Способ приготовления смеси для получения композиционного материала и изделия из композиционного материала

 

Изобретение относится к способу изготовления смеси на основе цемента, содержащей волокна усиления, и к изделиям, полученным данным способом. Сущность изобретения: способ заключается в формировании теста, замешанного на цементе, при этом на 100 мас.ч. цемента берут 5 - 20 мас.ч. первого сыпучего материала, средний диаметр гранул которого составляет 1/5 - 1/10 среднего диаметра гранул цемента, 20 - 35 мас.ч. воды и по меньшей мере одну добавку (разжижитель, сократитель воды или диспергатор), затем замешивают тесто, добавляя по меньшей мере один вид волокон усиления. Изобретение находит широкое применение в области строительных материалов на основе фиброцемента. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение представляет собой способ изготовления смеси на основе цемента, содержащем фиброволокна усиления, и продукты, полученные этим способом.

Изобретение находит главное, но не исключительное применение в области материалов из этернита фиброцемента, которые используются в строительстве зданий для изготовления элементов кровельного покрытия, облицовочной плитки или фасадных стеновых панелей, барельефов и т.д.

Известен способ усиления цемента за счет волокон различных типов.

Интерес к армированию строительного материала на основе неорганических веществ для придания ему пластичности и лучшей прочности при растяжении возник очень давно, что доказывает широкая известность таких материалов, как саман или железобетон.

Издавна велись изыскания по упрочнению цементных растворов с помощью волокон. Например, промышленное исполь- зование асбестового волокна как усилителя цемента датируется началом века.

Однако, после открытия в 1960-е годы риска возрастания раковых заболеваний (при работе с асбестовым волокном и его вдыхании паров) началось использование других видов волокон для усиления цемента. Среди них можно упомянуть стальные волокна, волокна из чугуна, целлюлозы, стекловолокно, полипропиленовые и другие синтетические волокна, натуральные, джутовые волокна, бамбуковые волокна и т.д. Однако использование подобных волокон не получило развития, так как возникли проблемы получения смесей цемент-волокна. Известные способы фильтрования, пропитки, выбрасывания или примешивания волокон в момент замешивания цемента (способ ПРЕМИКС) обладают недостатками, которые ограничивают их применение.

Например, процесс изготовления смеси цемент-волокно путем фильтрации цемента через волокна подходит не ко всем видам волокон. Волокна должны быть достаточно тонкими, чтобы сформировать эффективный фильтр и обладать достаточным средством с водой, что совершенно исключает использование стекловолокна.

Необходимость прессования готовых деталей исключает возможность изготовления с крупным рельефом. Более того для фильтрации необходима система подачи и удаления воды, что приводит к значительным затратам. Что касается способа изготовления смеси цемент-волокно путем пропитки, то он очень длительный и трудоемкий в реализации, что делает его дорогостоящим.

Приготовление смеси цемента и волокон путем выбрасывания цемента и волокон на форму или на стенку подходит не ко всем видам волокон точно так же, как и способ фильтрации. Волокна должны обладать определенной массой и такими техническими данными, чтобы их можно было наносить на плоскость. Речь в данном случае идет о дорогих волокнах, которые требуют особого изготовления.

Нанесение цементного теста требует затрат большого количества воды, из-за чего возникают проблемы старения изделия, полученного этим способом, и менее удовлетворительных конечных характеристик. Впрочем, способ набрызгивания из-за сложностей в изготовлении требует использования высококвалифицированной рабочей силы.

Наконец, способ, состоящий в подмешивании фиброволокон к цементу в момент замеса цемента (способ, называемый ПРЕМИКС), тот, который использовался ранее, значительно ограничивает процентное содержание волокон, добавляемых в цементное тесто. Увеличение вязкости смеси за счет добавления волокна в общем компенсируется начальным наличием большого количества воды. Таким образом, здесь также проявляются недостатки способа изготовления путем набрызгивания, приводящего к тому же, как известно, к менее удовлетворительным параметрам выходного изделия. Для способа типа PREMIX, так же как и для способа набрызгивания, необходима квалицифированная рабочая сила. Следует отметить также, что способ PREMIX используется для малосерийного производства.

Целью изобретения является возможность использования всех видов волокон усиления в процессе изготовления смеси на основе цемента, армированного волокнами усилия, и изделий, полученных из такой смеси, что позволяет полнее отвечать практическим требованиям. Изготовленные изделия обладают большой плотностью и хорошими конечными характеристиками, а также хорошей прочностью на изгиб, на сжатие: способ легко осуществим на практике, обеспечивает возможность легкой формовки смеси и отличается приемлемой стоимостью.

Изобретение базируется на результатах изобрететалей о том, что смесь волокон и цемента можно намного улучшить, если изготовлять плотное тесто на основе цемента при следующих процентных соотношениях: на 100 мас.ч. цемента берут 5-20 мас.ч. первого заполнителя, представляющего собой сыпучий материал, средний диаметр гранул которого составляет 1/5-1/10 среднего диаметра гранул цемента, и 20-35 мас.ч. воды, подмешивая затем по меньшей мере один вид волокон усиления в полученное таким образом тесто.

Данный способ совершенно отличается от способов типа PREMIX, использовавшихся ранее, двумя чертами: порядком этапов, который в изобретении следующий: смешивание порошков и замешивание, затем добавление волокон, а также малым количеством используемой воды по сравнению с обычно используемым.

Для достижения цели изобретением предлагается сособ изготовления смеси на основе цемента, содержащей волокна усиления, отличающийся тем, что цементное тесто формируют в следующем соотношении: на 100 мас.ч. цемента берут 5-20 мас. ч. первого сыпучего матерала, средний диаметр гранул которого составляет 1/5-1/10 среднего диаметра гранул цемента, около 20-35 мас.ч. воды и по меньшей мере одну добавку (разжижитель, уменьшитель количества воды или диспергатор), а затем замешивают в указанное тесто по меньшей мере один вид волокон усиления.

В предпочтительных способах реализации изобретения смешивание производят согласно одному и/или другому из приведенных приемов: формируют тесто в следующем соотношении: на 100 мас.ч. цемента берут 20-30 мас.ч. воды; на 100 мас. ч. цемента замешивают в тесто 2-18 мас.ч. волокон усиления; формируют тесто, добавляя, кроме цемента и первого сыпучего материала, второй сыпучий материал в следующем соотношении: на 100 мас.ч. цемента берут до 5 мас.ч. второго сыпучего материала, средний диаметр гранул которого составляет 1/5-1/10 среднего диаметра гранул первого сыпучего материала; формируют тесто, добавляя на 100 мас. ч. цемента до 4 мас.ч. пластичной добавки (наиболее предпочтительно добавлять 2-3 части последней); формируют тесто, добавляя на 100 мас.ч. цемента до 1 мас.ч. пластифицирующего продукта; формируют тесто, добавляя различные материалы в сухом виде, затем приступают к (перемешиванию) полученной однородной смеси; первый сыпучий материал содержит гранулы средним диаметром 3-20 мк; средний диаметр волокон усиления составляет около 3-30 мк. Одним из преимуществ заявляемого способа является возможность вводить одновременно различ- ные виды волокон.

Таким образом, возможно добавлять в состав минеральные волокна или стекловолокно, средний диаметр которых составляет около 10-30 мкм, предпочтительно волокна средним диаметром около 20 мк, и волокна из тех же материалов, средний диаметр которых меньше 5 мкм. Первые улучшают механические свойства композиционного состава (гибкость, растяжение, ударостойкость), вторые улучшают герметичность, сопротивляемость образованию микротре- щин и абразивному износу.

Изобретение предлагает также изделие на основе цемента, армированного волокнами усиления, полученный способом, описанным выше, и отличающийся тем, что на 100 мас.ч. цемента берут примеро 5-20 мас.ч. первого сыпучего материала, средний диаметр гранул которого составляет 1/5-1/10 среднего диаметра гранул цемента.

Предпочтительно, чтобы изделие, кроме этого, содержало на 100 мас.ч. цемента до 5 мас.ч. второго сыпучего материала, гранулы которого имеют средний диаметр 1/5-1/10 среднего диаметра гранул первого сыпучего материала.

В предпочтительном способе реализации в качестве первого сыпучего материала использовать метакаолин, средний диаметр которого 3-20 мкм, в качестве второго сыпучего материала микрокремнезем, волокна усиления содержат стекловолокно.

Наглядно преимущества изобретения продемонстированы в нижеследующих объяснениях, а также в приложенных таблицах.

Прежде всего в изобретении используются навесные результаты оптимизации соотношений между гранулометрическими составами компонентов бетона, позволяющие улучшить плотность, примененные здесь по-новому к цементному тесту, размер самых крупных гранул которого равен размеру наиболее крупных гранул цемента.

Известно, что чем более продукт уплотнен, тем более улучшаются его выходные характеристики физического и механического сопротивления.

Промежуточные пространства между гранулами продукта определяют его плотность (или пористость). Итак, смешивая первичный порошок, состоящий из гранул данного среднего диаметра с заполнителем из сыпучего материала, средний диаметр гранул которого меньший, заполняют частично отдельные промежутки между частицами, что приводит к большей плотности получаемого конечного продукта.

Именно этот принцип был использован авторами, которые опытным путем обнаружили, что в случае с цементом оптимальные пропорции, которые необходимо соблюдать между средним диаметром гранул цемента и средним диаметром гранул заполнителя из первого сыпучего материала, будут от 1/5 до 1/10 одного по отношению к другому, а добавление другого заполнителя из второго сыпучего материала, для которого отношение средних диаметров, для сыпучих продуктов, идентично отношению между цементом и первым сыпучим материалом, еще более улучшает плотность.

Впрочем, авторами также было отмечено, что неожиданным образом соблюдение пропорции между средними диаметрами очень облегчает смешивание с волокнами усиления, что является одним из главных признаков изобретения.

На основании результатов, полученных авторами, цифровые величины которых не ограничиваются приведенными в табл. N 1 приведены измерения пористости для двух типичных композиционных составов цементного теста, изготовленных при соблюдении заданных предметов изобретения соотношений между диаметрами гранул это композиционный состав 1 без "второго" сыпучего материала, и композиционный состав 2 со "вторым" сыпучим материалом (в данном случае речь идет об измельченном кремнеземе).

Другие измерения с различнымми гранулометрическими составами, тем не менее всегда входящими в пределы "вилок", данных в изобретении, позволили авторам подтвердить указанные пределы.

Видно, что после 25-ти циклов погружения (просушки) изделий, полученных из композиционных составов 1 и 2, достигают пористость (измерения проведены пикнометром на гелии), близкую к оптимальной теоретической пористости.

Ниже приводятся характеристики материалов, использованных в данных композиционных составах: цемент: искусственный портландцемент СРА 55, средний диаметр гранул около 60 мкм, первый сыпучий материал: метакаолин, средний диаметр 10 мкм, второй сыпучий материал: измельченный кремнезем, средний диаметр 1 мкм, добавка, использованная в качестве уменьшителя воды: сульфонат полинафталена (известный под названием LOMARD).

В табл. 2 даны средние теоретические максимальные значения для заполнений сферами гранулометрических классов того же типа, что и композиционные составы 1 и 2.

Таким образом, можно констатировать факт, что теоретически заданные характеристики близки к полученным в композционном составе 1 и еще более улучшены в композиционном составе 2, полученная плотность для продуктов изобретения является, таким образом, наиболее оптимальной.

Табл. 3 дает композиционный состав различных смесей на основе цемента и волокон усиления. Значения указывают массу в граммах.

Из этих смесей изготовлялись изделия, представленные на испытания, результаты которых приведены в табл. 4. Некоторые изделия изготовлены на основе смесей согласно изобретению, а другие не из этих смесей для того, чтобы обеспечить возможность сравнения полученных результатов.

Различные смеси, приведенные в табл. 3, были изготовлены из искусственного портландцемента 55. Однако, возможно применение и всех других видов цемента. Наиболее применимы сульфатопуццолановый цемент японского производства, известный на рынке под названием CHICHIRU, или специальные виды цемента, например глиноземистый цемент, изготовленный Компанией Хайдельбергер Цемент (ФРГ).

В табл. 3 "первым" сыпучим материалом выступает метакаолин (средним гранулометрическим диаметром приблизительно 5 мкм), имеющий удельную поверхность ВЕТ 15-30 m²/g и результаты испытаний, называемых Испытания CHAPELLE (стандарт BS 6432 от 1984), показывают, что потребляется приблизительно 160 mg CaO/g метакаолина.

Под метакаолином подразумевается продукт активной термообработки каолинита, сокращенная формула которого выглядит следующим образом: AS₂(A Al₂O₃ и G6SiO₂).

Метакаолин получают путем термообработки каолинита при температуре между 700 и 900^оС в течение нескольких часов.

Разумеется, пригодны и другие виды "первого" сыпучего материала, в которых соблюдаются гранулометрические пропорции по отношению к цементу, указанные в изобретении.

Особенно пригодны мел, каолин, глина, доломит, пустотелые минеральные микросферы (средним диаметром приблизительно 30 мкм) или же порошок W.Mastonite (средним диаметром порядка 8-10 мкм), хотя этот перечень ни в чем не ограничивается.

"Второй" сыпучий материал, приведенный в табл. 3, состоит из измельченного кремнезема с удельной поверхностью 20 m²/mg и средним диаметром 0,3-3 мкм.

Для реализации изобретения могут быть использованы и другие продукты, как, например, графит адекватного гранулометрического состава или измельченное микростекловолокно, средний диаметр которого меньше или равен 3 мкм.

Необходимо отметить еще раз, что для получения хороших результатов, для получения возможности реализации изобретения и получения состава с волокнами усиления согласно изобретению, особенно важны "физические" свойства наблюдаемой смеси и продуктов, получаемых из нее. Такие свойства получаются в основном благодаря гранулометрическим соотношениям сыпучих материалов между собой и цементом. Менее важны химические свойства, как, например, пуццолановые свойства, измельченность в большей или меньшей степени первого и второго сыпучих мате- риалов.

Добавкой, использованной в составе смеси, указанном в табл. 3, является сульфонат полинафталена, известный под названием LOMAP D. средний диаметр которого около 50 мкм. Также могут быть применены и другие добавки, известные специалисту.

В качестве пластификатора смесей из табл. 3, который никоим образом не указывается здесь как ограничивающий, взята карбоксиметилцеллюлоза (СМС), известная под названием BLANOSE (обозначение AKUCELL MS710) средним диаметром около 40 мкм.

Наконец, в смесях из табл. 3 фигурируют многочисленные виды стекловолокна, что не ограничивает возможность использования других видов волокон.

Употребляемые волокна обозначены буквами: волокна Z₁ и Z₂, полученные путем вытяжки (из жидкого состояния и вещества), относятся к щелочно-устойчивым стеклам, содержащим оксид циркония. Волокно Z₃ является волокном, которое относится к композиционному составу того же вида, получают это волокно механической вытяжкой. Волокна A₁ и A₂ изготовлены из глиноземисто-магниевого стекла (устойчивого также и к воздействию щелочной среды) путем вытяжки из жидкого состояния, первое волокно применяется в сыром виде, второе подвергается предварительно прочесыванию. Волокна В₁ и В₂ получены из стекла на основе шлака и базальта двумя равными способами, используя вытяжку из жидкого состояния.

Число, следующее из за обозначением волокна, указывает на средний диаметр вышеназванных волокон (или филаментарных волокон), выраженный в мкм.

Далее дано обозначение символов, использованных в настоящей заявке, а именно в табл. 4 (обозначения совершенно классические): MOR или _г (в МПа в мановакууметре) означает максимальное растягивающее усилие при испытании деформации на изгиб, называемой деформацией на изгиб в 3 точках, в момент разрыва.

Разрыв определяется для всех рассматриваемых материалов как максимум кривой "воздействие (деформация)", хотя такой максимум не всегда совпадает с резким перепадом напряжения, возникающим в материале.

_г (%) означает растяжение при разрыве. Растяжение вычисляется по формуле: 6f/l², где f стрела прогиба в центре; l расстояние между опорами.

VOR (МПа) выражает границу линейнности. Это точка, где кривая "усилие/деформация" становится нелинейной.

_lop или _e (%) означает растяжение в точке границы линейности.

d означает удельный вес (влажный).

Е (ГПа) модуль Юнга или модуль упругости.

W_г (Дж/м²) энергия разрыва.

W_l (Дж/м²) энергия, необходимая для достижения предельной точки упругости испытываемого изделия.

"v a" аббревиатура ускоренного старения.

Испытание, которому наиболее часто подвергают, это погружение на 28 дней в воду температурой 50^оС. Часто используют особую пометку "в срок" для выборочных значений после "v a".

-I_t показатель стойкости. Он показывает отношение энергии разрыва к энергии прогиба, накопленной до предела пропорциональности. Этот показатель, хотя и подвержен различным случайностям, характеризует состояние материала после "первого знака" слабости.

В табл. 3 и 4 показано, что цемент, содержащий сыпучие материалы в пропорциях, заданных в изобретении, представляет следующие удовлетворительные физические характеристики: модуль разрыва (MOR), удлинение при разрыве (_г), прочность на растяжение и т.д.

В частности, авторы установили, что получены высокие показатели теста, где метакаолин составляет лишь 10% всей массы цемента и хотя 30% доля метакаолина по отношению к массе цемента более оптимальна по химическим соображениям, предпочтение отдается гранулометрическим пропорциям с тем, чтобы избежать трудностей с введением волокон в тесто. Также важно удешевление процесса смачивания, но это неблагоприятно сказывается на выходных характеристиках получаемого изделия.

Многочисленные испытания, которые провели авторы, и данные которые приводятся в табл. 3 и 4, подтвердили эти результаты.

Другой важный параметр изобретения касается пропорции воды, которую следует добавлять в тесто, чтобы получить компактную смесь по изобретению и иметь возможность замешивать туда волокна усиления без особых усилий и относительно быстро. Перемешивание слишком грубое или слишком долго повреждает волокна усиления.

Отметим здесь, что химический состав теста, так же как и химический состав волокон определяет, является или не является смачивание предпочтительным, например, наблюдают очень медленное схватывание со стеклом Z₂, и наоборот достаточно быстрое с В₁ и В₂, которые требуют меньше воды, даже для значительной пропорции волокон.

Из табл. 3 и 4 можно выделить общие особенности изобретения, зная, что оптимальные пропорции между компонентами, оставаясь в пределах "вилки", данной в изобретении, смогут быть найдены как для каждого вида волокна, так и для каждого сорта теста, исходя из его химического состава.

Таким образом, мы видим, что удельный вес, модуль Юнга и пределы нагружений являются убывающими функциями процентного содержания в воде; пределы растяжения и показатель стойкости являются возрастающими функциями процентного содержания воды, но только после пороговой величины "вода/цемент" (Е/С), близкой к 0,4.

Наблюдая более тщательно за сериями композиционных составов, где изменено только процентное содержание воды, отметим, что для одного и того же композиционного состава в "порошке" (цемент + сыпучие материалы) удельный вес и модуль Юнга претерпевают по отношению к процентному содержанию воды резкий спад до отметки, соответствующей избытку воды; удлинение является возрастающей функцией после пороговой величины Е/С 0,4; напряжение и энергия разрыва показывают максимумы, соответствующие компромиссу между позитивным действием воды (очевидным, особенно для тех видов теста, где высоко процентное содержание порошка или сыпучих материалов в сухом виде) и эффектом спада, более или менее ярко выраженным.

Чтобы оценить необходимость дозировки воды, отметим, что для заполнения пустот между сыпучими материалами и цементом необходимо иметь содержание воды приблизительно 15% от общего объема (цемент + сыпучие материалы), т.е. порядка 15 г на 100 г цемента; каждое добавление воды будет нарушать, по крайней мере, на время консистенцию теста, пока она снова не будет обусловлена только смачиванием гранул и волокон; для достижения легкости обработки, с учетом количества "разумных" добавок, трудно спускаться ниже весового отношения воды и цемента E/C, равного порядка 0,2-0,25; наконец, чтобы обеспечить хорошее схватывание цемента, хотя здесь имеется в виду среднее количество реакций при различных стехиометрических составах, необходимо добавить порядка 25 г воды на 100 г цемента. При такой дозировке приближаются к условиям схватывания в форме выделения "только геля", практически без кристаллизации, что благоприятствует механическим свойствам и хорошему качеству промежутков между цементом и волокнами.

Необходимость ограничивать процентное содержание воды возникает не только для возможности введения волокон без эффекта расслаивания и уменьшения осдака и различных деформаций (подвижностей смеси), но также благодаря плотностным качествам теста, хорошему поверхностному контакту между цементом и волокнами усиления, для получения высоких физических характеристик и рабочих параметров прочности временному разрыву.

Неудобства, связанные с малым процентным содержанием воды (относительно длительное схватывание и поэтому достаточно тщательная выдержка смеси), могут быть смягчены или устранены полностью с помощью разжижителя.

Обращаясь к данным, помещенным в табл. и проведя классическое испытание на ускоренное старение, следует отметить улучшение механических свойств благодаря введению добавки.

В общем, авторами в процессе многочисленных экспериментов было улучшено процентное соотношение воды и добавки следующим образом: на 100 мас.ч. цемента берут около 20-35 мас.ч. воды и 4 мас.ч. добавки, предпочтительно от 2 до 3 частей, в зависимости от вида волокна и композиционного состава теста.

Табл. 3 и 4 показывают оптимальные весовые пропорции цемента волокон для смесей согласно изобретению.

На массе образцов, изготовленных авторами, характеристики которых представлены в табл. в виде неограничивающих примеров, показано несколько достаточно ярко выраженных эффектов, связанных с количеством волокон.

Наблюдается возрастание предела линейности, возрастание пределов напряжения, удлинения и энергии разрыва. Это наблюдалось при содержании 2-18 мас.ч. волокон на 100 мас.ч. цемента.

Также было, что несмотря на то, что предусматривались все виды минеральных волокон, наиболее исключительные результаты были получены в том случае, когда в качестве волокон усиления выступали стекловолокно или базальтовые спутанные волокна.

Табл. 3а показывает, что с другими видами цемента были также получены высокие результаты.

Можно заметить, что различные соотношения между весом цемента и количеством использованной воды приводят к следующим напряжениям разрыва: _г 25-30 МПа для соотношения вода/цемент приблизительно 0,245, _г 20-22 МПа для соотношения вода/цемент приблизительно 0,3.

Удлинение при разрыве следующее: _г 1-1,1 для СР армированным базальтом (сцепление сильное), _г 2 для искусственного портландцемента с процентным содержанием воды около 0,3 (сцепление менее сильное), _г 1-1,2 для искусственного портландцемента с небольшим процентным содержанием воды (таким образом он слишком сухой, т.е. слишком сцепленный), _г правильное для белого цемента, если только Е/С < 0,25 (если нет необходимо добавить пресс-порошок).

Критический характер дозировки воды, который здесь возник, был также проверен на различных образцах путем исследования при помощи сканирующего электронного микроскопа.

Далее следует описание примера реализации процесса замешивания согласно изобретению.

Согласно дозировкам изобретения, после сухой смеси, содержащей предварительно смешанный цемент, первый наполнитель и в известных случаях второй наполнитель из сыпучих материалов, оператор вводит количество воды, соответствующее заранее определенному значению в заданных пределах (смешивание порошков может также быть осуществлено оператором перед самым перемешиванием смеси).

Добавки (разжижитель, пластификатор и т.д.) также вводятся оператором перед, во время или после введения воды; они действуют в зависимости от вида цемента, вида сыпучих материалов и вида используемых волокон усиления.

Смеси замешиваются классическими растворосмесителями без необходимости смешивания теста перед введением в него волокон.

Могут быть использованы следующие виды растворосмесителей: растворосмеситель с планетарной передачей, например, вида, известного под названием HOBART, PERIER, KEMWOOD, растворосмеситель "OMNIMIXEUP", (COLL OMATIC), с вальсирующим движением (смеситель, разработанный фирмой HEIPIСH), с овальной лапой и т.д.

После того, как тесто получено, добавляют волокна усиления.

Волокна усиления могут быть любых известных видов, в частности, стекловолокна, измельченные или неизмельченные, представленные, например, в виде пучков параллельных волокон или стекловаты как в способе изобретеня, более подробно описанным выше, а также в равной степени могут быть использованы волокна из полимеров или любые другие, о которых говорилось во вступительной части описания (из стали, из чугуна и т.д.).

Из-за "малого" количества добавленной воды тесто получается "сухим". Тем не менее применение со строго распределенным гранулометрическим составом и разжижителя придает тесту ярко выраженные тиксотропные свойства, что позволяет легко ввести волокна.

После того, как волокна введены в тесто, их перемешивают до тех пор, пока не добьются однородного состава. Время проведения этих операций варьируется от 30 с до порядка 20 мин в зависимости от вида упортребляемого растворосмесителя.

Смесь затем используется для изготовления изделия, например черепицы. Полученная смесь очень податлива и может быть использована для формовки. В этом случае смесь выкладывают в литейные формы и затем формуют, например, с помощью вибрирования в течение примерно 5-15 мин.

Вид использованного композиционного состава и способ замешивания согласно изобретению неоспоримо улучшают физические свойства изделий, изготовленных на основе цемента, армированного волокнами, в частности, стекловолокном.

А именно реология полученного теста после введения волокон (например, стекловаты или асбеста) характеризуется сильной статической вязкостью и тиксотропными свойствами, благодаря которым облегчается изготовление изделий при вибрировании, что позволяет придавать тесту различные формы, например, путем использования насоса. с помощью укладки под вибрированием, с помощью давления, формования, в случае необходимости центрифугированием или экструзией; для изделий, упрочнение которых было сделано за счет стекловолокна или асбеста, наблюдают очень слабую пористость (до 5% и менее) и отличные механические статические свойства (высокие упругие пределы).

Как пример, и как видно из табл. 3 и 4 для компзиционного состава "цемент (метакаолин) стекловолокно" плотностью 2-2,2 напряжение максимального растягивающего усилия при разрыве достигает от 30 до 40 МПа при прогибе в 3 точках.

Способ также улучшает свойства материалов, армированных текстильными волокнами.

Для этих последних наблюдают, кроме слабой пористости, исключительные статические и динамические свойства: ударная прочность, возможность для прохождения гвоздей (штифтов), модуль прочности, достигающий 50-60 МПа при удлинении около 1% Для всех изделий, изготовленных способом, описанным в изобретении, с адекватными диаметрами гранул волокон, наблюдают свойства без значительных повреждений после ускоренного старения (погружение в воду температурой 50^оС, затем погружение (сушка и удары) каков бы ни был химический состав стекловолокна или какого-либо другого используемого фиброволокна. Это происходит благодаря сильной плотности и малому процентному содержанию воды в цементной основе смеси. Также имеет значение диаметр использующихся волокон.

Необходимо отметить, что некоторые стекловолокна, считающиеся неспособными к долгой стойкости к щелочам или цементу, не теряют своих свойств во время старения композитов, полученных данным способом. Таким образом, данный способ позволяет избегать сложностей, связанных с пуццолановой природой введенных заполнителей, со стойкостью стекла по отношению к щелочам, или с необходимостью использовать полимерные добавки.

Формула изобретения

1. Способ приготовления смеси для получения композиционного материала путем смешения цемента, микронаполнителя, воды, армирующих волокон и пластифицирующей добавки, отличающийся тем, что сначала готовят цементное тесто из смеси, содержащей на 100 мас.ч. цемента, 5 20 мас.ч. первого микронаполнителя со средним диаметром гранул 1/5 1/10 диаметра гранул цемента, 20 35 мас. ч. воды и 2 4 мас.ч. пластифицирующей добавки, затем в тесто замешивают по крайней мере один вид армирующих волокон в количестве 2 - 18 мас.ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цементное тесто содержит 23 30 мас.ч. воды.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что при приготовлении цементного теста дополнительно вводят до 5 мас. ч. второго микронаполнителя со средним диаметром гранул 1/5 1/10 среднего диаметра гранул первого микронаполнителя, при этом на 100 мас.ч. цемента вводят до 5 мас.ч. второго микронаполнителя.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что в качестве первого микронаполнителя используют метакаолин со средним диаметром гранул 3 20 мкм, полученный путем термообработки каолинита при 700 900^oС, и в качестве второго микронаполнителя измельченный кремнезем с средним диаметром гранул 0,3 3,0 мкм.

5. Изделие из композиционного материала, полученного путем смешения цемента, микронаполнителя, воды, армирующих волокон и пластифицирующей добавки, отличающееся тем, что сначала готовят цементное тесто из смеси, содержащей на 100 мас.ч. цемента, 5 20 мас.ч. первого микронаполнителя со средним диаметром гранул 1/5 1/10 диаметра гранул цемента, 20 35 мас.ч. воды и 2 4 мас. ч. пластифицирующей добавки, затем в тесто замешивают по крайней мере один вид армирующих волокон в количестве 2 18 мас.ч.

6. Изделие по п.5, отличающееся тем, что при приготовлении цементного теста дополнительно вводят второй микронаполнитель со средним диаметром гранул 1/5 1/10 среднего диаметра гранул первого микронаполнителя, при этом на 100 мас.ч. цемента вводят до 5 мас.ч. второго микронаполнителя.

7. Изделие по пп.5 и 6, отличающееся тем, что в качестве первого микронаполнителя используют метакаолин со средним диаметром гранул 3 20 мкм, полученный путем термообработки каолинита при 700 900^oС, и в качестве второго микронаполнителя измельченный кремнезем с средним диаметром гранул 0,3 3,0 мк.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7