RU200047U1

RU200047U1 - BASALT FIBER REINFORCEMENT NET

Info

Publication number: RU200047U1
Application number: RU2020103567U
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Нелюб; Алексей Сергеевич Бородулин; Александр Николаевич Калинников; Максим Андреевич Орлов; Александр Александрович Берлин; Галина Владленовна Малышева; Виталий Игоревич Солодилов
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2020-10-02

Abstract

Полезная модель относится к промышленному и гражданскому строительству, а именно к неметаллическим арматурным материалам и элементам. Арматурная сетка из базальтового волокна выполнена в виде плоского рулонного материала ячеистой структуры, образована путем наложения взаимно пересекающихся выполненных из ровинга основы и утка со скреплением места их пересечения с помощью вязки прошивными нитями и обработана пропиточным составом. В качестве прошивных нитей используются арамидные нити, которые диагонально перекрещиваются в процессе вязки под углами ±45° внутри каждой ячейки сетки квадратной формы и образуют дополнительную армирующую сетку. Полезная модель обеспечивает сверхпрочность сетки, а также получение строительных покрытий, имеющих достаточную жесткость с сохранением определенной равновесной гибкости, снижение их дефектности и увеличение стойкости к воздействию внешней среды, в частности высокую термостойкость и биоустойчивость. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to industrial and civil construction, namely to non-metallic reinforcing materials and elements. Reinforcing mesh made of basalt fiber is made in the form of a flat roll material of a cellular structure, formed by superposition of mutually intersecting warp and weft made of roving with fastening of the place of their intersection by knitting with stitching threads and treated with an impregnating compound. Aramid threads are used as stitching threads, which cross diagonally during knitting at angles of ± 45 ° inside each cell of a square-shaped mesh and form an additional reinforcing mesh. The utility model provides the superstrength of the mesh, as well as obtaining building coatings with sufficient rigidity while maintaining a certain equilibrium flexibility, reducing their defectiveness and increasing resistance to environmental influences, in particular, high thermal stability and biostability. 3 C.p. f-ly, 2 dwg

Description

Полезная модель относится к промышленному и гражданскому строительству, а именно к неметаллическим арматурным материалам и элементам, которые используются при кладочном и связевом армировании различных стеновых конструкций, а также для ремонта, укрепления фасада зданий, облицовки керамической плиткой, оштукатуривания и стяжек поверхностей различных кладочных материалов, повышения сейсмоустойчивости стен.The utility model relates to industrial and civil construction, namely to non-metallic reinforcing materials and elements that are used in masonry and tie reinforcement of various wall structures, as well as for repair, strengthening the facade of buildings, facing with ceramic tiles, plastering and screeds of surfaces of various masonry materials, increasing the seismic resistance of the walls.

Известна геопрослойка армирующая, используемая при сооружении, реконструкции и ремонте дорожного полотна и элементов дорожных покрытий. Ее решетка выполнена из ровингового жгута, покрытого защитным слоем [Патент РФ №2186906]. Структура решетки образована перевивочным переплетением жгута, в качестве которого используют жгут на основе базальтовых нитей, а в качестве защитного слоя используют плетеную из полимерной нити оплетку.Known geolayer reinforcing, used in the construction, reconstruction and repair of the roadway and elements of road surfaces. Its lattice is made of a roving rope covered with a protective layer [RF Patent No. 2186906]. The lattice structure is formed by a leno weave of a bundle, which is a bundle based on basalt threads, and a braid braided from a polymer thread is used as a protective layer.

К недостаткам известной армирующей геосетки относится невысокая прочность на разрыв, а также ограниченность в функциональных возможностях ее сетчатой структуры.The disadvantages of the known reinforcing geogrid include low tensile strength, as well as the limited functionality of its mesh structure.

Известна армирующая сетка для дорожного покрытия [Патент РФ №2540178], выполненная в виде плоского материала ячеистой структуры, с ячейками прямоугольной или квадратной формы, пропитанного синтетическими сополимерами. Материал образован путем наложения двух взаимно пересекающихся систем из синтетических или базальтовых нитей основы и утка со скреплением места их пересечения с помощью прошивных нитей или проклеиванием. По основе через расстояние больше ширины ячейки, но менее ширины протектора шины транспортного средства проложены армирующие нити с линейной плотностью, повышенной в 1,2-5,0 раз, по сравнению с линейной плотностью остальных нитей основы.Known reinforcing mesh for the road surface [RF Patent No. 2540178], made in the form of a flat material of a cellular structure, with cells of rectangular or square shape, impregnated with synthetic copolymers. The material is formed by superimposing two mutually intersecting systems of synthetic or basalt warp and weft threads with fastening of their intersection with the help of stitching threads or gluing. Along the warp, through a distance greater than the width of the cell, but less than the width of the tread of the vehicle tire, reinforcing threads with a linear density increased by 1.2-5.0 times, compared to the linear density of the remaining warp threads, are laid.

Недостатком известной армирующей сетки является ограниченность в применении: исключительно для укрепления грунта при строительстве дорог за счет разработки специальной усиленной системы переплетения нитей основы и утка только в области прохождения шин автомобилей, в основном в продольном направлении, что значительно влияет на сложность ее изготовления.The disadvantage of the known reinforcing mesh is its limited application: exclusively for strengthening the soil during road construction due to the development of a special reinforced system of weaving of warp and weft threads only in the area of passage of automobile tires, mainly in the longitudinal direction, which significantly affects the complexity of its manufacture.

Наиболее близким по признакам техническим решением является арматурная сетка из базальтового волокна по патенту РФ на полезную модель №162601 (прототип), которая выполнена в виде плоского рулонного материала ячеистой структуры, образованной путем наложения взаимно пересекающихся основы и утка со скреплением места их пересечения с помощью прошивных нитей и обработанной пропиточным составом. Согласно патенту основа и уток выполнены из ровинга, состоящего из непрерывных волокон диаметром элементарного волокна от 6 до 21 мкм, длиной от 40 до 60 км, шириной от 1,5 до 5,0 мм с линейной плотностью от 300 до 4800 текс(tех), а прошивная нить проложена швом типа «вязки трико» с высотой петли от 3 до 8 мм. Тип и характеристики прошивной нити не приведены.The closest technical solution in terms of features is a reinforcing mesh made of basalt fiber according to the RF patent for a useful model No. 162601 (prototype), which is made in the form of a flat roll material of a cellular structure formed by overlaying mutually intersecting warp and weft with fastening the place of their intersection using stitching threads and treated with an impregnating compound. According to the patent, the warp and weft are made of roving, consisting of continuous fibers with an elementary fiber diameter of 6 to 21 microns, a length of 40 to 60 km, a width of 1.5 to 5.0 mm with a linear density of 300 to 4800 tex (tex) , and the stitching thread is laid with a “tricot knit” seam with a loop height of 3 to 8 mm. The type and characteristics of the sewing thread are not shown.

Ячейки прямоугольной или квадратной формы выполнены с шагом, кратным 4,23 мм и размером от 4,23 до 100 мм.Cells of a rectangular or square shape are made with a step multiple of 4.23 mm and a size from 4.23 to 100 mm.

Основа выполнена составной, путем скрепления между собой пропитсоставом и прошивной нитью, включающей от 1 до 12 ровингов, а уток - наборным, состоящим от 1 до 12 ровингов, расположенных друг от друга на расстоянии, равным его ширине.The warp is made composite, by fastening to each other with an impregnated composition and a stitching thread, including from 1 to 12 rovings, and the weft - inlaid, consisting of 1 to 12 rovings, spaced from each other at a distance equal to its width.

Пропитсостав арматурной сетки составляет от 8 до 60% от массы базальтового волокна по сухому остатку, пронизывает весь объем базальтового волокна и образует на сетке покровный верхний слой, при этом пропитсоставы включают или водные дисперсии полимеров, или ПВХ пластизоль, или водные дисперсии битумов.The impregnation composition of the reinforcing mesh is from 8 to 60% of the mass of basalt fiber by dry residue, it penetrates the entire volume of the basalt fiber and forms a covering top layer on the mesh, while the impregnation compositions include either aqueous dispersions of polymers, or PVC plastisol, or aqueous dispersions of bitumen.

По прототипу предложена арматурная сетка с равномерными высокими физико-механическими характеристиками в продольном и поперечном направлениях, т.е. преимущественно в направлении укладки ±90°. Вместе с тем при строительстве в ряде случаев в зависимости от состояния и формы поверхности объекта, а также направлений действующих напряжений для их компенсации необходимо создавать дополнительно усиленные направления армирования. При этом не всегда удается достигнуть армирующего эффекта в нужном направлении путем добавления дополнительных слоев сетки, поскольку такой подход может привести к утяжелению слоя штукатурки стены или потолка и, как следствие, к отслоению нанесенного покрытия. В прототипе - патенте №162601 тип и характеристики прошивной нити не приведены, т.е. ее функцию может выполнять типовые, известные из уровня техники органические нити, обычно это полиэфирные, полиамидные или пропиленовые, используемые для дополнительного крепежа сеточных узлов из ровинга основы и утка.According to the prototype, a reinforcing mesh with uniform high physical and mechanical characteristics in the longitudinal and transverse directions is proposed, i.e. predominantly in the laying direction ± 90 °. At the same time, during construction, in some cases, depending on the state and shape of the object's surface, as well as the directions of the acting stresses, to compensate for them, it is necessary to create additional reinforced directions of reinforcement. At the same time, it is not always possible to achieve a reinforcing effect in the desired direction by adding additional layers of mesh, since this approach can lead to a heavier layer of plaster on the wall or ceiling and, as a consequence, to delamination of the applied coating. In the prototype patent No. 162601, the type and characteristics of the piercing thread are not shown, i.e. its function can be performed by typical organic yarns known from the prior art, usually polyester, polyamide or propylene, used for additional fastening of mesh knots from warp and weft roving.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение дополнительной прочности арматурной сетки из базальтового волокна в направлении укладки ±45°, а также снижение дефектности строительного покрытия и увеличения его стойкости к воздействию внешней среды за счет применения в качестве прошивочной- арамидной нити, образующую, помимо фиксации узлов основной сетки из базальтовых волокон, собственную вспомогательную армирующую сетку.The technical task of the proposed utility model is to provide additional strength of the reinforcement mesh made of basalt fiber in the direction of laying ± 45 °, as well as to reduce the defectiveness of the building coating and increase its resistance to the external environment due to the use of aramid thread as a stitching thread, which, in addition to fixing the nodes the main mesh of basalt fibers, its own auxiliary reinforcing mesh.

Техническим результатом является создание многофункциональной универсальной арматурной сетки с дополнительным армирующим эффектом в направлении укладки ±45°.The technical result is the creation of a multifunctional universal reinforcing mesh with an additional reinforcing effect in the direction of laying ± 45 °.

Поставленная техническая задача достигается тем, что армирующая сетка из базальтовых волокон выполнена в виде плоского рулонногоматериала сетчатой структуры. Сетчатая структура образуется наложением жгутов базальтовых волокон во взаимно перпендикулярном направлении с последующим их скреплением прошивной нитью. Жгуты базальтовых волокон, расположенные вдоль направления плетения (бОльшая сторона рулонного материала), образуют основу сетки, жгуты, расположенные поперек, - уток. Прошивная нить и пропиточный состав фиксируют заданную сетчатую структуру материала. Прошивка осуществляется арамидной нитью аналогами кевлара типа Руслан, НШТВ (производитель: ООО Научно-производственное предприятие «Термостойкий текстиль», Мытищи) с линейной плотностью (в зависимости от точности методов измерения): от 6,0-6,3 до порядка 255-260,0 г/км (Тэкс) и швом типа «вязка-трико». При прошивке узла сетки соседние прошивные нити меняются местами и при вязке образуют перекрестные нитевые диагонали в каждой ячейки армирующей сетки. Арамидные нити, образуя таким образом собственную - вспомогательную легкую сетку, придают основной сетке дополнительно такие свойства, как сверхпрочность, высокую термостойкость и биоустойчивость. Образующаяся ячеистая структура при использовании придает стенам и перекрытиям достаточную жесткость с сохранением определенной равновесной гибкости, что очень важно для строительных объектов в сейсмоопасных районах.The technical problem posed is achieved by the fact that the reinforcing mesh of basalt fibers is made in the form of a flat roll material with a mesh structure. The mesh structure is formed by the imposition of bundles of basalt fibers in a mutually perpendicular direction with their subsequent fastening with a stitching thread. Bundles of basalt fibers, located along the direction of weaving (the large side of the roll material), form the basis of the mesh, bundles located across the weft. The piercing thread and the impregnating compound fix the given mesh structure of the material. The firmware is carried out with aramid thread analogs of Kevlar type Ruslan, NShTV (manufacturer: Scientific and Production Enterprise "Heat-Resistant Textile" LLC, Mytishchi) with linear density (depending on the accuracy of measurement methods): from 6.0-6.3 to about 255-260 , 0 g / km (TEX) and tricot knit seam. When sewing a mesh node, adjacent sewing threads are interchanged and, when knitted, form cross thread diagonals in each cell of the reinforcing mesh. Aramid yarns, thus forming their own auxiliary lightweight mesh, additionally impart properties such as super strength, high heat resistance and biostability to the main mesh. The resulting cellular structure, when used, gives walls and ceilings sufficient rigidity while maintaining a certain equilibrium flexibility, which is very important for construction projects in earthquake-prone areas.

Армирующая сетка изготавливается из базальтового директ-ровинга с линейной плотностью от 600 до 4800 г/км (тэкс) с диаметром элементарного волокна от 12 до 24 мкм по вязально-прошивной технологии. Выполнение базальтового ровинга с линейной плотностью от 600 до 4800 tex обеспечивает высокие физико-механические характеристики сетки, при этом при уменьшении плотности меньше 600 tex снижаются разрывные нагрузки, а повышение линейной плотности свыше 4800 tex возможно, но нецелесообразно, в т.ч. по экономическим соображениям. Толщина элементарного волокна в 12 мкм является достаточной, меньше которой ее выполнение будет затруднено, а увеличение толщины элементарного волокна более 24 мкм приведет к его разрыхлению и снижению разрывной нагрузки по основе и утку. Основа и уток сетки выполнены путем сложения от 1 до 4 ровингов, что позволяет уменьшить разнодлинность волокон, искривления жгутов, тем самым максимально реализовать начальную прочность базальтовых директ-ровингов, которая составляет не менее 600 мН/тэкс.Reinforcing mesh is made of basalt direct-roving with a linear density of 600 to 4800 g / km (tex) with an elementary fiber diameter of 12 to 24 microns using knitting and stitching technology. The execution of basalt roving with a linear density from 600 to 4800 tex provides high physical and mechanical characteristics of the mesh, while with a decrease in density below 600 tex, breaking loads are reduced, and an increase in linear density above 4800 tex is possible, but impractical, incl. for economic reasons. The thickness of the filament of 12 microns is sufficient, less than which it will be difficult to perform, and an increase in the thickness of the filament over 24 microns will lead to its loosening and a decrease in the breaking load along the warp and weft. The warp and weft of the mesh are made by adding from 1 to 4 rovings, which makes it possible to reduce the difference in length of fibers, bending of the bundles, thereby maximizing the initial strength of basalt direct rovings, which is at least 600 mN / tax.

Ячейки квадратной формы используют размером от 25×25 мм до 100×100 мм. При этом ширина рулонного материала может составлять от 0,5 м до 5,4 м, длина намотки рулона - 20п.м., 50 п. м. или 100 п. м.Square cells are used in sizes from 25 x 25 mm to 100 x 100 mm. In this case, the width of the roll material can be from 0.5 m to 5.4 m, the length of the winding of the roll - 20 rm, 50 rm or 100 rm.

Масса базальтовой сетки на единицу площади составляет от 100 до 450 г/м², при этом разрывная нагрузка в продольном и в поперечном направлении составляет от 20 до 100 кН/м, а удлинение при разрыве в продольном и в поперечном направлении составляет не более 4%.Mass basalt mesh per unit area is from 100 to 450 g / m ^2, and the breaking load in the longitudinal and transverse direction is 20 to 100 kN / m, and the elongation at break in the longitudinal and transverse direction is not more than 4% ...

В качестве пропиточного состава использовали полимерные составы на основе акрилатов или поливинилхлорида, битумов или пластизоли в зависимости от назначения сетки. Массовое содержание пропиточных составов в армирующей сетке составляет от 10 до 60%. Такой диапазон содержания пропиточных составов в базальтовой сетке обеспечивает совместную работу всех элементов сетки при ее нагружении.As the impregnating composition, polymer compositions based on acrylates or polyvinyl chloride, bitumen or plastisol were used, depending on the purpose of the mesh. The mass content of impregnating compounds in the reinforcing mesh is from 10 to 60%. Such a range of the content of impregnating compounds in the basalt mesh ensures the joint operation of all mesh elements during its loading.

Используют сшивающую нить в качестве армирующей таким образом, чтобы она образовывала нитевые диагонали, выходящие из прямых углов в каждой ячейке сетки квадратной формы. Такое армирование осуществляется в процессе плетения вспомогательной сетки. При формировании узла в месте пересечения основных базальтовых нитей сшивающие нити фиксируют узел и меняются перекрестно местами с соседними, тем самым образуя диагональное перекрестие внутри каждой ячейки прямоугольной, в данном случае квадратной формы.A sewing thread is used as a reinforcing thread so that it forms thread diagonals extending from right angles in each cell of a square mesh. Such reinforcement is carried out in the process of weaving the auxiliary mesh. When a knot is formed at the intersection of the main basalt threads, the stitching threads fix the knot and change crosswise with the neighboring ones, thereby forming a diagonal crosshair inside each rectangular cell, in this case a square shape.

В качестве иллюстрации технического решения на фиг. 1 изображена конструкционная схема заявленной арматурной базальтовой сетки, где позиция 1 - базальтовый ровинг, позиция 2 - арамидная нить.As an illustration of the technical solution, FIG. 1 shows a structural diagram of the claimed basalt reinforcing mesh, where position 1 is basalt roving, position 2 is aramid thread.

В качестве сшивающих нитей предлагается использовать арамидные нити с линейной плотностью от порядка 6,0 до 260 тэкс. Такой интервал линейных плотностей выбран, исходя из ассортимента промышленно производимых арамидных нитей, и определен ограничениями технологического процесса изготовления базальтовой сетки. Обычно арматурную сетку скрепляют прошивными нитями из цепных линейных полимеров: полиэфиров (например, в упоминаемом выше патенте РФ №2540178) или полиамидов или полипропилена определенной толщины. Однако в данном случае необходимо отметить, что адгезионная прочность в системах полимер - волокно на основе линейных цепных полимеров, например полиамидов, ниже, чем для систем полимер - арамидное волокно, т.е. высокоориентированное жесткоцепное волокно на основе полипарафенилентерефталамида и его производных (сополимеров) с гетероциклами в цепи. Кроме этого краевой угол смачивания арамидного волокна пропитывающими клеевыми составами ниже, чем для полиэфирных, полипропиленовых или полиамидных волокон. Таким образом, в местах сшивки происходит лучший контакт пропитывающего состава с прошивными нитями, что обеспечит снижение дефектности поверхности строительного объекта и увеличит его стойкость к воздействию внешней среды.As a sewing thread, it is proposed to use aramid threads with a linear density of about 6.0 to 260 teks. Such an interval of linear densities is selected based on the range of industrially produced aramid yarns, and is determined by the limitations of the technological process of manufacturing basalt mesh. Usually, the reinforcing mesh is fastened with stitching threads of chain linear polymers: polyesters (for example, in the above-mentioned RF patent No. 2540178) or polyamides or polypropylene of a certain thickness. However, in this case, it should be noted that the adhesion strength in polymer-fiber systems based on linear chain polymers, for example, polyamides, is lower than for polymer-aramid fiber systems, i.e. highly oriented rigid-chain fiber based on polyparaphenylene terephthalamide and its derivatives (copolymers) with heterocycles in the chain. In addition, the contact angle of aramid fiber wetting with impregnating adhesives is lower than for polyester, polypropylene or polyamide fibers. Thus, in the places of stitching, there is a better contact of the impregnating composition with the stitching threads, which will reduce the defectiveness of the surface of the construction object and increase its resistance to the external environment.

При растяжении армирующих сеток в направлении диагоналей ячеек (приблизительно ±45°) нагрузка составляет около 5-15 Н на одну ячейку в зависимости от шага сетки и линейной плотности ровинга. В случае дополнительного армирования арамидной нитью по диагоналям ячеек сетки, измеренная прочность в направлении ±45° составляет от 13 Н на ячейку (при прошивки нитью с линейной плотностью 6,3 тэкс) до 505 Н на ячейку (при прошивке нитью с линейной плотностью порядка 258,8 тэкс).When stretching the reinforcing mesh in the direction of the mesh diagonals (approximately ± 45 °), the load is about 5-15 N per mesh, depending on the mesh spacing and the linear density of the roving. In the case of additional reinforcement with aramid thread along the diagonals of the mesh cells, the measured strength in the direction of ± 45 ° is from 13 N per cell (when piercing with a thread with a linear density of 6.3 tex) to 505 N per cell (when piercing with a thread with a linear density of about 258 , 8 tex).

Результаты растяжения базальтовых сеток с размером ячейки 25×25 мм, прошитых арамидными нитями разной линейной плотности, показаны в таблицах 1 и 2.The results of stretching basalt meshes with a mesh size of 25 × 25 mm, sewn with aramid threads of different linear density, are shown in Tables 1 and 2.

На фигуре 2 показана графическая зависимость прочности одной ячейки базальтовой сетки, армированной в направлении ±45° арамидной прошивной нитью.The figure 2 shows a graphical dependence of the strength of one cell of the basalt mesh, reinforced in the direction of ± 45 ° with aramid tufted thread.

Claims

1. Reinforcing mesh made of basalt fiber, made in the form of a flat roll material of a cellular structure, formed by superimposing mutually intersecting warp and weft made of roving with fastening the place of their intersection by knitting with stitching threads and treated with an impregnating composition, characterized in that as stitching yarns, aramid yarns are used, which form an additional reinforcing mesh due to the diagonal crossing of the threads in the process of knitting at angles of ± 45 ° inside each cell of the square mesh.

2. Reinforcement mesh according to claim 1, characterized in that the aramid yarns have a linear density of 6.3 to 258.8 teks.

3. Reinforcement mesh according to claim 1, characterized in that the strength of the mesh in the diagonal direction is from 13 to 505 N per cell.

4. Reinforcing mesh according to claim 1, characterized in that the warp and weft of the mesh are made by folding and stitching from 1 to 4 direct rovings with a filament diameter of 12 to 24 microns.