WO2013032416A2 - Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
WO2013032416A2
WO2013032416A2 PCT/UA2012/000080 UA2012000080W WO2013032416A2 WO 2013032416 A2 WO2013032416 A2 WO 2013032416A2 UA 2012000080 W UA2012000080 W UA 2012000080W WO 2013032416 A2 WO2013032416 A2 WO 2013032416A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roving
binder
reinforcement
winding
composite
Prior art date
Application number
PCT/UA2012/000080
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013032416A3 (ru
Inventor
Сергей Петрович ОСНОС
Мария Сергеевна ОСНОС
Original Assignee
Osnos Sergey Petrovich
Osnos Mariya Sergeevna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osnos Sergey Petrovich, Osnos Mariya Sergeevna filed Critical Osnos Sergey Petrovich
Publication of WO2013032416A2 publication Critical patent/WO2013032416A2/ru
Publication of WO2013032416A3 publication Critical patent/WO2013032416A3/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • 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
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
    • B29C70/52—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die
    • B29C70/521—Pultrusion, i.e. forming and compressing by continuously pulling through a die and impregnating the reinforcement before the die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/02—Layered products comprising a layer of synthetic resin in the form of fibres or filaments
    • 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

Definitions

  • the invention relates to technologies and technological equipment for the production of composite reinforcement of a periodic profile for reinforcing concrete, road slabs and coatings, foundations, retaining walls, bridge supports, power transmission poles, concrete structures for shore protection, dams, other building structures and structures.
  • the use of composite reinforcement and reinforcing elements for earthquake-resistant, coastal and marine construction is promising.
  • Composite reinforcement based on basalt continuous fibers has several advantages compared to steel reinforcement: 2–2.5 times higher specific strength characteristics; not subject to corrosion when exposed to moisture, sea water and in aggressive environments; the weight of a running meter of composite basalt-plastic reinforcement is 6 - 9 times less than that of steel reinforcement.
  • the main component for the production of composite reinforcement is basalt continuous fibers, which are made from finished natural raw materials - basalt rocks.
  • Composite reinforcement is manufactured using “cold” technologies. Therefore, the production of basalt-plastic reinforcement requires tens of times less energy than for the production of steel reinforcement.
  • basalt-plastic reinforcement The cost of production of basalt-plastic reinforcement is lower than traditional steel, and in the face of rising energy costs, this difference will steadily increase.
  • the use of basalt-plastic reinforcement in construction, road construction, hydraulic engineering and earthquake-resistant construction will significantly expand and increase. This requires improved technology and
  • the disadvantage of this method is the low productivity.
  • the disadvantage of this method is the low productivity and the inability to manufacture composite reinforcement of a periodic profile with high anchor adhesion properties of the reinforcement with concrete.
  • the closest set of features and the achieved result is a method of manufacturing composite reinforcement [3], on the basis of which composite reinforcement is made [4].
  • this method of manufacturing composite reinforcing bars of a periodic profile the fabric formed and impregnated with a polymer binder from a roving thread is pulled through a squeezing device, a spiral winding device and a polymerization chamber. After unwinding, from 2 to 10 separate bundles (bundles) are formed from roving threads, then each bundle is separately impregnated with a polymeric binder, squeezed, stretched and formed into a reinforcing profile by combining roving bundles into a single core when performing spiral winding with a winding bundle.
  • the angle of descent of the roving harnesses from the forming device, at which the roving bundles are combined, is 30 ° -179 °.
  • Composite reinforcement [4] containing a supporting rod made of high-strength polymer material, the periodic reinforcing relief of which is created along the supporting rod from being pressed into the bearing rod of a winding rope, or a removable winding rope with a winding angle of 30 ° - 70 °, with the ratio of the cross-sectional areas of the bearing rod and winding harness ranging from 3 to 25.
  • the main disadvantages of this method and the reinforcement manufactured by this method are: the lack of uniform tension of all roving ropes, which leads to different loading rovings in the body of the reinforcement and their consequent destruction under tensile loads; the formation of a periodic reinforcing profile by combining roving ropes during spiral winding with a wrapping ropes, which leads to the formation of spiral-shaped depressed grooves along the entire supporting rod (bar) of the reinforcement.
  • FIG. 1 shows the types of composite reinforcement [4], made on the basis of the prototype method [3].
  • Figure 1 shows the reinforcement with spiral winding of a periodic anchor profile with a roving harness. The surface relief of the reinforcement was created from pressing a roving rope 2 into a supporting rod 1, or from pressing a removable winding rope.
  • the reinforcement In the places where the harnesses are pressed in, the reinforcement is most weakened, the roving fibers of the main bearing rod of the reinforcement are pinched and are most susceptible to failure under tensile stresses and, especially, bending. Indented grooves are stress concentrators and under loads will be places of destruction of the reinforcement.
  • the method does not provide for preliminary coating of roving fibers with special lubricants that provide a strong adhesive layer
  • Fiber surface is a binder
  • regulating the ratio of the number of reinforcing fibers and a binder in the composition of composite reinforcement which negatively affects the characteristics and quality of the reinforcement.
  • the use of this method for the manufacture of composite reinforcement leads to an excess of the binder in the composition of the reinforcement, which does not provide its strength characteristics and leads to an increase in the cost of its production.
  • the present invention solves the problem of manufacturing composite reinforcement of a periodic profile with higher strength characteristics, anchor properties, optimizing the composition of the reinforcement and reducing the consumption of raw materials - continuous fibers and a binder for its production, as well as non-combustible and
  • a method of manufacturing composite reinforcement which consists in drawing and impregnating individual roving ropes (bundles) with a polymer binder, squeezing them, combining individual roving ropes into a common bundle, spiral winding the roving ropes, polymerizing the reinforcing bar, and cutting it with dimensional cuts, or folding into bays,
  • continuous fibers of mineral composition mainly basalt fibers, the primary fibers of which are coated with a sizing agent, forming a strong adhesive boundary layer “elementary fiber surface - binder” with a binder, and all roving ropes are wound from bobbins with the same uniform tension,
  • roving ropes are combined and passed through a sealing and forming device, where the binder is evenly distributed between the fibers, its excess is squeezed out and a dense rod is formed in which the fiber content is 72 - 88% and a binder 28 - 12%; directly at the outlet of the sealing and forming device, a bandage is applied to the rod with a bundle of roving impregnated with a roving binder by spiral or cross-spiral winding and form a reinforcement with
  • Distinctive features of the proposed method for the production of composite reinforcement is that due to the application of special lubricants on the surface of elementary fibers, when the fibers are impregnated with a binder and its
  • a bandage is applied to the formed dense rod with a roving bundle impregnated with a binder, spiral, or cross spiral winding.
  • the transverse spiral rope is not pressed into the loose central carrier rope, but is superimposed on the already formed dense rod while bandaging and reinforcing it and forming a protruding reinforcing profile.
  • a protruding reinforced relief profile is created, similar to the classic steel reinforcement, which
  • this method provides the production of composite reinforcement of a periodic profile with high strength
  • non-combustible and heat-resistant composite reinforcement for the production of non-combustible and heat-resistant composite reinforcement is proposed the use of non-combustible and heat-resistant binders with the use of flame retardants and inorganic binders.
  • the production method of composite reinforcement is characterized in that non-combustible binders using flame retardants or heat-resistant binders based on inorganic compounds are used as a binder.
  • inorganic binders for example, aluminosilicate, aluminosilicate and
  • phosphate binders allows the production of a new class of composite reinforcement - non-combustible and heat-resistant.
  • the temperature of application of such reinforcement will be determined by the temperature of long-term use of basalt continuous fibers up to 600 ° C and short-term use up to 900 ° C.
  • basalt continuous fibers in the production of composite reinforcement is predominant, which is associated with a number of factors: good strength characteristics of the fibers, high resistance of basalt fibers to aggressive environments, especially alkaline environments of concrete (unlike
  • Fiberglass has a high
  • a method of manufacturing a composite reinforcement according to the alleged invention is as follows.
  • continuous fibers are used from mineral raw materials, mainly basalt fibers.
  • Special types of lubricants are applied to primary elementary fibers during their drawing (“direct” lubricants for the production of composite materials, for example, lubricants based on silane compounds and others), compatible with epoxy and polyester binders.
  • Fiber lubricants are selected to provide good fiber impregnation, and during polymerization
  • the reinforcement has a structure reinforced with continuous fibers, bonded with a binder of a monolithic composite material.
  • the roving reels are mounted on the rotating axial creel spindles, which have adjustable brakes - tensioners of the roving harness. Roving is wound from tight bobbins without looping and twisting. The tension of the roving harnesses is regulated and provided the same for all roving harnesses that are used to form the central core of the reinforcement.
  • the rovings, the rod and the fittings are pulled by a pulling device.
  • the roving harnesses are fed through a matrix-type distribution panel to a dryer for drying and heating at temperatures of 10-140 ° C.
  • roving ropes are impregnated in a bath with a heated polymer, or non-combustible and heat-resistant binder (with
  • roving harnesses are squeezed to remove excess binder and fed through the roving distribution unit to the guide forming unit.
  • roving ropes are combined into a single bundle in which the binder is distributed evenly due to gradual compression, and its excess and air bubbles are squeezed out and removed.
  • a dense rod is formed - the main supporting rod of the reinforcement.
  • the content of the roving and binder in the composition of the composite reinforcement is regulated within the following ratios: the content of the roving is 72 - 88%; binder 28 - 12%.
  • the number of roving ropes in the rod and the total content of reinforcing continuous fibers are set during winding from the creel, and the amount of binder is controlled during its initial extraction and extrusion of excess binder on the sealing and forming device.
  • the output diameter of the sealing and molding device is chosen so as to provide the required diameter of the main bearing rod and set the desired content of the roving and binder.
  • a rovig impregnated with a binder is imposed on the rod by spiral or cross-spiral winding, bandaging and strengthening the bearing rod of the reinforcement.
  • the roving harness is applied to an already formed dense rod, but not pressed into the body of the main harness.
  • the formed reinforcing bar is polymerized in heat chambers, and after the pulling device they are cut into measuring reinforcing bars, or at small diameters they are wound into coils.
  • FIG. 2 spiral winding of the profile
  • Fig. 3 cross spiral winding of the profile
  • roving 2 forming a protruding reinforcing profile 2 is not pressed into the body of the main supporting reinforcement rod 1, and is superimposed on it and glued to it due to adhesion of the binder
  • the Fibers in the main bearing rod 1 have the same tension and are not pressed by transverse winding, as is the case in the composite reinforcement [4] in figure 1, made by the prototype method [3].
  • a device for implementing the method of manufacturing composite reinforcement
  • molding unit spiral winding device, polymerization chambers, pulling device, cutting and reeling units.
  • the disadvantage of this production line is the complexity and insufficiently high productivity, as well as the inability to obtain composite reinforcement with high anchor properties.
  • the heated nozzle is made of a material having low adhesion when heated.
  • the line is equipped with a polymerization chamber installed between the profile forming device and the assembly for winding the reinforcement and, or the assembly for cutting the reinforcement.
  • the line is also equipped with a leveling device installed between the bobbin holder and the impregnation bath.
  • the disadvantage of this production line is the complexity and insufficiently high productivity, as well as the inability to obtain composite reinforcement with high anchor properties.
  • the achieved result is a technological line for manufacturing composite reinforcement [6].
  • the production line includes a creel with sequential roving rods, a leveling device, an annealing chamber,
  • a tensioning device is made of metal wire in the form of a comb, in which the number of grooves is not less than the number of channels in the matrix of the forming device, a tension device
  • the squeezing device is made of elastic elastic material with slots the number of which is equal to the number of matrix channels
  • the molding unit is made in the form of a matrix
  • the matrix has 2-10 longitudinal channels evenly spaced around the central guide
  • the matrix guide is made in the shape of a cone or a truncated cone, and along the central guide matrix is made
  • the matrix of the forming unit is installed directly in front of the transverse winding zone at a distance from the point of winding of the braid thread equal to 1-10 diameter of the reinforcement, the node for removing the winding bundle from the support rod is installed after the polymerization chamber.
  • This production line has several disadvantages: an annealing chamber at temperatures up to 250 ° C anneals the sizing agent from the surface of roving fibers, which reduces the strength characteristics of continuous fibers; not
  • rovings in the body of the reinforcement have kinks that are internal stress concentrators and reduce the bending strength of the reinforcement, creating a transverse reinforcing profile by pressing the roving harness or a removable crimping harness into the main reinforcement harness, creating transverse indented channels along the main reinforcement bar, which significantly reduces the strength fittings on a gap and, especially, on a bend.
  • the device does not provide regulation of the binder content in the composite reinforcement, which
  • the device is quite complex and has many devices and nodes:
  • leveling device made of bent wire, tensioners in the impregnation bath and above the bath, comb of the squeezing device with many grooves, molding unit with many channels.
  • the technical result of the invention is the production of composite reinforcement with high strength characteristics and anchor properties, while optimizing the consumption of roving and binder, which is achieved by improving the device for the production of composite reinforcement, ensuring the initial equal tension of all roving harnesses, forming a dense main supporting rod of the reinforcement, spiral, or cross spiral winding on it a bandage a plait roving impregnated with a binder, forming a protruding periodic profile, by adjusting the content of the roving and binder in the reinforcement 72 - 88% and 28 - 12%, respectively.
  • a device for the production of composite reinforcement which consists of serially connected creel with roving bobbins, a drying and heating roving chamber (annealing chamber), an impregnation bath, a squeezing device, a transverse winding device, polymerization chambers, a pulling device, cutting units and winding the reinforcement, characterized in that the creel is made with axial rotating spindles equipped with
  • adjustable brake devices - roving harness tensioners at the entrance the drying and heating chamber of the roving is equipped with a matrix-type distribution panel, after the squeezing device, the roving distribution unit is installed, followed by
  • a sealing device and forming the main rod and a transverse winding device is installed immediately after the sealing and forming device.
  • composite reinforcement is that roving ropes are wound from bobbins with
  • a rod sealing and molding device is installed in front of the transverse winding device, which evenly distributes the binder between roving ropes and elementary continuous fibers, squeezes out air bubbles and excess binder from the combined roving ropes, forms a dense main carrier reinforcing bar, with a given optimal amount of roving and a binder, on which a bandage is applied by the transverse winding device a roving impregnated with a binder of roving in the form of a spiral, or cross spiral winding.
  • the device provides the production of composite reinforcement with high strength characteristics (both tensile and bending) and anchor properties, with optimal roving costs and
  • Figure 4 presents a diagram of a device for the production of composite reinforcement.
  • a device for the production of composite reinforcement consists of sequentially installed creel crev 1 with roving spools mounted on axial spindles 2 with brake devices - roving tensioners, drying and heating chambers 3 with an input distribution panel of a matrix type, impregnation bath 4 with a binder, squeezing device 5, node 6 distribution of rovings, device 7 compaction and molding of the rod, the device 8 of the transverse winding, polymerization chambers 9, the pulling device 10, the cutting unit 11 and the winding 12 of the reinforcement.
  • a device for the manufacture of composite reinforcement works as follows.
  • the bobbins with rovings are mounted on the axial rotating spindles 2 of the creel holder 1.
  • the spindles 2 are equipped with adjustable braking devices - tensioners of roving harnesses. Harnesses of roving are wound from bobbins without the formation of loops and kinks. Adjustable spindle braking devices allow you to create the same tension for all roving harnesses.
  • the roving harnesses through the matrix separation panel enter the chamber 3 for drying and heating the roving, and then to the impregnation bath 4 with a heated binder. An excess of the binder from the rovings is squeezed out by the device 5.
  • the roving harnesses go to the roving distribution unit 6.
  • the node 6 provides the layout and distribution of roving ropes before feeding them to the device 7 of the seal and molding.
  • the rovings are combined into a single bundle of the main bearing reinforcing bar and distribution of the binder between the roving fibers, extrusion of excess binder, as well as air bubbles and the formation of a dense main bearing rod of the reinforcement.
  • the inner output diameter of the rod sealing and molding device 7 is chosen so as to provide a predetermined diameter of the main supporting rod of the reinforcement, to skip the required amount of roving and adjust the content of the binder.
  • a transverse winding device 8 is installed, which directly at the output of the device 7 imposes a bandage on the main rod with a roving impregnated with a binder in the form of a spiral or cross-spiral winding. This roving bandages and strengthens the main shaft and forms a protruding reinforcing profile on it.
  • the pulling device 10 provides the pulling of roving ropes from the bobbins 2 through the drying and heating chamber 3, the impregnating bath 4, the squeezing device 5, the roving distribution unit 6, the rod sealing and forming device 7, the transverse winding device 8, the molded reinforcing bar through the polymerization chambers 9. Behind the pulling device 10, devices are installed And cutting reinforcement, and a device 12 for winding the reinforcement of small diameters into bays.
  • sizing of basalt fibers allows the annealing chamber in the prototype to be used not for annealing of the coating agent, but as a drying chamber (to remove moisture) and heating of the roving at lower temperatures 110 - 140 ° C.
  • an annealing chamber was used to anneal (remove) the sizing from fibers at temperatures up to 250 ° C, which was incompatible with polymer binders and could not form a strong adhesive layer of fibers with binders.
  • sizing agents forming with polymer, non-combustible, or inorganic binders, a strong adhesive layer “fiber surface - binder”, the same initial tension of all roving ropes of the main bearing rod of the reinforcement, its compaction and formation, regulation of the content of roving and binder in its composition, the creation of a protruding periodic the profile of the spiral, or cross-winding, roving-impregnated roving bundle impregnated with binder, allows for the production of basalt-plastic reinforcement with strength mi
  • the method and device for its implementation allow the production of a new class of composite reinforcement - non-combustible and heat-resistant.
  • Patent RU 2194617 (published 1981). A method of manufacturing a non-metallic reinforcement.
  • Patent RU 2287431 (published November 20, 2006.) A method for manufacturing composite reinforcement.
  • Patent RU 2287647 (published on November 20, 2006). Composite fittings (options).
  • Patent RU 2194517 (published December 20, 2002). Technological line for the manufacture of non-metallic fittings.
  • Patent RU 2287646 (published November 20, 2006). Processing line for the manufacture of composite reinforcement.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технологиям и технологическому оборудованию для производства композитной арматуры периодического профиля для армирования бетонов, дорожных плит и покрытий, фундаментов, подпорных стенок, опор мостов, столбов ЛЭП, бетонных конструкций берегоукрепления и плотин, других строительных конструкций и сооружений. Применение композитной арматуры в строительстве, дорожном строительстве, гидротехническом, прибрежном морском и сейсмостойком строительстве будет существенно расширяться и увеличиваться. Для производства композитной арматуры на основе базальтовых непрерывных волокон требуется в десятки раз меньше энергоносителей, чем для производства стальной арматуры. Себестоимость производства базальтопластиковой арматуры ниже стальной и в условиях роста стоимости энергоресурсов эта разница будет неуклонно увеличиваться. Композитная арматура на основе базальтовых волокон не подвержена коррозии, ее прочностные характеристики превосходят стальную, вес погоного метра в 6 - 9 раз ниже. Данное изобретение направлено на совершенствование технологий и оборудования для промышленного производства композитной арматуры, повышение ее прочностных характеристик, снижение расхода непрерывных волокон и связующего, а также на производство нового класса негорючей и термостойкой композитной арматуры. Способ изготовления композитной арматуры периодического профиля предусматривает использование непрерывных волокон минерального состава, преимущественно базальтовых, покрытых слоем замасливателя, сочетаемым со связующими, и состоит в том, что все жгуты ровингов под равным натяжением сматывают с бобин, просушивают, пропитывают полимерным связующим, отжимают излишки связующего, затем ровинги распределяют и подают в уплотнительное устройство для формирования основного несущего стержня, на стержень спиральной, или перекрестной намоткой накладывается бандаж ровингом, пропитанным связующим, для формирования выступающего арматурного профиля, сформированная арматура полимеризуется и режется на отрезки, или сматывается в бухты. В составе композитной арматуры процентное содержание непрерывных волокон составляет 72 - 88 %, связующего - 28 - 12%. Способ предусматривает также производство негорючей и термостойкой композитной арматуры с применением негорючих и термостойких связующих. Устройство для производства композитной арматуры, которое состоит из последовательно соединенных шпулярника с бобинами ровингов, камеры сушки и нагрева ровинга, пропиточной ванны, отжимного устройства, устройства поперечной намотки, полимеризационных камер, тянущего устройства, узлов резки и сматывания арматуры, дополнительно содержит шпулярник с осевыми вращающимися шпинделями, снабженными регулируемыми тормозными устройствами - натяжителями жгутов ровинга, на входе камеры сушки и нагрева ровинга имеется распределительная панель матричного типа, после отжимного устройства установлены узел распределения ровингов, устройство уплотнения и формирования основного несущего стержня, а устройство поперечной намотки накладывает бандаж на основной стержень жгутом пропитанного ровинга в виде спиральной, или перекрестной намотки. Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления обеспечивают промышленное производство композитной арматуры периодического профиля с высокими прочностными характеристиками, как на растяжение, так и на изгиб, при оптимальных расходах ровинга и связующего, обеспечивает требуемые характеристики сцепления арматуры с бетоном, а также хорошую технологичность производства композиционной арматуры. Способ и устройство обеспечивают промышленное производство композитной арматуры с высокой степенью рентабельности. При этом себестоимость производства базальтопластиковой арматуры существенно ниже, чем традиционной стальной арматуры.

Description

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к технологиям и технологическому оборудованию для производства композитной арматуры периодического профиля для армирования бетонов, дорожных плит и покрытий, фундаментов, подпорных стенок, опор мостов, столбов ЛЭП, бетонных конструкций берегоукрепления, плотин, других строительных конструкций и сооружений. Перспективно применение композитной арматуры и армирующих элементов для сейсмостойкого, прибрежного и морского строительства.
Композитная арматура на основе базальтовых непрерывных волокон имеет ряд преимуществ по сравнению со стальной арматурой: в 2 - 2.5 раза более высокие удельные прочностные характеристики; не подвержена коррозии при воздействии влаги, морской воды и в агрессивных средах; вес погонного метра композитной базальтопластиковой арматуры в 6 - 9 раз меньше, чем стальной арматуры.
Основным компонентом для производства композитной арматуры являются базальтовые непрерывные волокна, которые производятся из готового природного сырья - базальтовых пород. Производство композитной арматуры осуществляется по «холодным» технологиям. Поэтому для производства базальтопластиковой арматуры требуется в десятки раз меньше энергоресурсов, чем для производства стальной арматуры.
Себестоимость производства базальтопластиковой арматуры ниже традиционной стальной, и в условиях роста стоимости энергоресурсов эта разница будет неуклонно увеличиваться. Применение базальтопластиковой арматуры в строительстве, дорожном строительстве, гидротехническом и сейсмостойком строительстве будет существенно расширяться и увеличиваться. Это требует совершенствования технологий и
оборудования для промышленного производства композитной арматуры.
Известен способ изготовления композитной неметаллической арматуры [1] , состоящий в пропитке жгута ровинга полимерным связующим, протягивании его через отжимное устройство, формировании арматурного профиля в фильерах и устройстве спиральной намотки, полимеризации композитной арматуры в термокамерах.
Недостатком данного способа является невысокая производительность.
Известен способ изготовления композитной неметаллической арматуры [2], который состоит в пропитке непрерывных волокон связующим, формовании поперечного профиля и его термообработке в последовательно установленных фильерах с постепенно уменьшающимися сечениями, при этом поперечная обмотка осуществляется перед последней фильерой, а полимеризация связующего осуществляется в термокамерах. Недостатком данного способа является низкая производительность и невозможность изготовления композитной арматуры периодического профиля с высокими анкерными свойствами сцепления арматуры с бетонами.
Наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому результату является способ изготовления композитной арматуры [3], на основе которого изготавливается композитная арматура [4]. В данном способе изготовления композитной арматуры периодического профиля протягивают сформированное и пропитанное полимерным связующим полотно из нитей ровинга через отжимное устройство, устройство спиральной намотки и полимеризационную камеру. Из нитей ровинга после размотки формируют от 2 до 10 отдельных пучков (жгутов), затем каждый пучок раздельно пропитывают полимерным связующим, отжимают, протягивают и формуют профиль арматуры путем объединения пучков ровинга в единый стержень при выполнении спиральной намотки обмоточным жгутом. Угол схода жгутов ровинга с формующего устройства, при котором осуществляется объединение пучков ровинга, равен 30°-179°.
Арматура композитная [4], содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала, периодический арматурный рельеф которой создан вдоль несущего стержня от вдавливания в несущий стержень обмоточного жгута, или съемного обмоточного жгута с углом навивки 30° - 70° , при соотношении площадей сечении несущего стержня и обмоточного жгута в пределах от 3 до 25.
Основными недостатками данного способа и арматуры, изготовленной по этому способу, являются: отсутствие равномерного натяжения всех жгутов ровинга, что приводит к разной нагруженности ровингов в теле арматуры и их последовательному разрушению при нагрузках на разрыв; формирование периодического арматурного профиля путем объединения жгутов ровинга при выполнении спиральной намотки обмоточным жгутом, что приводит к образованию спиралевидных вдавленных канавок вдоль всего несущего стержня (прутка) арматуры.
На фиг. 1 представлены виды композитной арматуры [4], изготовленные на основе способа прототипа [3]. На фиг.1 представлена арматура со спиральной навивкой периодического анкерного профиля жгутом ровинга. Рельеф поверхности арматуры создан от вдавливания жгута ровинга 2 в несущий стержень 1 , или от вдавливания съемного обмоточного жгута.
В местах вдавливания жгутов арматура наиболее ослаблена, волокна ровинга основного несущего стержня арматуры пережаты и наиболее подвержены разрушению при нагрузках арматуры на растяжение и, особенно, на изгиб. Вдавленные канавки являются концентраторами напряжения и при нагрузках будут местами разрушения арматуры.
Отсутствие предварительного натяжения жгутов ровинга, а затем их уплотнения перед спиральной намоткой жгутом ровинга приводит к тому, что тело основного несущего стержня арматуры является неуплотненным, рыхлым, в котором присутствуют пузырьки воздуха и избыток связующего. Это также ослабляет композитную арматуру.
Способ не предусматривает предварительного покрытия волокон ровинга специальными замасливателями, которые обеспечивают прочный адгезивный слой
«поверхность волокон - связующее», а также регулирования соотношения количества армирующих волокон и связующего в составе композитной арматуры, что отрицательно сказывается на характеристиках и качестве арматуры. Применение данного способа для изготовления композитной арматуры приводит к избытку связующего в составе арматуры, что не обеспечивает ее прочностные характеристики и приводит к удорожанию ее производства.
В целом данный способ не обеспечивает высокие прочностные характеристики арматуры, а для достижения требуемых характеристик требуется использование большего
количества ровинга и связующего.
Предлагаемым изобретением решается задача изготовления композитной арматуры периодического профиля с более высокими прочностными характеристиками, анкерными свойствами, оптимизации состава арматуры и снижении расхода исходных материалов - непрерывных волокон и связующего для ее производства, а также негорючей и
термостойкой композитной арматуры.
Для достижения указанного технического результата способ производства композитной арматуры, который состоит в протягивании и пропитке отдельных жгутов (пучков) ровинга полимерным связующим, их отжиме, объединении отдельных жгутов ровинга в общий жгут, выполнении спиральной намотки жгутом ровинга, полимеризации арматурного стержня, его резке на мерные отрезки, или сворачивании в бухты,
отличающийся тем, что для производства композитной арматуры используют
непрерывные волокна минерального состава, преимущественно базальтовые, первичные волокна которых покрыты замасливателем, образующие со связующим прочный адгезивный пограничный слой «поверхность элементарных волокон - связующее», все жгуты ровингов сматывают с бобин с регулируемым одинаковым натяжением,
просушивают и нагревают перед пропиткой связующим, после пропитки и отжима жгуты ровинга объединяют и попускают через уплотнительное и формующее устройство, где равномерно распределяют связующее между волокнами, выдавливают его излишки и формируют плотный стержень, в котором обеспечивают содержание волокон 72 - 88% и связующего 28 - 12%, непосредственно на выходе уплотнительного и формующего устройства на стержень накладывают бандаж жгутом пропитанного связующим ровинга спиральной, или перекрестной спиральной намоткой и формируют арматуру с
выступающим периодическим профилем.
Отличительными признаками предлагаемого способа производства композитной арматуры является то, что благодаря нанесению специальных замасливателей на поверхность элементарных волокон, при пропитке волокон связующим и его
последующей полимеризации образуется прочный адгезивный слой «поверхность волокон - связующее», жгуты ровинга сматываются с бобин с одинаковым натягом без
образования петель и перегибов, что обеспечивает одинаковое натяжение непрерывных волокон в арматуре и отсутствие концентраторов напряжения в основном несущем стержне арматуры (т.к. петли и перегибы жгутов ровинга отсутствуют), пропитанные и предварительно отжатые жгуты ровинга собираются в единый жгут на уплотнительном и формующем устройстве, где распределяют связующее между жгутами ровинга и волокнами, выдавливают лишнее связующее и пузырьки воздуха, формируют плотный стержень из одинаково натянутых жгутов ровинга. При этом обеспечивают оптимальное содержание ровинга и связующего в стержне 72 - 88% и 28 - 12% соответственно.
Непосредственно на выходе из уплотнительного и формующего устройства на сформированный плотный стержень накладывают бандаж жгутом ровинга, пропитанного связующим, спиральной, или перекрестной спиральной навивкой. При этом поперечный спиральный жгут не вдавливается в рыхлый центральный несущий жгут, а накладывается на уже сформированный плотный стержень одновременно бандажируя и укрепляя его и образуя выступающий арматурный профиль. Создается выступающий арматурный рельефный профиль, аналогичный классической стальной арматуре, который
обеспечивает высокие анкерирующих свойства.
Благодаря наличию новых признаков, данный способ обеспечивает производство композитной арматуры периодического профиля с высокими прочностными
характеристиками и анкерными свойствами, при оптимальных расходах ровинга и связующего.
Недостатком композитной арматуры на основе минеральных волокон и полимерных связующих является горючесть и низкая термостойкость полимерных связующих, что ограничивает применение композитной арматуры в некоторых строительных
конструкциях и перекрытиях. Поэтому для производства негорючей и термостойкой композитной арматуры предлагается применение негорючих и термостойких связующих с применением антипиренов и неорганических связующих.
Способ производства композитной арматуры отличается тем, что в качестве связующего используют негорючее связующие с применением антипиренов, или термостойкие связующие на основе неорганических соединений. Применение
неорганических связующих, например, алюмосиликатных, алюмосиликатных и
фосфатных связующих позволяет производить новый класс композитной арматуры - негорючей и термостойкой. Температуры применения такой арматуры будут определяться температурой длительного применения базальтовых непрерывных волокон до 600°С и кратковременного применения до 900°С.
Применение базальтовых непрерывных волокон в производстве композитной арматуры является преимущественным, что связано с рядом факторов: хорошими прочностными характеристиками волокон, высокой стойкостью базальтовых волокон к воздействию агрессивных сред, особенно щелочных сред бетонов (в отличие от
стекловолокна); низкой себестоимостью их производства (в отличие от дорогих
углеродных волокон). Производство негорючей и термостойкой композитной арматуры возможно на основе базальтовых волокон. Стекловолокно имеет высокую
гигроскопичность (в 6 - 8 раз выше базальтовых волокон) и под воздействием щелочной среды бетонов разрушается. Поэтому для производства композитной арматуры
стекловолокно запрещено. Углеродные волокна достаточно дорогие, их стоимость в 10 раз выше базальтовых. Поэтому базальтовые непрерывные волокна являются наиболее предпочтительными для производства такой массовой продукции как арматура.
Способ изготовления композитной арматуры по предполагаемому изобретению осуществляют следующим образом. Для производства композитной арматуры используют непрерывные волокна из минерального сырья, преимущественно базальтовые волокна. На первичные элементарные волокна в процессе их вытяжки наносят специальные виды замасливателей («прямые» замасливатели для производства композитных материалов, например, замасливатели на основе силановых соединений и другие), совместимые с эпоксидными и полиэфирными связующими. Замасливатели волокон подбирают таковыми, чтобы обеспечить хорошую пропитку волокон, а при полимеризации
связующих в составе композитной арматуры, на поверхности волокон получить прочный адгезивный пограничный слой «поверхность волокон - связующее». При этом арматура имеет структуру армированного непрерывными волокнами, скрепленного связующим монолитного композитного материала. Бобины с ровингами устанавливают на вращающихся осевых шпинделях шпулярника, которые имеют регулируемые тормоза - натяжители жгута ровинга. Ровинг сматывают с бобин с натягом без образования петель и перекручиваний. Величину натяжения жгутов ровинга регулируют и обеспечивают одинаковой для всех жгутов ровинга, которые используют для формирования центрального стержня арматуры.
Протяжку ровингов, стержня и арматуры осуществляют тянущим устройством. Жгуты ровинга через распределительную панель матричного типа подают на сушило для просушки и нагрева при температурах 1 10 - 140°С. Затем жгуты ровинга пропитывают в ванне подогретым полимерным, или негорючим и термостойким связующим (с
применение антипиренов, или на основе неорганических соединений). После пропитки жгуты ровинга отжимают для удаления излишков связующего и подают через узел распределения ровингов на направляющий формующий узел. На устройстве уплотнения и формовки жгуты ровингов объединяют в единый жгут, в котором связующее за счет постепенного сжатия распределяется равномерно, а его излишки и пузырьки воздуха выдавливают и удаляют. При уплотнении формируют плотный стержень - основной несущий стержень арматуры. При этом содержание ровинга и связующего в составе композитной арматуры регулируют в пределах следующих соотношений: содержание ровинга 72 - 88%; связующего 28 - 12%. Количество жгутов ровинга в стержне и общее содержание армирующих непрерывных волокон задают при их смотке со шпулярника, а количество связующего регулируют при его первоначальном отжиме и выдавливании излишков связующего на устройстве уплотнения и формовки. Выходной диаметр устройства уплотнения и формовки выбирают таким, чтобы обеспечить требуемый диаметр основного несущего стержня и задать требуемое содержание ровинга и связующего. Непосредственно на выходе уплотнительного и формующего устройства на стержень спиральной, или перекрестной спиральной намоткой накладывают пропитанный связующим жгут ровига, бандажируя и укрепляя несущий пруток арматуры. При этом жгут ровинга накладывают на уже сформованный плотный стержень, а не вдавливают в тело основного жгута. Этим бандажом на стержне создают периодический выступающий арматурный профиль. Затем сформированный арматурный пруток полимеризуют в термокамерах, а после тянущего устройства режут на мерные арматурные прутки, или при малых диаметрах сматывают в бухты.
Виды композитной арматуры, изготовленной на основе предлагаемого способа, представлены на фиг.2 (спиральная намотка профиля) и фиг.З (перекрестная спиральная намотка профиля). На рисунках фиг. 2 и фиг. 3 видно, что ровинг 2, образующий выступающий арматурный профиль 2 не вдавлен в тело основного несущего арматурного стержня 1, а накладывается на него и приклеивается к нему за счет адгезии связующего, Волокна в основном несущем стержне 1 имеют одинаковое натяжение и не пережаты поперечной намоткой, как это имеет место в композитной арматуре [4] на фиг.1 , изготовленной по способу прототипу [3] . Эти особенности способа обеспечивают композиционной арматуре более высокие прочностные и анкерные характеристики, при оптимальных расходах ровинга и связующего.
Устройство для осуществления способа производства композитной арматуры.
Известна технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры [1] , включающая шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига, пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство,
формовочный узел, устройство спиральной намотки, полимеризационные камеры, тянущее устройство, узлы резки и сматывания.
Недостатком данной технологической линии является сложность и недостаточно высокая производительность, а также невозможность получения композитной арматуры с высокими анкерными свойствами.
Известна технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры [5] , содержащая бобинодержатель, пропиточную ванну, формовочный узел, включающий блок фильер, камеру предварительной полимеризации и устройство формования профиля, выполненное в виде нагреваемого патрубка, разъемного по диаметральной плоскости, с углублением по внутренней поверхности, по форме соЬтветствующим профилю арматуры, узел для сматывания арматуры и, или узел для резки арматуры. Нагреваемый патрубок выполнен из материала, обладающего низкой адгезией при нагревании. Линия снабжена камерой полимеризации, установленной между устройством для формования профиля и узлом для сматывания арматуры и, или узлом для резки арматуры. Линия снабжена также выравнивающим устройством, установленным между бобинодержателем и пропиточной ванной.
Недостатком данной технологической линии является сложность и недостаточно высокая производительность, а также невозможность получения композитной арматуры с высокими анкерными свойствами.
Наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности признаков и
достигаемому результату является технологическая линия для изготовления композитной арматуры [6]. Технологическая линия включает расположенные последовательно шпулярник с бобинами ровингов, выравнивающее устройство, камеру отжига,
пропиточную ванну с натяжным устройством, отжимное устройство, формовочный узел, устройство поперечной намотки, камеры полимеризации, тянущее устройство, узлы сматывания и резки арматуры, причем выравнивающее устройство выполнено из металлической проволоки в виде гребенки, у которой количество пазов не менее чем количество каналов в матрице формующего устройства, натяжное устройство
установленного в пропиточной ванне над поверхностью полимерного связующего, отжимное устройство выполнено из эластичного упругого материала с прорезями количество которых равно количеству каналов матрицы, формовочный узел выполнен в виде матрицы, матрица имеет 2-10 продольных каналов, равномерно расположенных вокруг центральной направляющей, направляющая матрицы выполнена в форме конуса или усеченного конуса, а по центральной направляющей матрице выполнен
дополнительный канал, матрица формующего узла установлена непосредственно перед зоной поперечной намотки на расстоянии от точки намотки оплеточной нити равном 1-10 диаметра арматуры, узел съема обмоточного жгута с несущего стержня установлен после полимеризационной камеры.
Данная технологическая линия имеет ряд недостатков: камера отжига при температурах до 250°С осуществляет отжиг замасливателя с поверхности волокон ровингов, что снижает прочностные характеристики непрерывных волокон; не
обеспечивает формирование прочного с равным натяжением жгутов ровинга основного несущего прутка арматуры; ровинги в теле арматуры имеют перегибы, которые являются внутренними концентраторами напряжения и снижают прочность арматуры на изгиб, создание поперечного арматурного профиля осуществляется вдавливанием жгута ровинга, или съемного обжимного жгута в основной жгут арматуры, созданием поперечных вдавленных каналов вдоль основного прутка арматуры, что существенно снижает прочность арматуры на разрыв и, особенно, на изгиб. Устройство не обеспечивает регулирование содержания связующего в составе композитной арматуры, что
отрицательно сказывается на прочностных характеристиках и качестве композитной арматуры. Устройство достаточно сложное и имеет множество устройств и узлов:
выравнивающее устройство из гнутой проволоки, натяжителями в пропиточной ванне и над ванной, гребенку отжимного устройства с множеством пазов, формовочный узел с многими каналами.
Техническим результатом изобретения является производство композитной арматуры с высокими прочностными характеристиками и анкерными свойствами, при оптимизации расхода ровинга и связующего, что достигается усовершенствованием устройства для производства композитной арматуры, обеспечением изначального равного натяжения всех жгутов ровинга, формированием плотного основного несущего стержня арматуры, спиральной, или перекрестной спиральной навивкой на него бандажа жгутом пропитанного связующим ровинга, образующего выступающий периодический профиль, регулированием содержания ровинга и связующего в составе арматуры 72 - 88 % и 28 - 12% соответственно.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для производства композитной арматуры, которое состоит из последовательно соединенных шпулярника с бобинами ровингов, камеры сушки и нагрева ровинга (камеры отжига), пропиточной ванны, отжимного устройства, устройства поперечной намотки, полимеризационных камер, тянущего устройства, узлов резки и сматывания арматуры, отличающееся тем, что шпулярник выполнен с осевыми вращающимися шпинделями, снабженными
регулируемыми тормозными устройствами - натяжителями жгутов ровинга, на входе камера сушки и нагрева ровинга снабжена распределительной панелью матричного типа, после отжимного устройства установлены узел распределения ровингов, за ним
устройство уплотнения и формирования основного стержня, а устройство поперечной намотки установлено непосредственно после устройства уплотнения и формирования.
Отличительными признаками предлагаемого устройства для производства
композитной арматуры является то, что жгуты ровинга сматываются с бобин с
одинаковыми усилиями натяжения, не требуется отжиг замасливателя в камере отжига, перед устройством поперечной намотки установлено устройство уплотнения и формовки стержня, которое равномерно распределяет связующее между жгутами ровингов и элементарными непрерывными волокнами, выдавливает пузырьки воздуха и излишки связующего из объединенных жгутов ровинга, формирует плотный основной несущий стержень арматуры, с заданным оптимальным количеством ровинга и связующего, на который устройством поперечной намотки накладывается бандаж жгутом пропитанного связующим ровинга в виде спиральной, или перекрестной спиральной намотки.
Благодаря наличию этих признаков устройство обеспечивает производство композитной арматуры с высокими прочностными характеристиками (как на растяжение, так и на изгиб) и анкерными свойствами, при оптимальных расходах ровинга и
связующего, а устройство в целом становится простым и работает более эффективно.
На фиг.4 представлена схема устройства для производства композитной арматуры. Устройство для производства композитной арматуры состоит из последовательно установленных шпулярника 1 с бобинами ровингов, установленных на осевых шпинделях 2 с тормозными устройствами - натяжителями ровингов, камеры 3 сушки и нагрева ровинга с входной распределительной панелью матричного типа, пропиточной ванны 4 со связующим, отжимного устройства 5, узла 6 распределения ровингов, устройства 7 уплотнения и формовки стержня, устройства 8 поперечной намотки, полимеризационных камер 9, тянущего устройства 10, узла резки 11 и сматывания 12 арматуры.
Устройство для изготовления композитной арматуры работает следующим образом. Бобины с ровингами, устанавливают на осевых вращающихся шпинделях 2 шпулярника 1. Шпиндели 2 снабжены регулируемыми тормозными устройствами - натяжителями жгутов ровинга. Жгуты ровинга сматываются с бобин без образования петель и перегибов. Регулируемые тормозные устройства шпинделей позволяют создать одинаковое натяжение для всех жгутов ровинга. Жгуты ровинга через матричную разделительную панель поступают в камеру 3 сушки и нагрева ровинга, а затем в пропиточную ванну 4 с подогретым связующим. Переизбыток связующего с ровингов отжимается устройством 5. Далее жгуты ровингов поступают в узел 6 распределения ровингов. Узел 6 обеспечивает раскладку и распределение жгутов ровинга перед подачей их в устройство 7 уплотнения и формовки. На устройстве 7 ровинги объединяют в один жгут основного несущего арматурного прутка и производят распределение связующего между волокнами ровингов, выдавливание излишков связующего, а также пузырьков воздуха и формирование плотного основного несущего стержня арматуры.
Внутренний выходной диаметр устройства 7 уплотнения и формовки стержня выбирают таким, чтобы обеспечить заданный диаметр основного несущего стержня арматуры, пропустить требуемое количество ровинга и отрегулировать содержание связующего. За устройством 7 уплотнения и формовки стержня установлено устройство 8 поперечной намотки, которое непосредственно на выходе устройства 7 накладывает бандаж на основной стержень жгутом пропитанного связующим ровинга в виде спиральной, или перекрестной спиральной намотки. Этот ровинг бандажирует и укрепляет основной стержень и образует на нем выступающий арматурный профиль. Далее уже
сформованный арматурный стержень подают в камеры 9 полимеризации. Тянущее устройство 10 обеспечивает протяжку жгутов ровинга с бобин 2 через камеру 3 сушки и нагрева, пропиточную ванну 4, отжимное устройство 5, узел 6 распределения ровингов, устройство 7 уплотнения и формовки прутка, устройство 8 поперечной намотки, сформованного арматурного стержня через камеры 9 полимеризации. За тянущим устройством 10, установлены устройства И резки арматуры, и устройство 12 для сматывания арматуры малых диаметров в бухты.
Устройство позволяет реализовать предлагаемый способ производства композитной арматуры с высокими прочностными характеристиками и четко выраженным
выступающим периодическим профилем, с заданным оптимальным соотношением количества ровинга и связующего. Применение определенных видов замасливателя базальтовых волокон, например, «прямых» замасливателей, или класса силановых соединений для эпоксидных связующих, позволяет камеру отжига в прототипе, использовать не для отжига замастивателя, а как камеру сушки (для удаления влаги) и нагрева ровинга при более низких температурах 110 - 140°С. В прототипе камера отжига использовалась для отжига (удаления) замасливателя с волокон при температурах до 250°С, который был несовместим с полимерными связующими и не мог образовывать прочный адгезивный слой волокон со связующими.
Применение замасливателей, образующих с полимерными, негорючими, или неорганическими связующими прочный адгезивный слой «поверхность волокон - связующее», одинаковое изначальное натяжение всех жгутов ровинга основного несущего стержня арматуры, его уплотнение и формирование, регулирование содержания ровинга и связующего в его составе, создание выступающего периодического профиля спиральной, или перекрестной навивкой пропитанного связующим жгута ровинга, позволяют обеспечить производство базальтопластиковой арматуры с прочностными
характеристиками в 1.5 - 2 раза, превышающими характеристики арматуры прототипа. Что вполне очевидно, т.к. в композиционной арматуре все волокна имеют одинаковое натяжение, нет перегибов жгутов ровинга, нет вдавливания и впадин от жгута ровинга поперечной намотки - мест ослабления и концентраторов напряжений.
Характеристики композиционной арматуры разных диаметров (Ф), полученные с использованием предлагаемого способа и устройства с использованием базальтового непрерывного волокна и полимерного эпоксидного связующего представлены в таблице 1.
Таблице 1.
Figure imgf000013_0001
Способ и устройство для его осуществления позволяют производить новый класс композитной арматуры - негорючей и термостойкой.
Основные характеристики технологической линии CRL 2В, разработанной и изготовленной на основе данного изобретения представлены в таблице 2. Таблица 2.
Figure imgf000014_0001
Пример применения способа и устройства для производства композитной арматуры не ограничивает объем изобретения, а только демонстрирует технические результаты на время подачи заявки на изобретение.
Источники информации.
1. Фролов Н.Л. «Стеклопластиковая арматура и стеклобетонные конструкции» Москва, Стройиздат, 1980 г., (стр.20-24).
2. Патент RU 2194617 (опубликован 1981 г.) Способ изготовления неметаллической арматуры.
3. Патент RU 2287431 (опубликован 20.11.2006.) Способ изготовления композитной арматуры.
4. Патент RU 2287647 (опубликован 20.11.2006.). Арматура композитная (варианты).
5. Патент RU 2194517 (опубликован 20.12.2002). Технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры.
6. Патент RU 2287646 (опубликован 20.11.2006). Технологическая линия для изготовления композитной арматуры.

Claims

Формула изобретения
1. Способ производства композитной арматуры, который состоит в протягивании и пропитке отдельных жгутов ровинга полимерным связующим, их отжиме, объединении жгутов ровинга в общий жгут, выполнении спиральной намотки жгутом ровинга, полимеризации арматурного стержня, его резке на мерные отрезки, или сматывании в бухты, отличающийся тем, что для производства композитной арматуры используют непрерывные волокна минерального состава, преимущественно базальтовые, первичные волокна которых покрыты замасливателем, который со связующими образует прочный адгезивный слой «поверхность элементарных волокон - связующее», все жгуты ровингов сматывают с регулируемым одинаковым натяжением, просушивают и нагревают перед пропиткой связующим, после пропитки и отжима жгуты ровинга объединяют и
пропускают через уплотнительное и формующее устройство, где равномерно
распределяют связующее между волокнами, отжимают его излишки и формируют плотный стержень, в котором обеспечивают содержание волокон 72 - 88 % и связующего 28 - 12 %, непосредственно на выходе уплотнительного и формующего устройства на стержень накладывают бандаж жгутом пропитанного связующим ровинга спиральной, или перекрестной спиральной намоткой и формируют арматуру с выступающим
периодическим профилем.
2. Способ производства композитной арматуры по п.1 отличается тем, что в качестве связующего используют негорючие связующие и, или термостойкие связующие.
3. Устройство для производства композитной арматуры, которое состоит из
последовательно соединенных шпулярника с бобинами ровингов, камеры сушки и нагрева ровинга, пропиточной ванны, отжимного устройства, устройства поперечной намотки, полимеризационных камер, тянущего устройства, узлов резки и сматывания арматуры, отличающееся тем, что шпулярник выполнен с осевыми вращающимися шпинделями, снабженными регулируемыми тормозными устройствами - натяжителями жгутов ровинга, на входе камера сушки и нагрева ровинга снабжена распределительной панелью, после отжимного устройства установлены узел распределения ровингов, за ним устройство уплотнения и формирования основного стержня, а устройство поперечной намотки установлено непосредственно после устройства уплотнения и формирования.
PCT/UA2012/000080 2011-09-02 2012-08-30 Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления WO2013032416A2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201110599A UA99794C2 (ru) 2011-09-02 2011-09-02 Способ изготовления композитной арматуры и устройство для его осуществления
UAA201110599 2011-09-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2013032416A2 true WO2013032416A2 (ru) 2013-03-07
WO2013032416A3 WO2013032416A3 (ru) 2013-05-02

Family

ID=47757101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2012/000080 WO2013032416A2 (ru) 2011-09-02 2012-08-30 Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA99794C2 (ru)
WO (1) WO2013032416A2 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648900C2 (ru) * 2015-09-22 2018-03-28 Общество с ограниченной ответственностью "ПолиКомпозит" Способ производства композитной арматуры и устройство для его реализации
EP3044085B1 (en) * 2013-09-13 2019-12-25 SF Marina System International AB Non-magnetic reinforcement in buoyant prestressed concrete structures
CN110815799A (zh) * 2019-10-30 2020-02-21 金恩升 一种带有制动组件的pp缠绕管生产设备
CN112590322A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 天津摩力工业设计有限公司 一种玄武岩纤维制作成绝缘板的方法
RU2770527C1 (ru) * 2021-06-16 2022-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" Устройство для изготовления изделия из композиционных материалов методом намотки
CN114536835A (zh) * 2022-02-16 2022-05-27 株洲中铁电气物资有限公司 一种伪装工程用防腐绝热复合筋及其制备方法
WO2024142104A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-04 Limited Liability Company Composite Group Chelyabinsk Method of production of frp composite rebar

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116001189B (zh) * 2023-03-24 2023-10-20 达州增美玄武岩纤维科技有限公司 一种玄武岩纤维复合材料的注塑成型工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058276C1 (ru) * 1993-10-14 1996-04-20 Людмила Григорьевна Асланова Стержень для армирования бетона и способ его изготовления
RU2075577C1 (ru) * 1994-12-20 1997-03-20 Асланова Людмила Григорьевна Технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры
RU2287646C1 (ru) * 2005-03-21 2006-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "АСП" Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
RU76659U1 (ru) * 2008-04-16 2008-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческое научно-производственное объединение "Уральская армирующая компания" Технологическая линия для изготовления композитной арматуры

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2058276C1 (ru) * 1993-10-14 1996-04-20 Людмила Григорьевна Асланова Стержень для армирования бетона и способ его изготовления
RU2075577C1 (ru) * 1994-12-20 1997-03-20 Асланова Людмила Григорьевна Технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры
RU2287646C1 (ru) * 2005-03-21 2006-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "АСП" Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
RU76659U1 (ru) * 2008-04-16 2008-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Коммерческое научно-производственное объединение "Уральская армирующая компания" Технологическая линия для изготовления композитной арматуры

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3044085B1 (en) * 2013-09-13 2019-12-25 SF Marina System International AB Non-magnetic reinforcement in buoyant prestressed concrete structures
RU2648900C2 (ru) * 2015-09-22 2018-03-28 Общество с ограниченной ответственностью "ПолиКомпозит" Способ производства композитной арматуры и устройство для его реализации
CN110815799A (zh) * 2019-10-30 2020-02-21 金恩升 一种带有制动组件的pp缠绕管生产设备
CN110815799B (zh) * 2019-10-30 2021-11-12 江苏八达重工科技有限公司 一种带有制动组件的pp缠绕管生产设备
CN112590322A (zh) * 2020-12-14 2021-04-02 天津摩力工业设计有限公司 一种玄武岩纤维制作成绝缘板的方法
RU2770527C1 (ru) * 2021-06-16 2022-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный аграрный университет" Устройство для изготовления изделия из композиционных материалов методом намотки
CN114536835A (zh) * 2022-02-16 2022-05-27 株洲中铁电气物资有限公司 一种伪装工程用防腐绝热复合筋及其制备方法
WO2024142104A1 (en) * 2022-12-27 2024-07-04 Limited Liability Company Composite Group Chelyabinsk Method of production of frp composite rebar

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013032416A3 (ru) 2013-05-02
UA99794C2 (ru) 2012-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013032416A2 (ru) Способ производства композитной арматуры и устройство для его осуществления
RU2287646C1 (ru) Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
EP0000734B2 (de) Verfahren zur Herstellung von Stäben oder Rohren konstanten Profils aus Faserverbundwerkstoffen
RU2482247C2 (ru) Способ изготовления неметаллического арматурного элемента с периодической поверхностью и арматурный элемент с периодической поверхностью
RU2417889C1 (ru) Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
RU90470U1 (ru) Технологическая линия для изготовления неметаллической арматуры
RU2381905C2 (ru) Стержень для армирования бетона и способ его изготовления
RU2455436C1 (ru) Арматурный элемент для предварительно напряженных бетонных конструкций
RU93736U1 (ru) Установка для изготовления композитной полимерной арматуры
RU82247U1 (ru) Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
RU2536996C2 (ru) Способ и установка для изготовления стеклопластикового профиля для использования в качестве армирующего элемента для упрочнения стенки горной выработки
RU2520542C1 (ru) Композитная стеклопластиковая арматура (варианты)
RU2458214C2 (ru) Технологическая линия для изготовления арматурных элементов
RU2371312C1 (ru) Способ изготовления композитной арматуры
RU2384408C2 (ru) Технологическая линия для изготовления композитной арматуры
RU2287431C1 (ru) Способ изготовления композитной арматуры
RU2648900C2 (ru) Способ производства композитной арматуры и устройство для его реализации
RU2384676C1 (ru) Арматура композитная (варианты)
CN214219190U (zh) 一种表面缠尼龙带的碳纤维复合材料筋
RU2534130C2 (ru) Устройство скрутки сердечника композитной арматуры и технологическая линия для изготовления композитной арматуры с устройством скрутки сердечника композитной арматуры
RU82246U1 (ru) Арматура композитная (варианты)
RU136834U1 (ru) Технологическая линия для изготовления армирующих стержней из композиционного материала
CN112252062A (zh) 一种表面缠尼龙带的碳纤维复合材料筋及制备方法
RU2825906C1 (ru) Композитный стержень
RU2789909C1 (ru) Технологическая линия для изготовления композитной арматуры

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12828864

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 04/08/2014)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12828864

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2