композиция для армирования строительных конструкций

Классы МПК:E04C5/07 из неметаллического материала, например стекла, пластмассы или частично из металла
C01B31/02 получение углерода
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты
C08K7/04 неорганические
C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "КОММЕРЧЕСКОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "УРАЛЬСКАЯ АРМИРУЮЩАЯ КОМПАНИЯ" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-01-10
публикация патента:

Изобретение может быть использовано в строительстве для армирования бетонных, кирпичных и каменных конструкций. Композиция содержит стеклянный или базальтовый ровинг в количестве 90÷100 вес.ч., пропитанный полимерным связующим на основе эпоксидно-диановой смолы в количестве 18÷20 в.ч. В полимерное связующее дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч. Изобретение обеспечивает повышенную стойкость к эксплуатационным нагрузкам. 2 табл.

Формула изобретения

Композиция для армирования строительных конструкций, представляющая собой стеклянный или базальтовый ровинг в количестве 90÷100 в.ч., пропитанный полимерным связующим на основе эноксидно-диановой смолы в количестве 18÷20 в.ч., отличающаяся тем, что в полимерное связующее дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к композиции для армирования строительных конструкций, которая может быть использована для армирования бетонных, кирпичных, каменных конструкций.

Известна композитная арматура по патенту на изобретение RU 2194135 (опубл. 2002.13.10), содержащая несущий стержень из высокопрочного полимерного материала с рельефностью из волокнистых обмоток.

Данная композитная арматура выполнена из стеклянных волокон, пропитанных полимерным связующим на основе эпоксидной смолы ЭД-20. При использовании этой арматуры для армирования бетонных плит наблюдаются повышенные прогибы и трещины, что ухудшает качество строительных изделий.

Известна композитная арматура «Астрофлекс» по патенту на ПМ RU 88372 (10.11.2009), содержащая внешний и внутренний слои, полимерная матрица которых в первом случае модифицирована углеродными наноструктурами, а во втором варианте модифицирована полиэдральными многослойными углеродными наноструктурами фуллероидного типа (астраленами) в соотношении 0,01-10% от массы полимерной матрицы.

Данная арматура имеет повышенную теплостойкость. При использовании ее для армирования бетонных плит наблюдаются повышенные прогибы и трещины, что ухудшает качество строительных изделий.

Известен арматурный элемент по патенту на изобретение RU 2410505 (опубл. 27.01.2011), являющийся наиболее близким аналогом, в котором в качестве волокнистого наполнителя использован базальтовый или стеклянный ровинг, а в качестве полимерного связующего использована полиуретановая или эпоксидная смола с добавлением органической наноглины, модифицированной солью четвертичного аммония.

Данная арматура имеет повышенную теплостойкость, огнестойкость, но при использовании ее для армирования бетонных плит наблюдаются повышенные прогибы и трещины, что ухудшает качество строительных изделий. Недостатком данной композитной арматуры является малый модуль упругости, приводящий к ухудшению качества изделия.

Бетонные изделия, изготовленные с использованием композитных арматурных элементов, в отличие от стальной арматуры имеют повышенную деформативность и ширину раскрытия трещин. Такое поведение композитобетонных изделий обусловлено малым модулем упругости (мера жесткости сопротивления развитию упругих деформаций) композитных арматурных элементов, зависящим как от свойств волокнистых материалов, так и от состава и компонентов полимерного связующего. Композитные арматурные элементы, изготовленные на полимерном связующем на основе эпоксидной смолы ЭД-20, имеют следующие модули упругости Ер: стеклопластиковые - 45-65 ГПа, базальтопластиковые 65-85 ГПа. Для сравнения стальные арматуры обладают Ер =165-220 ГПа. В результате этого высокие прочностные свойства композитных арматурных элементов в изделиях не реализуются.

Задача, которая стояла перед авторами, это создание композиции для армирования строительных конструкций, при использовании которой композитобетонные изделия могут воспринимать повышенные эксплуатационные нагрузки.

Технический результат заключается в создании композиции для армирования строительных конструкций, которую можно успешно использовать для армирования строительных конструкций, а также ответственных монолитных бетонных конструкций, воспринимающих повышенные эксплуатационные нагрузки.

Для достижения указанного технического результата в композицию для армирования строительных конструкций, представляющую собой стеклянный или базальтовый ровинг в количестве 90÷100 в.ч., пропитанный полимерным связующим на основе эпоксидно-диановой смолы в количестве 18÷20 в.ч., дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения от указанного выше наиболее известного является то, что в полимерное связующее дополнительно введена магнитовосприимчивая металлсодержащая углеродная наноструктура в количестве 0,001÷1,5 в.ч

Благодаря наличию этих признаков создана новая конструкция композитной арматуры, обладающая необходимыми прочностными свойствами во всем диапазоне изготавливаемых типоразмеров.

Металлсодержащая углеродная наноструктура представляет собой продукт совместной обработки металлургической пыли, содержащей оксиды и сульфиды металлов (железо, никель, медь, кобальт) с отходами полимерного производства (карбоцепные полимеры с боковыми функциональными группами). Способ получения углеродных металлсодержащих наноструктур приведен в описании патента РФ № 2393110, опубл. 27.06.2010. В результате синтеза образуется прочный нанокомплекс металла с углеродной матрицей. Средний размер частиц составляет 10-25 нм.

Арматуру изготавливают известными методами: фильерным (пултрузия) и безфильерным (плэйнтрузия) путем протягивания минерального или синтетического волокнистого наполнителя, например стеклянного, базальтового, углеродного, арамидного волокна или смеси ровингов (стекло + базальт, базальт + углерод, арамид + углерод и т.д.), через ванну с полимерным связующим. После протягивания через камеры полимеризации и отверждения производится резка арматуры на требуемую длину. Нанокомпозитный арматурный элемент, содержит несущий стержень и обмотку с уступами из высокопрочного полимерного материала, представляющего собой волокнистый наполнитель, пропитанный полимерным связующим. Полимерное связующее готовят путем смешивания компонентов в определенной пропорции. Металлуглеродная наноструктура вводится в наименее вязкий компонент полимерного связующего. Для полимерного связующего на эпоксидной основе это будет отвердитель изометилтетрагидрофталевый ангидрид или ускоритель алкофен. Для полимерного связующего на полиэфирной основе это будет ускоритель нафтанат кобальта. Наличие магнитных свойств металлуглеродной наноструктуры позволяет достичь тонкодисперсного распределения в полимерном связующем и существенно уменьшить объем введения нанодобавок. Примеры изготовления композитного арматурного элемента приведены в таблице 1.

Для определения преимуществ композиции для армирования строительных конструкций с введенными магнитовосприимчивыми металлосодержащими углеродными наноструктурами по сравнению с композицией без нанодобавок были изготовлены бетонные перемычки длиной 2 м и сечением 220×250 мм. При одинаковой схеме армирования были использованы композитные арматурные элементы, результаты испытаний проиллюстрированы в примерах 1-4 таблицы 1.

Для определения величины прочности и трещиностойкости бетонных перемычек проводились испытания нагружением. Примеры изготовления композитной арматуры приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/пВид арматуры Величина трещиностойкости кг/с
1Композитный арматурный элемент № 12550
2Нанокомпозитный арматурный элемент № 23100
3Композитный арматурный элемент № 32700
4Нанокомпозитный арматурный элемент № 43450

Как видно из таблицы 2 композитнобетонные изделия с использованием композитного арматурного элемента могут воспринимать повышенные эксплуатационные нагрузки, что позволит расширить их область применения.

Предлагаемая композиция для армирования строительных конструкций обладает необходимыми качественными характеристиками, позволяющими широко использовать ее для армирования ответственных монолитных бетонных конструкций.

Таблица 1
№ п/пСостав арматуры Содержание в.ч.Диаметр арматуры мм Прочность на разрыв МПа Модуль упругости ГПа
1Стеклянный ровинг 90-1004,0 125051
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид8-9
Эпоксидная смола ЭД-20 10-11
2 Стеклянный ровинг90-100 3,81350 63
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид8-9
Эпоксидная смола ЭД-2010-11
Металлсодержащая углеродная наноструктура 0,002-1
3Базальтовый ровинг 90-1004,0 145075
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид8-9
Эпоксидная смола ЭД-20 10-11
4 Базальтовый ровинг90-100 3,71650 90
Изометилтетрагидрофталевый ангидрид8-9
Эпоксидная смола ЭД-2010-11
Металлсодержащая углеродная наноструктура 0,001-1,5

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2493337

patent-2493337.pdf

Класс E04C5/07 из неметаллического материала, например стекла, пластмассы или частично из металла

композитная арматура и поточная линия для ее производства -  патент 2522641 (20.07.2014)
композитная арматура -  патент 2522556 (20.07.2014)
композитная арматура -  патент 2521281 (27.06.2014)
композитная стеклопластиковая арматура (варианты) -  патент 2520542 (27.06.2014)
технологическая линия для изготовления фибры (арматурных элементов) из полимерной массы -  патент 2520113 (20.06.2014)
способ упрочнения силовых конструкций -  патент 2516185 (20.05.2014)
арматура композитная -  патент 2509653 (20.03.2014)
полимерное связующее для композитной арматуры -  патент 2495892 (20.10.2013)
арматура композитная -  патент 2482248 (20.05.2013)
способ изготовления неметаллического арматурного элемента с периодической поверхностью и арматурный элемент с периодической поверхностью -  патент 2482247 (20.05.2013)

Класс C01B31/02 получение углерода

электродная масса для самообжигающихся электродов ферросплавных печей -  патент 2529235 (27.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
свч плазменный конвертор -  патент 2522636 (20.07.2014)
пористые угреродные композиционные материалы и способ их получения, а также адсорбенты, косметические средства, средства очистки и композиционные фотокаталитические материалы, содержащие их -  патент 2521384 (27.06.2014)
полимерный нанокомпозит с управляемой анизотропией углеродных нанотрубок и способ его получения -  патент 2520435 (27.06.2014)
способ получения углерод-металлического материала каталитическим пиролизом этанола -  патент 2516548 (20.05.2014)
способ получения углеродных наноматериалов с нанесённым диоксидом кремния -  патент 2516409 (20.05.2014)
тонкодисперсная органическая суспензия углеродных металлсодержащих наноструктур и способ ее изготовления -  патент 2515858 (20.05.2014)
способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, и устройство для его осуществления -  патент 2511384 (10.04.2014)
способ заполнения внутренней полости нанотрубок химическим веществом -  патент 2511218 (10.04.2014)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Класс B82Y30/00 Нано-технология материалов или поверхностных эффектов, например нано-композиты

способ получения железного порошка -  патент 2529129 (27.09.2014)
способ получения композиционных материалов на основе диоксида кремния -  патент 2528667 (20.09.2014)
режущая пластина -  патент 2528288 (10.09.2014)
способ получения термоэлектрического материала -  патент 2528280 (10.09.2014)
ветошь для чистки ствола огнестрельного оружия -  патент 2527577 (10.09.2014)
способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев -  патент 2527511 (10.09.2014)
способ получения наноматериала на основе рекомбинантных жгутиков археи halobacterium salinarum -  патент 2526514 (20.08.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
нанокомпозит на основе никель-хром-молибден -  патент 2525878 (20.08.2014)
износостойкий композиционный керамический наноструктурированный материал и способ его получения -  патент 2525538 (20.08.2014)

Класс C08K7/04 неорганические

композиция для получения катионообменного волокнистого материала -  патент 2524393 (27.07.2014)
термореактивный эпоксидный полимер, композиционный материал, способ формования изделия из композиционного материала, форма и способ изготовления формы -  патент 2499013 (20.11.2013)
способ получения волокон в электрическом однородном поле -  патент 2478562 (10.04.2013)
лакокрасочная композиция -  патент 2420549 (10.06.2011)
раствор для покрытия поверхностей -  патент 2396298 (10.08.2010)
полимерная композиция для изделий -  патент 2339665 (27.11.2008)
многослойное антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками -  патент 2312875 (20.12.2007)
антикоррозионное покрытие с углеродными нанотрубками, заполненными цинком -  патент 2312874 (20.12.2007)
водная связующая композиция, изоляционный связующий материал полиэфирного типа, не содержащий формальдегид, и способ связывания вместе свободно переплетенного мата -  патент 2286364 (27.10.2006)
модифицированный полимерный материал (варианты) и способ формирования экструдированного продукта -  патент 2271929 (20.03.2006)

Класс C08L63/00 Композиции эпоксидных смол; композиции производных эпоксидных смол

полимерная композиция для герметизации пьезокерамических приемоизлучающих гидроакустических устройств -  патент 2529542 (27.09.2014)
термоотверждающаяся композиция эпоксидной смолы и полупроводниковое устройство -  патент 2528849 (20.09.2014)
прямая заливка -  патент 2528845 (20.09.2014)
полимерная композиция -  патент 2528681 (20.09.2014)
стабилизаторы для полимеров, содержащих бром алифатического присоединения -  патент 2528677 (20.09.2014)
растворимый в воде амин и его применение -  патент 2528335 (10.09.2014)
эпоксидное связующее для полимерных композиционных материалов -  патент 2527086 (27.08.2014)
использование полимеризуемых смол, характеризующихся низким газовыделением в вакууме, для изготовления композитных материалов, предназначенных для использования в космосе -  патент 2526973 (27.08.2014)
способ получения наномодифицированного связующего -  патент 2522884 (20.07.2014)
заливочный состав для пожаробезопасного остекления -  патент 2522335 (10.07.2014)
Наверх