокон являются стальные волокна, имеющие длину в диапазоне 2-5 см и диаметр приблизительно 1 мм. Для того чтобы обеспечить достаточное связывание с бетоном, концы таких волокон делают плоскими, обеспечивая тем самым расширенные концы. Целью указанного армирования стальными волокнами является предотвращение растрескивания в процессе стадии отверждения свежего бетона.
Также ранее предлагали использовать армирование волокнами, произведенное из большого количества параллельных стеклянных, арамидных или углеродных волокон, встроенных в вяжущее вещество и отвержденных, вместо или в дополнение к стальным волокнам.
ОВ 2175364 относится к армирующему элементу в виде длинных, прямых, вытянутых непрерывных армирующих прутов или стержней, имеющих по меньшей мере один выступ на поверхности, который образован посредством наматывания материала подобного шнуру на периферийную поверхность синтетического ядра, армированного волокном. Материал, подобный шнуру, получают скручиванием непрерывных пучков волокон с шагом в диапазоне от трех витков на десять сантиметров до пятнадцати витков на десять сантиметров. Пучки волокон включают стеклянные или углеродные волокна, или волокна бора, или металлические, или природные или синтетические волокна.
В И8 5182064 описан способ производства длинного вытянутого пластмассового стержня, армированного волокном, имеющего ребра на поверхности, полученные посредством пропитки армирующего
- 1 025976 материала, который имеет непрерывные длинные пучки волокон, незатвердевшей жидкой смолой. Формирующий ребро элемент получают отдельно пропиткой армирующего материала из пучка волокон незатвердевшей жидкой смолой. Пластмассовый стержень, армированный волокном, получают вращением по спирали элемента, формирующего ребро, и совместным отверждением двух элементов в единое тело.
В !Р 4224154 описан армирующий элемент для бетона, имеющий высокие связывающую адгезионную прочность и прочность на разрыв, который получают намоткой толстых и тонких нитей вокруг материала сердечника, включающего армирующее волокно и термореактивную смолу, и который затвердевает и становится твердым с образованием при этом шероховатого покровного слоя посредством термического твердения.
В !Р описано, как улучшить армирующую прочность цемента, формируя выступающие наружу кольцеобразные выступы или уплощенные концы на вытянутых пучках волокон, встроенных в очень липкий материал, нарезая их на короткие пучки волокон, расположенные в одном направлении и, встраивая их в смоляную матрицу.
В 1Р 1207552 описано решение, в котором термопластичную смолу армируют пучками армирующих волокон, направленными в одном направлении, и применяют к ним процесс гибки. Там, где необходимо применить процесс гибки, нить, состоящую из того же волокна, что и указанное армирующее волокно, наматывают вокруг, и порошок, состоящий из карбида кремния, оксида алюминия, нержавеющей стали, и т.д., с хорошими свойствами связывания с бетоном, прикрепляют к боковым поверхностям стержня для того, чтобы увеличить прочность связывания армирующего элемента с бетоном.
В ί'.'Ν 2740607 описана армирующая конструкция из волокна для бетона. Волокно представляет собой высокополимерное волокно с шероховатой поверхностью. Форма поперечного сечения армирующей конструкции из волокна может быть шестиугольной или пятиугольной. Форма профиля может быть волнообразной или пилообразной. Диаметр волокна составляет от 0,5 до 1,0 мм. Длина волокна составляет от 40 до 75 мм. Конструкция из волокна имеет высокую прочность на разрыв, низкий модуль упругости, значительную стойкость к кислотам и щелочам и низкую удельную массу. Волокно используют для регулирования трещин в бетоне в ходе стадии отверждения.
В ί'.'Ν 201236420 описан ребристый материал, который можно использовать в строительстве вместо армирующих стальных стержней. Композитным ребристым материалом из волокон является гибкий стержень с цилиндрическим поперечным сечением, образованный склеиванием и соединением множества пучков с сердцевиной из базальтовых волокон и покрытием пучков с сердцевиной из базальтовых волокон смоляной основой. Стержни представляют собой длинные элементы такого же размера, как и обычные стальные армирующие стержни.
В ЕР 2087987 описаны способ и устройство для введения более длинных стальных волокон в бетон с использованием устройства, установленного на патрубке для введения бетона или вблизи него, где волокна режут и добавляют в поток бетона через трубу, непосредственно в бетономешалку.
В 1Р 2007070204 и 1Р 2008037680 описан пучок из углеродного волокна в виде ворсистой нити из двух или более пучков углеродных волокон. Пучок из углеродного волокна скручен 50-120 раз на метр и имеет длину порядка 5-50 мм. Поверхность пучка из углеродного волокна гофрированная, с интервалом между гофрами 3-25 мм. Плоский пучок из углеродного волокна, имеющий отношение ширины к толщине, равное 20 или более, скручивают и обрабатывают. Площадь поперечного сечения троса составляет 0,15-3 мм.
В \νϋ 98/10159 описаны волокна, непрерывные или прерывистые, и стержни, имеющие оптимизированные геометрические размеры для применения при армировании цемента, поперечное сечение которых является многоугольным. Геометрические размеры предусматривают для увеличения отношения площади поверхности, доступной для связывания волокон с матрицей, к площади поперечного сечения волокна
В И8 2001/0051266 и υδ 2004/0018358 описаны волокна, которые деформированы механически на микроуровне так, что волокна уплощены и имеют поверхностные деформации для лучшего контакта с материалом вяжущего вещества, материалом вяжущего вещества, в частности, может быть бетон. Волокна имеют длину предпочтительно в диапазоне 5-100 мм и среднюю ширину 0,5-8 мм, волокна делают из одного или более синтетических полимеров или металла, такого как сталь.
В νθ 02/06607 описаны волокна для использования в бетонных смесях, где волокна являются плоскими или уплощенными и имеют первый и второй противоположные плоский или уплощенный концы, которые выступают и ограничивают промежуточное удлиненное, спиральное тело волокна. Волокна имеют среднюю длину приблизительно 5-100 мм и среднюю ширину 0,25-8,0 мм, и среднюю толщину 0,00-3,0 мм. Волокна делают из полипропилена или полиэтилена.
Также приведена ссылка на νθ 20093/025 305, принадлежащую заявителю, где раскрыты способ изготовления, конфигурация и наращивание удлиненных армирующих стержней для композитных материалов.
Существует необходимость в улучшенном типе армирования, которое в простой форме подходит для ремонта обычных треснувших бетонных конструкций, армированных обычной стальной арматурой так, что открытая стальная арматура может быть заделана, и, в дополнение, восстановлена, возможно,
- 2 025976 обеспечивая дополнительную структурную целостность треснувшей бетонной конструкции.
Далее, существует необходимость обеспечения армирования бетонных конструкций, при этом избегая необходимости комплексного или обычного армирования, осуществляемого ίη δίΐιι. размещая армирующие элементы на более или менее случайно расположенных армирующих элементах в свежем бетоне, снижая требования, по меньшей мере, к части обычной арматуры.
Дополнительно, существует необходимость в эффективном и усовершенствованном способе производства коротких стержней из волокна и в улучшении связующего эффекта между окружающим бетоном и короткими стержнями.
Существует также необходимость в коротких армирующих стержнях, которые способствуют прочности бетона и на стадиях, последующих завершенному отверждению бетона.
Следует также иметь в виду, что существует необходимость в надежном, не требующим обслуживания армировании там, где доступ ограничен, для установки армирующих стержней или для использования в процессах, где автоматизированное оборудование ограничивает возможность использования прямого армирующего стержня, или заранее изготовленных или ίη δίΐιι размещенных армирующих каркасов, включая такие конструкции, как плиты, трубы, дренажные трубопроводы, тротуар, морские якоря и т.п.
В большинстве заявок, указанных выше, использованные синтетические волокна выбраны из группы, имеющей удельную массу, вносящую вклад в общую удельную массу волокон, то есть волокон и вяжущего вещества, составляющую менее 1, что вызывает тенденцию, при которой короткие стержни всплывают по направлению к верхней поверхности в процессе заливки. Дополнительно, синтетические волокна известного уровня техники имеют также тенденцию впитывать воду, что приводит к обезвоживанию на стадии отливки, где существует потребность в избытке воды для достижения надлежащего отверждения бетона.
При заливке бетона, синтетические волокна известного уровня техники имеют тенденцию всплывать к поверхности при выходе из желоба. Дополнительно, традиционные стальные волокна имеют тенденцию комковаться во время смешивания и заливки, что приводит к засорению, а также их трудно смешивать в связи с тенденцией к поглощению воды, что вызывает обезвоживание смеси и оказывает негативный эффект на процесс отверждения залитого бетона. Эти негативные эффекты уменьшают диапазон объемной доли стали, и синтетическое волокно может быть использовано одновременно. Преимуществом базальтовых стержней МтшБат™ в соответствии с настоящим изобретением является значение их плотности и отсутствие поглощения воды, что позволяет замешивать их в диапазоне до 10 об.% (ОД), что в другом случае при использовании обычных волокон было бы невозможно.
Сущность изобретения
Ключевой целью настоящего изобретения является повышение прочности на разрыв армированного волокном бетона до 15 МПа в единицах прочности на растяжение с использованием методов проверки Л8ТМ (методов проверки международной организации стандартов), а также повышение остаточной прочности на растяжение, и преобразование механизма разрушения при сжатии в пластическое вместо хрупкого, уменьшая при этом объем, занятый трещинами, предпочтительно ниже 10, и обеспечивая, таким образом, очень эффективное укрепление.
Кроме того, целью настоящего изобретения является создание М1шВаг™ армированного бетона, с очень высокой прочностью на изгиб и возможностью поглощения энергии после образования трещин. Под термином МзшВаг™ понимают армирующие стрежни из коротких базальтовых, углеродных или стеклянных волокон, сформированные из параллельных, или по существу параллельных, волокон, встроенных в подходящее вяжущее вещество, и включающие спиральную намотку вокруг встроенных волокон, с образованием спирально расположенных углублений, проходящих по окружности непрерывно вдоль стержня, при этом стержень, имеет длину в диапазоне от 20 до 200 мм и диаметр в диапазоне 0,3 мм до 3 мм и, возможно, снабжен шероховатой поверхностью, и в дальнейшем именуется стержнем Μίη(Ват™.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение армирования, которое работает как в процессе стадии отверждения в качестве естественного управления трещинообразованием, так и в течение срока службы бетонной конструкции, неся и распределяя нагрузку также после завершения отверждения, тем самым, улучшая структурную целостность таких бетонных конструкций.
Другой целью настоящего изобретения является создание армирующего элемента, который снижает величину подготовительной работы на поврежденных бетонных конструкциях с целью устранения повреждений на таких конструкциях.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение способа производства такого армирующего стержня с улучшенными связующими свойствами при использовании в бетоне.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение армирующей системы, которую также можно использовать в бетонных конструкциях, таких как волнорезы, где улучшенная прочность бетона на растяжение устранила бы необходимость в лёгком или умеренном стальном или другом типе армирования.
- 3 025976
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение армирования упрочненным волокном полимером (УВП), состоящего из коротких стержней, которые не вносят негативного вклада в процесс отверждения бетона и в то же время усиливают эффект связывания и механизм связывания с окружающим бетоном.
Следует иметь в виду, что стальные волокна из-за отсутствия стойкости к коррозии постепенно теряют свою армирующую силу. Следовательно, другой целью настоящего изобретения является создание армирующих волокон, устойчивых к щелочам.
Еще одной целью является обеспечение МтшВат™ армирования, что позволяет случайно размещать армирующие стержни в бетонной смеси и не влияет на использование виброуплотнителей для виброукладки свежего бетона.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание армирования, которое подходит для укрепления конструкций, к которым трудно получить доступ иным способом, например, глубоко заложенных оснований при открытых работах, свай или стен в грунте.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение М1шВат™ армирования, размещение которого не зависит от уплотнения вибрированием свежего бетона.
Другой целью настоящего изобретения является создание армирующей системы, в которой армирующее действие волокон и обычное армирование армирующими стержнями или петлями работает по всей площади поперечного сечения бетонной конструкции, и также предотвращает образование трещин в бетоне и/или поверхностное отслаивание после завершения отверждения бетона. В таком случае армирование волокном и армирование стержнями или петлями, или предварительно напряженная арматура действуют в качестве встроенной арматуры.
Другой целью настоящего изобретения является обеспечение армирующей системы, снижающей необходимые трудозатраты и поддерживающей осуществимый уровень обрабатываемости свежего бетона.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение армирующими элементами, которые выполнены так, что когда бетонную конструкцию, усиленную армирующими элементами в соответствии с изобретением, подвергают нагрузке и воздействию, разрушение происходит посредством потери связывания между армирующими элементами, а не из-за разрушения стержней М1шВат™, что позволяет бетону, а не самим стержням М1шВат™, разрушиться или треснуть, таким образом, придавая бетонной конструкции прочность после растрескивания, зависящую от высокой прочности связывания.
Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованными, короткими стержнями, которые не вызывают засоров при смешивании со свежим бетоном и которые не тонут или не всплывают в свежем бетонном замесе при перемешивании или заливке.
Указанные цели достигают применением коротких армирующих стержней М1шВат™, как далее указано в независимых пунктах формулы изобретения. Возможные воплощения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Еще одной целью настоящего изобретения является создание М1шВаг™ армирования, где диаметр и прочность связывания, которые являются критическими параметрами для получения прочности, комбинируют так, что требуемая прочность на растяжение при изгибе и остаточная прочность на разрыв составляют более 15 МПа.
В соответствии с настоящим изобретением стержни М1шВаг™ также предназначены, чтобы устранить потребность в стали или полимерах, армированных базальтовым волокном, в некоторых применениях, таких как поперечное армирование.
Приведенные цели достигают посредством армирующих стержней и способа применения и производства таких стержней как далее определено в независимых пунктах формулы изобретения. Возможные воплощения изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением армирующий стержень для бетонных конструкций, включает множество непрерывных, параллельных волокон, предпочтительно базальтовых, углеродных, стеклянных волокон или подобных им волокон, встроенных в отвержденное вяжущее вещество. Стержни могут предпочтительно иметь среднюю длину от 20 до 200 мм и средний диаметр от 0,3 до 3 мм, и каждый стержень может быть выполнен по меньшей мере из одного пучка волокон, содержащего параллельные, предпочтительно линейные волокна, имеющие цилиндрическое поперечное сечение, при этом поперечное сечение предпочтительно более или менее круглое или овальное. По меньшей мере, часть поверхности каждого стержня может быть деформирована перед стадией отверждения вяжущего вещества или вовремя нее посредством:
а) одной или более нитей из упругого или неупругого, но натянутого материала, которые спирально намотаны вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных прямых волокон перед отверждением вяжущего вещества, в которое встроены волокна, поддерживая волокна параллельно друг другу при отверждении и обеспечивая неровную внешнюю поверхность с продольно расположенными спиральными углублениями в продольном направлении на поверхности пучка(-ов) волокон армирующих стержней в вяжущем веществе, и/или
- 4 025976
б) придания указанным стержням формы поверхности и/или текстуры, которая способствует хорошему связыванию с бетоном, тем самым, обеспечивая шероховатую поверхность.
В соответствии с одним воплощением изобретения указанные две или более нити могут быть спирально намотаны в противоположных направлениях вокруг встроенного(-ых) в вяжущее вещество пучка(-ов) волокон.
Дополнительно, мини-стержни могут быть предпочтительно изготовлены из базальтового волокна, углеродного, стеклянного или тому подобного волокна.
Следует иметь в виду, что длина шага спирали составляет от 10 до 22 мм, а предпочтительно приблизительно 17 мм, и должна соответствовать марке бетона и крупности заполнителя, при этом угол спирали относительно центральной линии волокна мини-стержня может предпочтительно составлять от 4 до 8 градусов, а угол параллельных волокон относительно указанной центральной линии мини-стержня из волокна должен быть от 2 до 5 градусов.
Изобретение включает также способ производства армирующих стержней. Каждый стержень может содержать множество непрерывных, параллельных волокон, предпочтительно базальтовых, углеродных, стеклянных волокон а или подобных им волокон, встроенных в отвержденное вяжущее вещество, где стержни, предпочтительно имеют длину в диапазоне от 20 до 200 мм, и диаметр в диапазоне от 0,3 до 3 мм. Указанные стержни могут быть изготовлены по меньшей мере из одного пучка волокон, которому перед процессом отверждения или вовремя него придана текстура поверхности, способствующая хорошему связыванию с бетоном, при этом указанную текстуру поверхности получают спиральной намоткой одной или нескольких нитей из упругого материала вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных волокон, где волокна также являются прямыми.
Согласно одному из воплощений по меньшей мере одну спирально наматываемую нить, наматывают перед отверждением вяжущего вещества, поддерживая волокна параллельно друг другу во время отверждения и обеспечивая неровную внешнюю поверхность в продольном направлении армирующих стержней. Можно использовать две или более такие нити, например, спирально наматывая их в противоположном направлении.
Спиральную намотку можно выполнять под углом в диапазоне от 4 до 8 градусов по отношению к центральной линии удлиненного мини-стержня.
Такие армирующие стержни можно случайным образом смешивать со свежим бетоном и использовать для ремонтных работ на бетоне с трещинами, а также для обеспечения средней остаточной прочности и прочности на изгиб отвержденным бетонным конструкциям, тем самым, восстанавливая или улучшая структурную целостность бетонной конструкции.
В соответствии с одним из воплощений изобретения армирующий стержень включает множество непрерывных, параллельных волокон, предпочтительно базальтовых, встроенных в отвержденное вяжущее вещество, где стержни предпочтительно имеют среднюю длину в диапазоне от 20 до 200 мм и средний диаметр в диапазоне от 0,3 до 3 мм. Каждый стержень может быть выполнен по меньшей мере из одного пучка волокон, содержащего параллельные, предпочтительно прямые волокна, имеющие более или менее цилиндрическое или овальное поперечное сечение, и снабжен формой поверхности и/или текстурой, которая способствует хорошему связыванию с бетоном.
По меньшей мере часть поверхности каждого стержня деформируют до перед или во время стадии отверждения вяжущего вещества посредством:
а) одной или более нитей из упругого материала, которые спирально наматывают вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных прямых волокон перед отверждением вяжущего вещества, в которую встроены волокна, поддерживая волокна параллельно друг другу во время отверждения, и придавая неровную внешнюю поверхность в продольном направлении армирующим стержням и/или
б) по меньшей мере одной деформированной части и/или, возможно, по меньшей мере одного конца каждого армирующего стержня; причем при получении шероховатой поверхности и/или таких деформаций могут служить любые деформации или углубления или очертания, которые предотвращают или, по меньшей мере, существенно ограничивают выталкивание стержней.
Следует также иметь в виду, что более тонкое базальтовое волокно, используемое для спиральной намотки вокруг главного стержня из базальтового волокна, увеличивает прочность стержня МэшВат™ .
Согласно другому воплощению одну, две или более нитей спирально наматывают в противоположных направлениях, причем указанные одна или более нити создают углубления, требуемые в соответствии с настоящим изобретением.
Согласно настоящему изобретению указанные спирально расположенные углубления, формируют спиральной намоткой нити или единичного волокна вокруг пучка пропитанных, более или менее незатвердевших волокон, применяя более высокое натяжение указанной нити, чем натяжение нитей в пучке, тем самым обеспечивая поворот в пучке и/или спирально расположенное углубление, проходящее вдоль всей длины пучка и/или коротких нарезанных стержней, в зависимости от обстоятельств.
Альтернативно или дополнительно, внешняя поверхность стержня может быть обеспечена по меньшей мере одной удлиненной или уплощенной частью или иметь отличающийся диаметр, причем такую поверхность обеспечивают перед стадией отверждения, обеспечивая тем самым лучшее связыва- 5 025976 ние с бетоном.
Каждый стержень может также иметь деформированную среднюю часть или деформированные концы для увеличения контактной площади поверхности стержня.
В предпочтительном способе производства армирующих стержней, как определено выше, указанную текстуру придают поверхности посредством спиральной намотки одной или более нитей из упругого или неупругого материала вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных волокон, где волокна также являются прямыми. По меньшей мере одну спирально наматываемую нить можно предпочтительно намотать вокруг волокон и вяжущего вещества перед отверждением вяжущего вещества, поддерживая волокна в параллельно друг другу во время отверждения и обеспечивая неровную внешнюю поверхность в виде углублений, расположенных по спирали в продольном направлении армирующих стержней. Альтернативно, две или более нити могут быть спирально намотаны вокруг волокон и вяжущего вещества в противоположных направлениях, при этом натяжение такой нити(ей) выше, чем натяжение, используемое для вытягивания пучка на производственной линии стадии отверждения и упрочнения.
Внешняя поверхность стержня может дополнительно или вместо этого быть обеспечена, по меньшей мере, одной удлиненной или уплощенной частью или иметь отличающийся диаметр, причем такие удлиненные или уплощенные части сформированы перед стадией отверждения, тем самым, обеспечивая лучшее связывание с бетоном.
Стержни в соответствии с настоящим изобретением можно смешать со свежим бетоном и использовать для ремонтных работ на треснувшем бетоне, также обеспечивая среднюю остаточную прочность и повышенную прочность на изгиб отвержденной бетонной конструкции, тем самым, восстанавливая или улучшая структурную целостность бетонной конструкции.
Другими возможными областями применения являются бетонные полы зданий или сборные, или изготовляемые ίη δίίπ; при этом бетонный камень для мостовой может быть выполнен более тонким и легким благодаря упрочняющим эффектам базальтовых стержней МгшБаг™ и т.д. Еще одной областью применения является бетон для производства фиксаторов или держателей подводных трубопроводов на морском дне.
Другой тип применения стержней ΜίηίΒατ™ по настоящему изобретению может, например, но не исключительно, заключаться в использовании в конструкциях, которые подвергаются воздействию жидкостей и, в частности, воды, имеющей рН ниже 7, или воды, содержащей соль. Такими конструкциями могут быть, например, морские берегозащитные сооружения и части пристаней/причальных стенок ниже или на уровне ватерлинии, столбы для мостов, бетонные выступы или тому подобное. Армирование можно также использовать в наземных конструкциях, где доступ к установке обычной арматуры является трудным. Такими применениями могут быть, например, заглубленные фундаменты при открытых работах или стены в грунте, сваи, или тому подобное.
Следует отметить, что базальтовые армирующие стержни ΜίηίΒατ™ можно добавлять к свежему бетону во время смешивания, доставляемому автотранспортом. Альтернативно армирующие стержни М1шВаг™ можно добавить в сухой бетон для производства бетонного камня для мостовой и дренажных трубопроводов и т.д.
Материалом, используемым для придания спирального профиля стержням, может, например, быть упругая или неупругая нить. В качестве альтернативы, нити базальтового волокна также можно использовать, так как такая спираль также может способствовать прочности и жесткости стержней МшВаг™.
Дополнительно, следует также отметить, что стержни МийВаг™ к тому же можно покрыть слоем случайно расположенных частиц зернистого материала, такого как песок, стекло или подобный тип твердых материалов.
В соответствии с настоящим изобретением стержни М1шВаг™ равномерно смешивают со свежим бетоном, произвольно ориентируя их.
Стержни М1шВаг™ имеют плотность, аналогичную плотности бетона, хотя и не точно такую же. Следовательно, стержни М1шВаг™ не всплывают вверх и не тонут в свежем бетоне, и на них не влияет вибрация при укладке бетона, т.е. не происходит их перемещения до верхней или нижней части свежего бетона, когда бетон подвергают виброукладке.
Считается, что поведение стержней М1шВаг™ в бетоне зависит как от свойств бетона, так и от распределения стержней М1шВаг™ в бетоне. Свойства бетона могут быть важны, потому что стержни короткие по сравнению с их диаметром, и поэтому полного закрепления в бетоне не достигается. Таким образом, силы, которые могут быть активизированы стержнями, очень сильно зависят от прочности бетона и от полученного связующего усилия, которое образуется между бетоном и стержнями. Распределение стержней М1шВаг™ в бетоне важно, потому что относительно небольшое количество стержней используют в смеси по сравнению с обычными волокнами. Это относительно небольшое количество стержней означает, что незначительные изменения их распределения в смеси могут оказать заметное влияние на прочность.
Дополнительно, размер частиц заполнителя, используемого в бетонной смеси может оказывать вли- 6 025976 яние на прочность отвержденной бетонной конструкции. Уменьшение размера частиц заполнителя, смешиваемых со стержнями МтшВат™ в соответствии с настоящим изобретением, влияет на качество распределения стержней и, следовательно, повышает прочность бетона.
В соответствии с настоящим изобретением спиральный профиль прямого пучка волокон может оказывать полезный эффект. Более или менее случайно расположенные стержни ΜίπίΒατ™ в соответствии с настоящим изобретением действуют в качестве связки при сдвиге в бетонной конструкции, формируя связи жесткости и повышая прочность бетона при сдвиге. Стержни МийВаг™ в соответствии с настоящим изобретением могут также служить дополнением к обычному армированию, продольно изгибающимся стальным или базальтовым, или углеродным армирующим стержням или каркасам, при этом стержни МийВаг™ функционируют, по меньшей мере, в качестве поперечного армирования, например, чтобы уменьшить требуемое время схватывания посредством арматурных фиксаторов.
Уникальным преимуществом, полученным при использовании стержней М1шВат™ в соответствии с настоящим изобретением, является то, что согласно испытаниям удовлетворяются соответствующие требования по остаточной прочности, основанные на А8ТМ С1609 испытаниях (как указано в АС1 318-08 для бетона, армированного стальными волокнами) для поперечного армирования в армированных бетонных плитах и балках. Такой тип волокон устойчив к коррозии, к щелочам и является типом волокна, подходящим для конструкций.
Базальтовые армирующие стержни из волокон в соответствии с настоящим изобретением, имеют следующие механизмы связывания.
На макроуровне. Контролируемый шаг базальтового волокна и поворот спирали нити лежит в диапазоне от 10 до 22 мм. Связывание происходит между частицами заполнителя бетона, причем такие частицы заполнителя имеют неправильную форму, что способствует зацеплению или созданию трения и/или механического связывания с углублениями на поверхности мини-стержней и с другими окружающими частицами заполнителя в бетоне, обеспечивая при этом надлежащий связующий эффект. Кроме того, мелкие частицы песка и частицы цемента, находящиеся между более крупными частицами заполнителя, также способствуют этому связующему эффекту. Если длина шага спирали на мини-стержне в соответствии с настоящим изобретением, т.е. расстояние или длина одного витка тонкой спирально намотанной нити слишком большое и/или слишком прямое, т.е. шаг очень большой, стержни МийВаг™ будут выталкиваться, а если указанное расстояние или длина слишком маленькие, мини-стержень в соответствии с настоящим изобретением будет ломаться и/или разрушать мелкие частицы окружающего цемента, где такие частицы это в основном мелкие частицы вследствие уменьшения объема углублений на длину стержня.
На микро-уровне. Поверхности отдельных базальтовых волокон будут шероховаты вследствие крошечных продольных углублений, сформированных между параллельными волокнами в пучке, образуя связывающий эффект между мелкими частицами в бетоне, что обеспечивает сильный связующий эффект микро связывания между мелкими частицами заполнителя и тонкозернистыми частицами в бетоне и стержнями М1шВат™.
Одним из признаков способа армирования является возможность согласования длины шага спирали (см. фиг. 3) с размером самых крупных частиц заполнителя, чтобы стержни М1шВат™ и частицы заполнителя сцеплялись наиболее эффективным образом, то есть чтобы меньшие значения длины шага соответствовали более мелкозернистым смесям заполнителя.
Химическое связывание бетона с тонким слоем вяжущего вещества и внешними нитями базальтового волокна также способствует связующему эффекту между волокнами и окружающим бетоном.
Указанное связывание образуется непосредственно с прямыми базальтовыми волокнами, слегка скрученными, покрытыми и объединенными вяжущим веществом. Связывание не зависит от добавления частиц песка, которые, как было описано, скалывают стержни с покрытием из винилового эфира. Дополнительно, связывание не означает связь с добавленным извне и приклеенным на кольцо вторичным материалом, как предложено в предшествующем уровне техники. Связывание стержней М1шВат™ происходит в направлении волокон, и как волокна, так и углубления, сделанные спирально намотанной тонкой нитью, обеспечивают хорошую механическую связь между армирующим стержнем и окружающим бетоном по всей длине стержня М1шВат™.
Следует иметь в виду, что для обеспечения шероховатой поверхности стержня М1шВат™ в соответствии с настоящим изобретением, массовая доля волокон в расчете на массовую долю вяжущего вещества должна предпочтительно составлять от 65 до 85, более предпочтительно от 70 до 77 и наиболее предпочтительно составлять приблизительно 75. Если массовая доля используемого вяжущего вещества слишком высока, мелкие углубления между волокнами на поверхности стержня М1шВат™ заполнятся вяжущим веществом, тем самым, уменьшая вклад частиц заполнителя/мелкозернистых частиц в связывание на микро-уровне, в результате чего вяжущее вещество легко стянуть как футляр. Если объем вяжущего вещества слишком мал, будет снижен вклад в сопротивление сдвигу, обеспечиваемый связыванием между волокнами на поверхности и частицами заполнителя и/или мелкозернистыми частицами в бетоне.
- 7 025976
Дополнительно, наиболее предпочтительный угол α спирали относительно осевой линии стержня МттВаг™ в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно составляет от 4 до 8 градусов, а угол х между параллельными волокнами и указанной осевой линией стержня М1шВаг™ предпочтительно составляет от 2 до 5 градусов. Стержень МийВаг1™ предпочтительно можно производить в соответствии со способом, раскрытом в И8 7396496, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки. Испытания показали, что волокна в соответствии с настоящим изобретением хорошо смешиваются и остаются расположенными в смеси случайным образом независимо от скорости вращения вращающегося барабана бетоносмесительного грузового транспорта. Кроме того, волокна остаются расположенными случайным образом и равномерно распределенными по всему объему смеси также во время заливки.
Следует также иметь в виду, что как диаметр, так и прочность связывания являются важными характеристиками для обеспечения требуемой прочности арматуры из мини-волокон.
В то время как известные решения зависят от прочности на сдвиг эпоксидной смолы, используемой в качестве вяжущего вещества, в случае стержней из волокон в соответствии с настоящим изобретением важной является прочность на сдвиг между песком и частицами заполнителя в бетоне, с одной стороны, и полученное связывание с поверхностью мини-стержней.
Диапазон диаметров важен, так как усадка бетона также выступает в качестве скрепляющего механизма, который более выражен при больших диаметрах, чем при малых диаметрах. Испытания показали, что с уменьшением диаметра уменьшается эффективность скрепления, т.е. связывание в испытании на растяжение при изгибе (Р1ехига1 Тепкйе ТеШпд) возрастает, в то время как связывание в испытании на среднюю остаточную прочность снижается. Соответственно, для разных уровней прочности в соответствии с требованиями при проектировании бетонных конструкций различный диаметр может быть задан, чтобы обеспечить уровень прочности желательный или необходимый.
По сравнению с размерами стержней М1шВаг™ частицы заполнителя могут иметь любой нормальный размер, обычно используемый в бетоне.
Краткое описание чертежей
Воплощения настоящего изобретения теперь будет описаны более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, где на фиг. 1 схематически изображен вид первого воплощения стержней М1шВаг™ в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрирующий тугую намотку;
на фиг. 2 схематически изображен вид второго воплощения стержней М1шВаг™ в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрирующий намотку, имеющую большую длину шага;
на фиг. 3 схематически и в увеличенном масштабе изображена часть стержня М1шВаг™ в соответствии одним из воплощений настоящего изобретения, где указаны важные углы;
на фиг. 4 схематически в увеличенном масштабе изображен вертикальный разрез в осевом направлении воплощения стержня М1шВаг™ в соответствии с настоящим изобретением, где указаны направления многочисленных, по существу, параллельных волокон и взаимодействия между частицами заполнителя и мелкозернистыми частицами бетона, с одной стороны, и поверхностью и углублениями на поверхности волокна стержня МийВаг™, с другой стороны;
на фиг. 5 схематически показано в увеличенном масштабе поперечное сечение стержня М1шВаг™ в соответствии с настоящим изобретением, с указанием также углублений и шероховатой поверхности;
на фиг. 6 показан график, иллюстрирующий прочность на растяжение при изгибе, измеренную в МПа на сухой бетонной смеси для различных дозировок стержней по объему, об.%;
на фиг. 7 показана средняя остаточная прочность в МПа сухой смеси при различных дозировках стержней по объему, об.%;
на фиг. 8 показана прочность на растяжение при изгибе в МПа обычного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, при различных дозировках стержней по объему, об.%;
на фиг. 9 показана прочность на растяжение при изгибе высокопрочного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм при различных дозировках стержней по объему, об.%;
на фиг. 10 показана средняя остаточная прочность бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, а также приложен лист, описывающий результаты испытаний, показанные в табл. 1-3, где в табл. 1 показаны результаты испытаний для совокупностей 1 и 2 стержней при получении сухой бетонной смеси; в табл. 2 показаны результаты испытаний для обычного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, дозировка стержней, об.%, является переменной, и в табл. 3 показаны результаты испытаний для высокопрочного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм для трех различных дозировок стержней, об.%.
Детальное описание чертежей
На фиг. 1 схематически показан вид первого воплощения стержня М1шВаг™ 10 в соответствии с настоящим изобретением. Стержень М1шВаг™ 10 включает множество параллельных волокон 11 из базальта, стекловолокна или углерода, встроенных в отвержденное вяжущее вещество обычного типа по стойкости к щелочам. Таким вяжущим веществом могут быть, например, термопластичные пластмассы,
- 8 025976 виниловый эфир (ВЭ) или эпоксидная смола. Упругие или неупругие нити 12 непрерывно намотаны вокруг удлиненных встроенных волокон с натяжением нити 12, чтобы частично деформировать периферийную поверхность стержня 10, производя спирально расположенные удлиненные углубления 14. Эту операцию намотки предпочтительно проводят одновременно или немного позже процесса встраивания удлиненных волокон 11 в вяжущее вещество, но перед конечной стадией отверждения, тем самым, обеспечивая необходимую деформацию периферийной поверхности стержней 10. Дополнительно, стержни МтшВат™ 10 могут быть выполнены в виде удлиненных нитей или стержней в непрерывном процессе, после чего указанные непрерывные стержни нарезают на отрезки длиной предпочтительно от 20 до 200 мм, а диаметр или толщина стержней, предпочтительно, составляют от 0,3 до 3 мм. Спиральный профиль можно обеспечить упругой или неупругой нитью, например базальтовой, которая при контролируемом натяжении, может создать воспроизводимую и желаемую деформацию поверхности в виде углублений. Дополнительно, внешняя поверхность стержня М1шВат™ предпочтительно может иметь текстуру с волосками, содержащую мелкие частицы, волоски или концы волокон, выступающие из стержня ΜίηίВат™ в случайных направлениях. Этого можно достигнуть посредством скручивания множества параллельных базальтовых волокон, встроенных в не отвержденное вяжущее вещество, предпочтительно в виде одного пучка, вокруг указанной мелкой спирали, превращая, таким образом, ровную тонкую нить в спираль вокруг пучка волокон. В процессе создания спирали, натяжение в мелкой, более тонкой спирали контролируют по отношению к натяжению базальтовых волокон в пучке. Воплощение, показанное на фиг. 1, является основным средством повышения связывания с окружающим бетоном, которым является неровная форма поверхности стержня МэшВат™, образованная натянутой спиралью 12. Разницу в натяжении поддерживают в стержне до тех пор, пока вяжущее вещество достаточно отвердеет и станет твердым. Вспомогательным средством является связывание с бетоном на микроскопическом уровне с шероховатой поверхностью, созданной волокнами, частично выступающими из вяжущего вещества.
На фиг. 2 схематически показан вид второго воплощения стержня М1шВат™ 10 в соответствии с настоящим изобретением. Согласно этому воплощению стержень МтшВаг™ 10 снабжен спиралью 12, как показано на фиг. 1. В дополнение, два конца 13 деформируют/уплощают таким образом, чтобы увеличить контактную площадь концевой зоны, тем самым, повышая свойства связывания и сопротивление сдвигу стержня МииВаг™ 10 по отношению к окружающему бетону. Хотя спираль 12 показана на чертеже, следует понимать, что стержень МииВаг™ 10 может быть без такой спирали 12, и деформированные или плоские концы, обеспечат необходимые связывание и сопротивление сдвигу. На фиг. 3, где схематически показан вид третьего воплощения стержня МшгВат™ 10 в соответствии с настоящим изобретением, с деформированными обеими концами и без спирали 12.
На фиг. 3 схематически показана в увеличенном масштабе часть одного воплощения стержня ΜίηίВат™ согласно настоящему изобретению, с указанием важных углов. Как показано на чертеже, стержень 10 содержит множество по существу параллельных волокон 17, встроенных в подходящее вяжущее вещество, при этом стержень 10 снабжен спирально намотанной нитью 12, натянутой, так что спирально намотанная нить 12 образует удлиненные расположенные по спирали углубления 14 по длине стержня 10. Как показано на чертеже, угол α используют для определения угла между осевой линией СЬ стержня 10 и проецируемым углом спирали 12 в плоскости бумаги. Такой угол α должен предпочтительно составлять от 4 до 8 градусов. Дополнительно, на чертеже также показан угол β между осевой линией СЬ стержня и продольным направлением волокон 17. Как указано выше, угол β должен составлять от 2 до 5 градусов. Оптимальным является баланс в натяжении между обоими волокнами и обычным углом от 4 до 5 градусов к осевой линии для обоих волокон. Следует иметь в виду, что на фиг. 3 изображение увеличено и искажено таким образом, чтобы показать различные участки стержня, обеспечиваемые натянутой спиральной намоткой. Следует иметь в виду, что внешняя поверхность между витками спирали показана слегка выпуклой по спирали. Длина Ь между двумя последовательными выступающими частями в осевом направлении стержня определяет длину шага спирали.
На фиг. 4 схематически показан в увеличенном масштабе вертикальный разрез в осевом направлении воплощения стержня МииВаг™ 10 согласно настоящему изобретению, где указано направление и расположение многочисленных, по существу параллельных волокон 17 и взаимодействие между частицами заполнителя 16 и мелкозернистыми частицами бетона 15, с одной стороны, и поверхностью и углублениями 14 поверхности волоконного стержня М1шВат™, с другой стороны. Следует иметь в виду, что с очевидной точки зрения только часть окружающего бетона 15 показана, и стержни 10 случайно расположены в бетоне.
На фиг. 5 схематически показано в увеличенном масштабе поперечное сечение стержня М1шВат™ 10 в соответствии с настоящим изобретением, указаны также углубления 14, спираль 12 и шероховатая поверхность стержня 10. Следует иметь в виду, что шероховатая поверхность создана параллельными волокнами 17 и удлиненными небольшими углублениями между соседними волокнами 17.
Как правило, диапазон добавления контролирующих трещинообразование продуктов составляет менее 2%, а в соответствии с настоящим изобретением диапазон дозировки стержней МииВаг™ состав- 9 025976 ляет от 0,5 до 10%. Испытания показали, что использование бетона, армированного стержнями ΜίπίΒατ™ в пределах указанного выше диапазона добавленных стержней М1шВаг™, не вызвало никаких трудностей при перемешивании бетона. Не происходит утечки, комкования или расслоения бетонной смеси, что демонстрирует возможность добавления стержней М1шВаг™ в бетон без каких-либо затруднений. Испытания доказали, что такой бетон обрабатывают, укладывают, уплотняют и окончательно отделывают нормально, без дополнительных мер предосторожности, тем самым демонстрируя, что хорошей обрабатываемости можно достигнуть посредством определенной плотности стержней МйиВаг™.
Были проведены испытания для проверки и доказательства улучшений в бетоне. Испытания на сжатие в соответствии с А8ТМ С39А8ТМ С39 цилиндрических образцов из укрепленного армирующими стержнями М1шВаг™ бетона согласно настоящему изобретению, показали пластический характер разрушения, причем цилиндрические образцы сохраняли форму в результате разрушения, в то время, как нормальные неармированные цилиндрические образцы дробились вследствие хрупкого их разрушения.
На фиг. 6 показан график, иллюстрирующий прочность на растяжение при изгибе, измеренную в МПа на сухой бетонной смеси для различных дозировок стержней по объему, об.%. На графике показаны испытания двух совокупностей стержней в сухой смеси. Основными различиями между двумя совокупностями стержней являются диаметр стержня и длина шага спирали. Для первой совокупности дозировка стержней по объему была постоянной, т.е. 1,89 об.%, а для совокупности 2 дозировки стержней составляли 0,75 и 1,5 соответственно. Как показано, остаточная прочность бетона для стержней совокупности 2 в обоих случаях выше, чем соответствующие результаты для совокупности 1, несмотря на снижение дозировки стержней за счет эффективного использования материалов и высокой силе прочности на разрыв базальта. На фиг. 7 показана средняя остаточная прочность в МПа для сухой бетонной смеси с использованием различных дозировок стержней, об.%. Низкая средняя остаточная прочность является результатом меньшего количества стержней М1шВаг™ на данную поверхность трещины.
На фиг. 8 показаны прочность на растяжение при изгибе, измеренная в МПа, для нормального бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, для различных дозировок стержней, от 2 до 10 об.%, и более или менее линейное увеличение прочности на растяжение при изгибе с ростом объемной доли стержней.
На фиг. 9 показана прочность на растяжение при изгибе высокопрочного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм для различных дозировок стержней, от 0,5 до 10,0 об.%, причем 17,04 МПа прочность на изгиб достигается при использовании дозировки 10 об.% стержней. Соответственно, на фиг. 10 показана средняя остаточная прочность бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, где средняя остаточная прочность составляет 15,24 при использовании 10,0 об.% стержней.
Чертежи также включают описание результатов испытаний, показанных в табл. 1-3. Табл. 1 описывает результаты испытаний совокупностей 1 и 2 стержней в сухой бетонной смеси; в табл. 2 показаны результаты испытаний нормального бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм, и переменной дозировкой стержней, и в табл. 3 показаны результаты испытаний высокопрочного бетона с максимальным размером частиц заполнителя 20 мм для трех различных дозировок, об.%, стержней.
Прочность на растяжение при изгибе (предел прочности при разрыве) испытывали согласно А8ТМ С78 - 07 для стержней М1шВаг™ в соответствии с настоящим изобретением, при объемном их содержании от 0,75% до 10%, получая в результате повышение прочности на растяжение при изгибе от 6 до 17,05 МПа в зависимости от объемной доли стержней, по сравнению с 5,2 МПа при отсутствии в смеси стержней М1шВаг™.
Средняя остаточная прочность возросла от нуля для нормального неармированного бетона до 5,8 до 15,24 МПа (474 фунтов на квадратный дюйм до 1355 фунтов на квадратный дюйм), в зависимости от объемной доли используемых стержней М1шВаг™. Эти значения существенно больше, чем значения, ожидаемые для обычного бетона с подобной прочностью на сжатие. Существует следующее соотношение между прочностью на растяжение при изгибе (Тг), дозировкой по объему (Ус) стержней М1шВаг™ и Т'о) прочностью бетона на сжатие, определенной стандартным определением прочности цилиндрического образца (все единицы являются МПа единицами):
Г, = (0,62 + 0,076¼) 7/
Согласно испытаниям, средняя остаточная прочность (СОП), полученная при использовании армированного стержнями М1шВаг™ бетона в соответствии с настоящим изобретением была гораздо больше, чем ожидалось, демонстрируя, что стержни М1шВаг™ значительно улучшили характеристики бетона после растрескивания.
Средняя остаточная прочность СОП = 1,95 Ус, где Ус является дозировкой стержней М1шВаг™ в объемных процентах и Гс является прочностью бетона на сжатие.
Для улучшения связывания между стержнями М1шВаг™ и бетоном, в который встроены стержни М1шВаг™, поверхность стержня М1шВаг™ можно снабдить случайно расположенным материалом в виде частиц, таким как, например, песок. Следует также иметь в виду, что стержень МштВаг™ может быть
- 10 025976 снабжен продольным отверстием в осевом направлении по стержню МттВат™, предохраняя, тем самым, трубчатый стержень МпиВаг™ от увеличения площади связывания. Следует также иметь в виду, что стержень М1шВат™ толще, чем обычные стальные или пластмассовые волокна, и подходит для работы при более высоких силах сжатия, например, большой усадки бетона.
Удельная масса ρ стали составляет примерно 8 г/см3, в то время как удельная масса ρ бетона составляет приблизительно 2,3. Удельная масса армирующих стержней М1шВат™ составляет около 1,9. Как следствие, стержни М1шВат™ не тонут и не всплывают к поверхности бетонной смеси во время литья или бетонирования, так как удельная масса базальтовых волокон более или менее соответствует удельной массе заполнителей, используемых в бетоне.
Способ производства стержней М1шВат™ в соответствии с настоящим изобретением включает следующие стадии.
Непрерывные базальтовые волокна размещают параллельно друг другу и встраивают в вяжущее вещество из сложного винилового эфира. Во время этого этапа пучок волокон вытягивают, подвергая растягивающему напряжению и формируя прямое тело, при этом вяжущее вещество остается не отвержденным и мягким. Волокна в камеру смачивания подают с барабанов.
Одну или более отдельную нить спирально наматывают вокруг прямого пучка волокон, встроенного в вяжущее вещество, при этом пучок и вяжущее вещество по-прежнему относительно мягкие, и указанную одну или более отдельные нити подвергают большему натяжению, чем натяжение, реализованное при вытягивании пучка волокон в вяжущем веществе. Благодаря указанному более высокому натяжению, указанная одна или несколько отдельных нитей формируют спирально расположенные углубления на поверхности пучков волокон, встроенных в вяжущее вещество.
Далее, встроенный в вяжущее вещество пучок и указанная одна или более спирально намотанная более или менее встроенная нить следуют на стадию отверждения, где пучок волокон со спиральной нитью (нитями) отверждают и он становится твердым.
В связи с указанным более высоким натяжением указанной одной или нескольких нитей по сравнению с натяжением волокон в пучке, изменяется прямой профиль пучка волокон, образуя более или менее общий спиральный профиль до и во время стадии отверждения.
Удлиненный пучок волокон затем режут на части, имеющие необходимую длину, указанную выше, и рассыпают в мешки, пригодные для использования.
Следует иметь в виду, что шаг спирали на пучке волокон и, следовательно, на стержне М1тВат™ зависит от разности между натяжением указанной одной или более тонкой нити при намотке и натяжением, применяемым при вытягивании пучка волокон во время процесса намотки. Чем выше натяжение указанной одной или более тонкой нити по сравнению с натяжением волокон в пучке, тем короче шаг и глубже спиральные углубления.
Claims (6)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Армирующий стержень (10) для бетонных конструкций, имеющий среднюю длину от 20 до 200 мм и средний диаметр от 0,3 до 3 мм, где каждый стержень (10) выполнен по меньшей мере из одного пучка волокон, имеющего цилиндрическое поперечное сечение и сделанного из базальтовых, углеродных или стеклянных волокон, покрытых отвержденным связующим веществом, состоящего из непрерывных, параллельных, прямых волокон (17), и где одна или более нить (12) из упругого или неупругого, но натянутого материала спирально намотана вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных, прямых волокон (17) перед отверждением связующего вещества при поддерживании волокон (17) параллельно друг другу во время отверждения с обеспечением неровной внешней поверхности с продольно расположенными спиральными углублениями в продольном направлении поверхности пучка(ов) волокон, покрытых связующим веществом, отличающийся тем, что:а) волокна (17) натянуты и скручены, причем угол β между осевой линией (с1-с1) стержня (10) и продольным направлением волокон (17) составляет от 2 до 5°, при этом угол α между осевой линией (с1с1) стержня (10) и проекцией нити (12), намотанной по спирали, составляет от 4 до 8°,б) указанным стержням (10) придана шероховатая форма поверхности и/или текстура, способствующие связыванию с бетоном,в) шаг спирали составляет от 10 до 22 мм, предпочтительно 17 мм.
- 2. Армирующий стержень по п.1, где указанные одна или две нити (12) спирально намотаны в противоположных направлениях вокруг покрытых связующим веществом волокон стержня (10).
- 3. Способ производства армирующих стержней (10), определенных в пп.1-2, в котором пучок прямых непрерывных, параллельных базальтовых, углеродных или стеклянных волокон (17) покрывают связующим веществом и отверждают его, пучок волокон перед или во время процесса отверждения снабжают спиральным профилем, обеспечиваемым спиральной намоткой одной или двух нитей (12) из упругого материала вокруг указанного по меньшей мере одного пучка параллельных волокон (17), отличающийся тем, что параллельные волокна (17) натягивают и закручивают, причем угол β между осевой линией (с1-с1) стержня (10) и продольным направлением волокон (17) составляет от 2 до 5°, а нить (12)- 11 025976 наматывают вокруг указанного пучка волокон (17) по спирали с шагом от 10 до 22 мм, предпочтительно 17 мм, под углом α между осевой линией (с1-с1) стержня (10) и проекцией угла α спирали, составляющим от 4 до 8°, придавая указанным стержням (10) шероховатую форму поверхности и/или текстуру, способствующую связыванию с бетоном.
- 4. Способ по п.3, где указанную по меньшей мере одну нить (12) наматывают по спирали перед отверждением связующего вещества, поддерживая волокна (17) параллельно друг другу во время отверждения и придавая армирующим стержням (10) шероховатую внешнюю поверхность в продольном направлении.
- 5. Способ по п.4, где две нити наматывают по спирали в противоположных направлениях.
- 6. Применение коротких армирующих стержней (10), определенных в одном из пп.1, 2, в свежем бетоне для ремонта растрескавшегося бетона, для увеличения средней остаточной прочности и прочности на изгиб отвержденных бетонных конструкций, тем самым восстанавливая или улучшая структурную целостность бетонной конструкции.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20101485 | 2010-10-21 | ||
PCT/NO2011/000300 WO2012053901A1 (en) | 2010-10-21 | 2011-10-21 | Reinforcement bar and method for manufacturing same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201390458A1 EA201390458A1 (ru) | 2013-10-30 |
EA025976B1 true EA025976B1 (ru) | 2017-02-28 |
Family
ID=45975438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201390458A EA025976B1 (ru) | 2010-10-21 | 2011-10-21 | Армирующий стержень для бетонных конструкций и способ его производства |
Country Status (26)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US11820709B2 (ru) |
EP (1) | EP2630100B1 (ru) |
JP (1) | JP6060083B2 (ru) |
KR (3) | KR20180132937A (ru) |
CN (1) | CN103180258B (ru) |
AU (1) | AU2011318673B2 (ru) |
BR (1) | BR112013007348B1 (ru) |
CA (1) | CA2813703C (ru) |
CL (1) | CL2013001081A1 (ru) |
CO (1) | CO6690809A2 (ru) |
CR (1) | CR20130188A (ru) |
DO (1) | DOP2013000088A (ru) |
EA (1) | EA025976B1 (ru) |
EC (1) | ECSP13012625A (ru) |
GE (1) | GEP20156303B (ru) |
HK (1) | HK1184430A1 (ru) |
IL (1) | IL225335A (ru) |
MA (1) | MA34873B1 (ru) |
MX (1) | MX2013004122A (ru) |
MY (1) | MY162784A (ru) |
NO (1) | NO20130401A1 (ru) |
PE (3) | PE20151704A1 (ru) |
SG (1) | SG189020A1 (ru) |
UA (1) | UA109284C2 (ru) |
WO (1) | WO2012053901A1 (ru) |
ZA (1) | ZA201302119B (ru) |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITBO20130089A1 (it) * | 2013-02-28 | 2014-08-29 | Elas Geotecnica Srl | Armatura, struttura e procedimento per costruzioni interrate di calcestruzzo rinforzato |
CN105307843B (zh) | 2013-05-07 | 2017-11-10 | 内乌沃卡斯公司 | 制造复合材料的方法 |
US20140357761A1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-12-04 | James Kelly Williamson | Carbon fiber tubule rod reinforced concrete |
SE539878C2 (sv) * | 2013-09-13 | 2018-01-02 | Sf Marina System Int Ab | Förfarande för tillverkning av en flytande spännarmerad betongkonstruktion samt en sådan betongkonstruktion |
SE537467C2 (sv) * | 2013-09-27 | 2015-05-12 | Smart Innovation Sweden Ab | Stolpe för överföring av elkraft och/eller av telekommunikationssignaler, nät för detta samt användning och förfarande |
US9371650B2 (en) * | 2014-03-24 | 2016-06-21 | Manuel R. Linares, III | Precast concrete sandwich panels and system for constructing panels |
CH709929A1 (de) * | 2014-07-28 | 2016-01-29 | Airlight Energy Ip Sa | Verfahren zum Herstellen eines durch eine Bewehrung vorgespannten Betonwerkstücks und durch eine Bewehrung vorgespanntes Betonwerkstück. |
FR3028447B1 (fr) * | 2014-11-14 | 2017-01-06 | Hutchinson | Panneau composite a matrice thermodurcissable cellulaire, procede de fabrication et structure de revetement de paroi formee d'un assemblage de panneaux. |
US10337186B2 (en) * | 2014-11-20 | 2019-07-02 | Stc.Unm | Ductile fiber reinforced polymer plates and bars using mono-type fibers |
US10036165B1 (en) | 2015-03-12 | 2018-07-31 | Global Energy Sciences, Llc | Continuous glass fiber reinforcement for concrete containment cages |
US9874015B2 (en) * | 2015-03-12 | 2018-01-23 | Global Energy Sciences, Llc | Basalt reinforcement for concrete containment cages |
JP2016188157A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | コンクリート補強用繊維およびコンクリート構造物 |
CA2991051C (en) | 2015-07-02 | 2023-09-05 | Neuvokas Corporation | Method of manufacturing a composite material |
US10030391B2 (en) * | 2015-12-07 | 2018-07-24 | Hattar Tanin, LLC | Fiber ring reinforcement structures |
DE102016104071B4 (de) * | 2016-03-07 | 2018-10-25 | Groz-Beckert Kg | Verfahren zum Biegen eines Bewehrungsstabes eines Bewehrungselements sowie Biegevorrichtung |
RU2620510C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2017-05-26 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Способ изготовления стеклопластиковой арматуры |
RU2622957C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2017-06-21 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Способ изготовления стеклопластиковой арматуры |
RU2625823C1 (ru) * | 2016-04-19 | 2017-07-19 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Способ изготовления стеклопластиковой арматуры |
US9771294B1 (en) | 2016-04-21 | 2017-09-26 | Americas Basalt Technology, Llc | Basalt fibers produced from high temperature melt |
US10369754B2 (en) * | 2017-02-03 | 2019-08-06 | Oleksandr Biland | Composite fibers and method of producing fibers |
AU2017363837C1 (en) * | 2016-11-23 | 2023-12-14 | Pultrall Inc. | Method and system for producing a reinforcing bar, and resulting reinforcing bar |
JP2019137582A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 新日本繊維株式会社 | 繊維強化コンクリート及びモルタル |
WO2020075195A1 (en) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | Indian Institute Of Technology Bombay | System and method for producing prestressed concrete composite beam using fibre reinforced polymer bar |
CN109250937A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-01-22 | 河南交通职业技术学院 | 一种短切玄武岩纤维束增强混凝土及其制备方法 |
US11236508B2 (en) * | 2018-12-12 | 2022-02-01 | Structural Technologies Ip, Llc | Fiber reinforced composite cord for repair of concrete end members |
CN110698813B (zh) * | 2019-09-30 | 2022-10-14 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种海洋隔水管浮力块无损修复方法 |
CN110627379A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-31 | 河南交通职业技术学院 | 一种混凝土用玄武岩纤维签的制备方法 |
US11919254B2 (en) | 2019-11-12 | 2024-03-05 | Neuvokas Corporation | Method of manufacturing a composite material |
BE1027867B1 (nl) * | 2019-12-16 | 2021-07-15 | K4 Bvba | Verstevigingselement voor beton |
DE102020102825A1 (de) | 2020-02-04 | 2021-08-05 | Technische Universität Dresden | Filamente umfassendes Bewehrungselement |
CN111206318A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-05-29 | 殷石 | 一种螺旋式高性能合成纤维束 |
US20230257995A1 (en) * | 2020-09-11 | 2023-08-17 | Basanite Industries Llc | Basalt fiber composite rebar and method of manufacturing |
DE202021000550U1 (de) | 2021-02-13 | 2022-05-16 | Gerolda Fulde | Textiles Tragglied zur Einleitung von Zug- oder Druckkräften in den Untergrund, welches für Böschungssicherungen, zur Verankerung von Schutzbauwerken gegen Naturgefahren und bei allgemeinen geotechnischen Anwendungen eingesetzt wird und mit dem Untergrund einen direkten Kraftübertrag herstellt |
US20230235519A1 (en) * | 2021-05-21 | 2023-07-27 | Alexander B. Schorstein | Storm water and traffic collector box culvert |
CN114621018A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-06-14 | 新密市豫源耐火材料有限公司 | 一种轻质耐酸防腐浇注料制造工艺 |
CN115611541B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-10-31 | 南通大学 | 改善纤维束与水泥基体界面力学性能的织物增强水泥基复合材料的制备方法 |
CN116462432A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-21 | 东南大学 | 一种星型支化纤维、星型支化纤维增强混凝土及制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07149552A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-13 | Toray Ind Inc | 繊維強化プラスチック製補強材とその製造方法 |
JPH0891913A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Kumagai Gumi Co Ltd | Frp製鉄筋代替材及びその製造方法 |
JP2002154853A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-28 | Nippon Electric Glass Co Ltd | コンクリート補強材及びそれを用いたコンクリート成形体 |
KR20060009486A (ko) * | 2004-07-24 | 2006-02-01 | 임홍섭 | 콘크리트 보강재, 이를 제조하기 위한 제조장치 |
WO2008128314A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Randel Brandstrom | Fiber reinforced rebar |
CN201236420Y (zh) * | 2008-07-31 | 2009-05-13 | 四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司 | 纤维复合筋材 |
Family Cites Families (36)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6218246A (ja) | 1985-04-12 | 1987-01-27 | Dainippon Glass Kogyo Kk | 表面に突起を有する補強部材及びその製造方法 |
CA1238205A (en) * | 1985-04-26 | 1988-06-21 | Cerminco Inc. | Structural rod for reinforcing concrete material |
JPH01207552A (ja) | 1988-02-12 | 1989-08-21 | Kumagai Gumi Co Ltd | コンクリート補強部材 |
ES2084588T3 (es) * | 1988-07-13 | 1996-05-16 | Kabelmetal Electro Gmbh | Colada continua de moldeo extendida longitudinalmente. |
JPH0686718B2 (ja) | 1988-10-31 | 1994-11-02 | 東京製綱株式会社 | 複合撚合型線条体の製造方法 |
JP2675862B2 (ja) * | 1989-06-28 | 1997-11-12 | 日東電工株式会社 | らせん状凹部付繊維強化樹脂線条体の製法 |
JPH03121424U (ru) * | 1990-03-27 | 1991-12-12 | ||
JP2612773B2 (ja) | 1990-07-31 | 1997-05-21 | 株式会社熊谷組 | コンクリート補強部材及びその製造法 |
US5182064A (en) | 1990-10-17 | 1993-01-26 | Nippon Petrochemicals Company, Limited | Method for producing fiber reinforced plastic rods having helical ribs |
JPH04224154A (ja) * | 1990-12-21 | 1992-08-13 | Kumagai Gumi Co Ltd | コンクリート補強部材の製造法 |
JP3121424B2 (ja) * | 1992-02-28 | 2000-12-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体光検出装置 |
US5749211A (en) * | 1992-11-06 | 1998-05-12 | Nippon Steel Corporation | Fiber-reinforced plastic bar and production method thereof |
CA2126980A1 (en) | 1992-12-28 | 1994-07-07 | Toshiroh Kido | Fibrous composite rope and method of manufacturing the same |
DE4310327A1 (de) | 1993-03-30 | 1994-10-06 | Du Pont Deutschland | Verfahren zur Erzeugung von Negativbildern mit ultrasteilem Kontrast |
JP2629130B2 (ja) | 1994-01-31 | 1997-07-09 | 株式会社ケー・エフ・シー | Frp製ロツクボルト |
US5725954A (en) | 1995-09-14 | 1998-03-10 | Montsinger; Lawrence V. | Fiber reinforced thermoplastic composite with helical fluted surface and method of producing same |
US5989713A (en) | 1996-09-05 | 1999-11-23 | The Regents Of The University Of Michigan | Optimized geometries of fiber reinforcements of cement, ceramic and polymeric based composites |
US6258453B1 (en) * | 1996-09-19 | 2001-07-10 | Lawrence V. Montsinger | Thermoplastic composite materials made by rotational shear |
GB9700796D0 (en) | 1997-01-16 | 1997-03-05 | Camplas Technology | Improvements relating to reinforcing bars |
JPH10245259A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-14 | Teijin Ltd | コンクリート用補強材の製造方法 |
US6174595B1 (en) | 1998-02-13 | 2001-01-16 | James F. Sanders | Composites under self-compression |
JP4224154B2 (ja) | 1998-10-15 | 2009-02-12 | 株式会社アミテック | 自己校正型角度検出装置及び検出精度校正方法 |
US6596210B2 (en) | 1999-10-08 | 2003-07-22 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Process of treating fibers |
US6340522B1 (en) | 2000-07-13 | 2002-01-22 | Wr Grace & Co.-Conn. | Three-dimensional twisted fibers and processes for making same |
NO20014582D0 (no) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | Anders Henrik Bull | Armeringselement og fremgangsmåte ved fremstilling av armeringselement |
JP4123409B2 (ja) | 2002-03-04 | 2008-07-23 | 東洋紡績株式会社 | 繊維強化熱可塑性樹脂補強材の製造方法 |
US6811877B2 (en) * | 2003-02-21 | 2004-11-02 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Reinforcing structure |
EP1789641A2 (en) * | 2004-08-20 | 2007-05-30 | Polymer Group, Inc. | Unitized fibrous constructs having functional circumferential retaining elements |
CN2740607Y (zh) | 2004-08-25 | 2005-11-16 | 陈成泗 | 用于混凝土的增强纤维结构 |
RU2287431C1 (ru) | 2005-03-21 | 2006-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АСП" | Способ изготовления композитной арматуры |
JP5054906B2 (ja) | 2005-09-09 | 2012-10-24 | 東レ株式会社 | コンクリートもしくはモルタル補強用炭素繊維複合樹脂線材、その製造方法およびコンクリートもしくはモルタル構造物 |
JP2007084363A (ja) | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Kajima Corp | 複合繊維補強セメント系材料 |
JP5182779B2 (ja) | 2006-08-03 | 2013-04-17 | 東レ株式会社 | コンクリートもしくはモルタル補強用無機マトリックス・炭素繊維複合線材、その製造方法およびコンクリートもしくはモルタル構造物 |
EP2087987A4 (en) | 2006-11-06 | 2012-10-10 | Bridgestone Corp | RUBBER EXTRUDER FOR RUBBER |
US20080261042A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-23 | Randel Brandstrom | Fiber reinforced rebar |
RU77310U1 (ru) | 2008-04-16 | 2008-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческое научно-производственное объединение "Уральская армирующая компания" | Арматура композитная (варианты) |
-
2011
- 2011-10-21 BR BR112013007348-9A patent/BR112013007348B1/pt active IP Right Grant
- 2011-10-21 JP JP2013534845A patent/JP6060083B2/ja active Active
- 2011-10-21 US US13/825,788 patent/US11820709B2/en active Active
- 2011-10-21 KR KR1020187034412A patent/KR20180132937A/ko active Application Filing
- 2011-10-21 WO PCT/NO2011/000300 patent/WO2012053901A1/en active Application Filing
- 2011-10-21 KR KR1020217011618A patent/KR102376427B1/ko active IP Right Grant
- 2011-10-21 MA MA35925A patent/MA34873B1/fr unknown
- 2011-10-21 EA EA201390458A patent/EA025976B1/ru unknown
- 2011-10-21 KR KR1020137012614A patent/KR20140032350A/ko active Application Filing
- 2011-10-21 SG SG2013020086A patent/SG189020A1/en unknown
- 2011-10-21 AU AU2011318673A patent/AU2011318673B2/en active Active
- 2011-10-21 MY MYPI2013000901A patent/MY162784A/en unknown
- 2011-10-21 GE GEAP201113092A patent/GEP20156303B/en unknown
- 2011-10-21 PE PE2015001852A patent/PE20151704A1/es active IP Right Grant
- 2011-10-21 PE PE2013000770A patent/PE20140444A1/es not_active Application Discontinuation
- 2011-10-21 CA CA2813703A patent/CA2813703C/en active Active
- 2011-10-21 UA UAA201303844A patent/UA109284C2/ru unknown
- 2011-10-21 PE PE2014001163A patent/PE20142423A1/es not_active Application Discontinuation
- 2011-10-21 CN CN201180050729.4A patent/CN103180258B/zh active Active
- 2011-10-21 MX MX2013004122A patent/MX2013004122A/es active IP Right Grant
- 2011-10-21 EP EP11834683.2A patent/EP2630100B1/en active Active
-
2013
- 2013-02-22 DO DO2013000088A patent/DOP2013000088A/es unknown
- 2013-03-19 IL IL225335A patent/IL225335A/en active IP Right Grant
- 2013-03-19 NO NO20130401A patent/NO20130401A1/no unknown
- 2013-03-20 ZA ZA2013/02119A patent/ZA201302119B/en unknown
- 2013-04-19 CL CL2013001081A patent/CL2013001081A1/es unknown
- 2013-04-24 CO CO13104486A patent/CO6690809A2/es active IP Right Grant
- 2013-04-30 CR CR20130188A patent/CR20130188A/es unknown
- 2013-05-16 EC ECSP13012625 patent/ECSP13012625A/es unknown
- 2013-10-17 HK HK13111700.3A patent/HK1184430A1/zh unknown
-
2023
- 2023-10-03 US US18/480,433 patent/US20240109811A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07149552A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-13 | Toray Ind Inc | 繊維強化プラスチック製補強材とその製造方法 |
JPH0891913A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Kumagai Gumi Co Ltd | Frp製鉄筋代替材及びその製造方法 |
JP2002154853A (ja) * | 2000-11-17 | 2002-05-28 | Nippon Electric Glass Co Ltd | コンクリート補強材及びそれを用いたコンクリート成形体 |
KR20060009486A (ko) * | 2004-07-24 | 2006-02-01 | 임홍섭 | 콘크리트 보강재, 이를 제조하기 위한 제조장치 |
WO2008128314A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | Randel Brandstrom | Fiber reinforced rebar |
CN201236420Y (zh) * | 2008-07-31 | 2009-05-13 | 四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司 | 纤维复合筋材 |
Also Published As
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240109811A1 (en) | Reinforcement bar and method for manufacturing same | |
Fang et al. | Novel FRP interlocking multi-spiral reinforced-seawater sea-sand concrete square columns with longitudinal hybrid FRP–steel bars: Monotonic and cyclic axial compressive behaviours | |
CA2664552C (en) | Reinforcement structures | |
KR102286554B1 (ko) | 슬립과 균열 발생을 억제하기 위한 텍스타일 보강 시멘트 복합체 및 그 제조방법 | |
Borosnyoi | Serviceability of CFRP prestressed concrete beams | |
RU2474542C2 (ru) | Крупный заполнитель для бетона | |
Lanivschi | State of the art for strengthening masonry with fibre reinforced polymers | |
JPH0123428B2 (ru) | ||
WO2007137152A2 (en) | Composite structure | |
JPH0543654B2 (ru) | ||
Abdel-Rahman et al. | An overview of fibre reinforced concrete, FRC and fibres properties and current applications | |
Bediwy et al. | Bond Degradation of Glass Fiber-Reinforced Polymer Bars Embedded in Basalt Fiber-Reinforced Cementitious Composite under Harsh Conditions. | |
Islam et al. | Mechanical properties of twisted galvanized iron fiber reinforced concrete with different contents and pitches | |
Tusher et al. | Strengthening of RC Beams at Shear Region Using Carbon Fiber Reinforced Polymer | |
Routray | Shear Behaviour of BFRP Strengthened RC T-Beams | |
Rai et al. | Fiber Reinforced Polymer Composites, A novel way for strengthening structures | |
Hu | Analysis and Design of Prestressed Concrete | |
Liu et al. | Research on the bonding performance of TRC composite embedded CFRP bars and the flexural performance of reinforced beams | |
Mushtaq et al. | Development of enhanced polymer fiber reinforced concrete | |
Rajalakshmi et al. | Experimental Study on Confined Concrete with Steel Fiber | |
Górski et al. | Structural strengthenings based on SRP and SRG composites | |
Fereig et al. | Rehabilitation and strengthening for shear of RC beams using CFRP and GFRP | |
PRIYA et al. | SHEAR STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS USING FRP STRIPS |