Упругий заполнитель бетона

Изобретение относится к области строительства. Упругий заполнитель бетона, выполнен в форме шара, внутренняя, несущая часть которого выполнена монолитной и покрыта упругой оболочкой. При этом упругая оболочка выполнена дискретной из отходов резиновых волокон или в виде упругих резиновых пластин, или в виде сетки. Несущая часть заполнителя также выполнена дискретной из отходов в виде пружинок или в виде резиновой крошки. Несущая часть заполнителя также может быть выполнена полой. Техническим результатом является получение повышенной прочности и упругости бетона с восприятием как статических, так и динамических нагрузок. 9 з. п.ф.; 7 илл.

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к искусственным материалам для приготовления бетонов, и может быть использована в строительной индустрии.

Известен заполнитель бетона, состоящий из внутренней несущей части, заключенной в оболочку из резины, причем несущая часть представляет собой стандартный заполнитель, например, камень, гравий, песок, который может быть в виде шаров для гольфа (СА, 2301928, 30.10.2000).

Однако в известном заполнителе используют минеральный материал, который предварительно необходимо довести до требуемых размеров, например, с помощью дробления, а для придания им соответствующей формы в виде шара, также нужны дополнительные операции, что не всегда выгодно.

В настоящее время существует достаточное количество отходов производства, которые возможно использовать в качестве заполнителей, например, бетона, с получением материала, обладающего высокими прочностными и упругими свойствами.

В основе полезной модели лежит задача создания заполнителя бетона, совмещающего прочностные и упругие свойства.

Техническим результатом является получение повышенной прочности и упругости бетона с восприятием как статических, так и динамических нагрузок.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в упругом заполнителе бетона, выполненным в форме шара и состоящим из внутренней дискретной несущей части, заключенной в упругую оболочку, согласно полезной модели внутренняя дискретная несущая часть выполнена из отходов в виде пружинок. При этом упругая оболочка может быть выполнена дискретной, например, из отходов резиновых волокон или из отходов резины в виде упругих резиновых пластинок. Упругая оболочка также может быть выполнена в виде сетки.

Выполнение оболочки дискретной из отходов, включающей волокна или резиновую крошку позволяет, во-первых, утилизировать отходы производств, а во-вторых, повысить сцепление заполнителя с цементным тестом бетонной смеси, соответственно повысив прочность бетона, что повышает эффективность использования шарового упругого заполнителя.

Использование в качестве дискретных отходов резиновой крошки позволяет более равномерно сформировать упругую оболочку, тем самым улучшить упругие свойства заполнителя и бетона в целом.

Выполнение упругой оболочки из дискретных отходов - упругих резиновых пластин упрощает технологию их изготовления и исключает операцию по грануляции.

Выполнение упругой оболочки перфорированной, например, в виде сетки создает более монолитную структуру бетона за счет непосредственного сцепления цементного теста в ячейках сетки с несущей частью заполнителя, что повышает прочность бетона.

Выполнение несущей части заполнителя из дискретных отходов -пружинок (сжатия и растяжения) позволяет создать прочную упругую ее часть и тем самым повысить упругие свойства бетона в целом.

Упругий заполнитель бетона поясняется чертежами, где, на фиг.1 представлен шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и с оболочкой из отходов резиновых волокон; на фиг.2 - шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и с оболочкой из отходов производства листовой резины; фиг.3-шаровой упругий заполнитель с несущей частью из прочного материала и упругой перфорированной оболочкой, например в виде сетки; на фиг.4 - шаровой упругий заполнитель с несущей частью из отходов производства пружин.

На фиг.1 - фиг.4 обозначено: 1 - внутренняя несущая часть упругого заполнителя; 2 - упругая оболочка.

Упругий заполнитель бетона, выполнен в форме шара, внутренняя, несущая часть 1 которого выполнена монолитной, например, из стекла (фиг.1, фиг.2, фиг.3) или дискретной из отходов производства пружин (фиг.4). Внутренняя несущая часть 1 покрыта упругой оболочкой 2, которая может быть выполнена, например, из резиновых волокон (фиг.1) или из резиновых пластин (фиг.2), а также в виде сетки (фиг.3).

Упругий заполнитель бетона работает следующим образом.

При приложении нагрузки к бетону с шаровым упругим заполнителем в нем развивается комплекс напряжений и деформаций, при этом внутренняя несущая часть 1 воспринимает нагрузку, а упругая оболочка 2 - гасит действие ударной нагрузки. Соответственно каждый компонент бетона будет воспринимать часть общей нагрузки. Внутренняя несущая часть может быть выполнена из монолитного материала, например, стекла или базальта в виде шаров, которые широко используются в производстве стекловолокна. Для получения внутренней несущей части из дискретного материала, например, резиновой крошки, резиновых волокон, пружинок можно использовать метод их окатывания на грануляторе с применением клеевой основы

При использовании в качестве оболочки резиновых волокон, которые могут быть нанесены на поверхность несущей внутренней части заполнителя, например, путем окатывания с использованием клеевой основы, последние за счет взаимного переплетения во время формирования создают прочную монолитную упругую структуру, которая позволяет воспринимать более высокие динамические нагрузки всей поверхностью шарового упругого заполнителя.

В случае исполнения упругой оболочки составной - из склеенных листов резины оболочка получается более плотной, что позволяет воспринимать более высокие динамические нагрузки без выкрашивания поверхности.

При исполнении упругой оболочки в виде сетки, которая может быть наклеена на несущую часть, за счет непосредственного сцепления цементного теста в ячейках сетки с несущей частью заполнителя, часть общей нагрузки передается непосредственно несущей части с одновременным восприятием динамической нагрузки упругой оболочкой.

Полезная модель поясняется описанием конкретных примеров.

Тяжелую бетонную смесь готовили в соотношении цемент: песок:

крупный заполнитель - шаровой упругий заполнитель, как 1:3:5 при водоцементном отношении В/Ц=0,5. Марка портландцемента - М500. Песок - кварцевый с модулем крупности М_к=2. При этом изготавливали два вида шарового упругого заполнителя - один с монолитной внутренней несущей частью, а другой - с дискретной внутренней несущей частью для изготовления и испытания соответственно двух опытных плит.

Для первой плиты изготавливали крупный шаровой упругий заполнитель с монолитной внутренней частью. Получали заполнитель с прочной несущей частью и в форме шара. В качестве внутренней монолитной части, брали стеклянные шарики диаметром 13 мм и покрывали их резиновой оболочкой путем последовательного трехкратного погружения в латекс и с последующей выдержкой в течение суток для схватывания оболочки. Диаметр полученного шарового упругого заполнителя составлял в среднем 16 мм.

Приготовление бетонной смеси осуществляли вручную. Формование модельной бетонной плиты размерами 45×100×300 мм осуществляли на виброплощадке с круговыми колебаниями.

Форму с бетонной смесью, устанавливали на виброплощадку и производили вибрирование в течение 30 секунд. Далее отформованное изделие выдерживали 7 суток в нормальных условиях твердения. После этого плиту извлекали и испытывали на ударную нагрузку при работе на изгиб до разрушения. Прочность на изгиб повысилась на 14%, а сопротивление удару - на 19% по сравнению с заполнителем из резиновой крошки. При осмотре плиты не было выявлено трещин и разрывов упругой оболочки шарового заполнителя в месте ее разрушения, что подтверждает осуществление поставленной задачи - практического совмещения прочностных и упругих свойств в одном элементе, а также достижения технического результата - эффективного использования упругого заполнителя шаровой формы с возможностью его работы в бетоне с восприятием как статических, так и динамических нагрузок, что подтверждается, в целом совместной работой заполнителя и растворной матрицы.

Для второй плиты изготавливали крупный шаровой упругий заполнитель с дискретной внутренней частью. Получали заполнитель с прочной, но дискретной несущей частью и в форме шара. Для этого брали резиновую крошку, получаемую от утилизации - диспергирования изношенных автомобильных покрышек. Просеивали крошку через сита диаметром 2 и 5 мм и отбирали фракцию размером 2-5 мм. Покрывали крошку эпоксидным клеем и загружали на тарельчатый гранулятор. После скатывания крошки и получения гранул, близких к форме шара, их выгружали и выдерживали в тепловой камере до схватывания клея. Далее формировали упругую оболочку по методике, описанной выше. Диаметр полученного шарового упругого заполнителя с дискретной внутренней несущей частью составлял в среднем 18 мм

Изготовление второй бетонной плиты осуществляли по вышеуказанной методике.

Плиту, как и в первом случае, испытывали на ударную нагрузку при работе на изгиб до разрушения. Прочность на изгиб повысилась на 9%, а сопротивление удару - на 18% по сравнению с заполнителем из резиновой крошки. При осмотре плиты также не было выявлено трещин и разрывов упругой оболочки шарового заполнителя в месте разрушения, что подтверждает осуществление поставленной задачи - практического совмещения прочностных и упругих свойств в одном элементе, а также достижения технического результата - эффективного использования упругого заполнителя шаровой формы с возможностью его работы в бетоне с восприятием как статических, так и динамических нагрузок, что подтверждается, в целом совместной работой заполнителя и растворной матрицы.

Упругий заполнитель бетона был смоделирован и изготовлен в строительной лаборатории кафедры ПСК, а выполненные испытания доказали возможность использования крупного заполнителя - шарового упругого заполнителя в производстве железобетонных изделий с повышенными упругими свойствами.

1. Упругий заполнитель бетона, выполненный в форме шара и состоящий из внутренней дискретной несущей части, заключенной в упругую оболочку, отличающийся тем, что внутренняя дискретная часть выполнена из отходов виде пружинок.

2. Заполнитель бетона по п.1, отличающийся тем, что упругая оболочка выполнена дискретной.

3. Заполнитель бетона по п.2, отличающийся тем, что дискретная оболочка выполнена из отходов резиновых волокон.

4. Заполнитель бетона по п.2, отличающийся тем, что дискретная оболочка выполнена из отходов резины в виде упругих резиновых пластинок.

5. Заполнитель бетона по п.1, отличающийся тем, что упругая оболочка выполнена в виде сетки.