RU2620699C2

RU2620699C2 - Rod of continuous fibers

Info

Publication number: RU2620699C2
Application number: RU2015102786A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Викторович Карпов; Игорь Александрович Смагин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЯрСтрой"
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2017-05-29
Also published as: RU2015102786A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: rod of continuous fibers, impregnated with a binder, is periodically branched into two or more fiber bundles forming flat or three dimensional geometric shapes, with the subsequent combining of the bundles into one. Wherein the cross-section of the rod changes periodically.

EFFECT: reinforcement design provides the three-dimensional reinforcement of the product with a single reinforcement element.

22 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, а именно к арматуре композитной, применяемой в строительных конструкциях, и может быть использовано при изготовлении строительных изделий, монолитных и сборных зданий, термоизоляционных стеновых панелей, а также для армирования грунта оснований зданий и сооружений, в том числе дорог и автомагистралей, для анкеровки в грунте подпорных стен и сооружений. Область применения композитной арматуры не ограничивается строительством.The invention relates to the field of construction, namely, composite reinforcement used in building structures, and can be used in the manufacture of building products, monolithic and prefabricated buildings, heat-insulating wall panels, as well as for soil reinforcement of the foundations of buildings and structures, including roads and motorways, for anchoring in the ground retaining walls and structures. The scope of composite reinforcement is not limited to construction.

Малый удельный вес, большая прочность на разрыв и химическая стойкость композитной арматуры позволяют использовать ее для замены арматуры из металлов.Small specific gravity, high tensile strength and chemical resistance of composite reinforcement allow it to be used to replace reinforcement made of metals.

Известно, что композитная арматура (fibre-reinforced plastic rebar, FRP rebar) - неметаллические стержни из стеклянных, базальтовых, углеродных или арамидных волокон, пропитанных термореактивным или термопластичным полимерным связующим и отвержденных. Межгосударственный стандарт ГОСТ 31938-2012 «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» определяет арматуру композитную периодического профиля как силовой стержень с равномерно расположенным на поверхности и под углом к его продольной оси анкеровочным слоем.It is known that composite reinforcement (fiber-reinforced plastic rebar, FRP rebar) is a non-metallic rod made of glass, basalt, carbon or aramid fibers, impregnated with a thermoset or thermoplastic polymer binder and cured. Interstate standard GOST 31938-2012 “Composite polymer reinforcement for reinforcing concrete structures” defines periodic composite reinforcement as a power rod with an anchoring layer evenly located on the surface and at an angle to its longitudinal axis.

Из патентной документации: RU 2521281, Е04С 5/07, 2014; RU 2520542, Е04С 5/07, 2014; RU 2482248, Е04С 5/07, 2013; RU 2436910, Е04С 5/07, 2011; RU 2430220, Е04С 5/07, 2011; RU 2324797, Е04С 5/07, 2008; RU 2405092, Е04С 5/07, В32В 5/08, В32В 5/26, 2010; RU 2384677, Е04С5/07, 2010; RU 2384676, Е04С5/07, 2010; RU 2287647, Е04С 5/07, 2006; RU 2249085, Е04С 5/07, 2005; RU 2194135, Е04С 5/07, 2002; RU 2142039, Е04С 5/07, 1999; RU 2058276, С04В 26/14, С04В 26:12, С04В 14:38, С04В 24:12, Е04С 5/07, 1996; RU 2054508, Е04С 5/07, 1996 известны различные композитные арматурные изделия: арматура композитная, арматура стеклопластиковая, стержни композитные, стержни переменного сечения из композиционного материала, стержни для армирования бетонных конструкций, арматурные элементы для армирования теплоизоляционных стеновых конструкций, стержни для армирования бетона. Все они в поперечном сечении имеют преимущественно овальную форму, обмотаны, с меньшим или большим натяжением, лентой или жгутом эллиптического сечения, с различными шагом и толщиной слоя намотки, с образованием нужного рельефа поверхности. Попытки ввести спирально-перекрестную обмотку силового стержня, обмотку в виде многозаходной спирали или несколько спиралей, накладываемых друг на друга, с несовпадающим шагом намотки, не устраняют основного недостатка конструкции: овальная форма силового стержня не обеспечивает большой поверхности сцепления, что снижает сопротивление арматуры ее смещению в массиве отвержденного бетона как при нагрузках кручения и изгиба, так и при растяжении. Для увеличения прочности сцепления с бетоном арматуру изготавливают с разными зацепами в виде локальных изменений диаметра стержня путем введения закладных элементов или кольцевой обмоткой стержня нитью, жгутом, лентой.From patent documentation: RU 2521281, Е04С 5/07, 2014; RU 2520542, ЕСС 5/07, 2014; RU 2482248, Е04С 5/07, 2013; RU 2436910, Е04С 5/07, 2011; RU 2430220, ЕСС 5/07, 2011; RU 2324797, ЕСС 5/07, 2008; RU 2405092, Е04С 5/07, ВВВ 5/08, В32В 5/26, 2010; RU 2384677, E04C5 / 07, 2010; RU 2384676, E04C5 / 07, 2010; RU 2287647, ЕСС 5/07, 2006; RU 2249085, ЕСС 5/07, 2005; RU 2194135, ЕСС 5/07, 2002; RU 2142039, ЕСС 5/07, 1999; RU 2058276, С04В 26/14, СВВ 26:12, С04В 14:38, С04В 24:12, Е04С 5/07, 1996; RU 2054508, Е04С 5/07, 1996 various composite reinforcing products are known: composite reinforcement, fiberglass reinforcement, composite rods, rods of variable cross section made of composite material, rods for reinforcing concrete structures, reinforcing elements for reinforcing heat-insulating wall structures, rods for concrete reinforcing. All of them in the cross section are predominantly oval, wrapped, with less or greater tension, with an elliptical tape or rope, with different pitch and thickness of the winding layer, with the formation of the desired surface relief. Attempts to introduce a spiral-cross winding of a power rod, a winding in the form of a multi-start spiral or several spirals superimposed on each other with a mismatched winding pitch do not eliminate the main design flaw: the oval shape of the power rod does not provide a large adhesion surface, which reduces the resistance of the reinforcement to its displacement in an array of cured concrete both under torsion and bending loads, and in tension. To increase the adhesion strength to concrete, reinforcement is made with different hooks in the form of local changes in the diameter of the rod by introducing embedded elements or ring winding of the rod with thread, bundle, tape.

Общим недостатком известной композитной арматуры, имеющей простую конструкцию, является недостаточная анкерность - слабое сцепление арматуры с бетоном и малая прочность в зоне контакта арматуры с материалом изделия при сдвиговых, изгибающих нагрузках и нагрузках кручения.A common disadvantage of the known composite reinforcement having a simple structure is insufficient anchoring - poor adhesion of the reinforcement to concrete and low strength in the zone of contact of the reinforcement with the product material under shear, bending and torsion loads.

Арматура сложной конструкции с высокими эксплуатационными характеристиками предполагает сложную технологию формирования стержня арматуры, большую трудоемкость изготовления и обусловленную этим высокую себестоимость, что ограничивает ее применение.Reinforcement of complex design with high performance requires a complex technology of forming a reinforcing bar, the high complexity of manufacturing and the resulting high cost, which limits its application.

Известен арматурный элемент, выполненный в виде собранных в ленточный жгут, толщиной не более 2 мм, волокон или нитей из них с различной тексностью (RU 2455436, Е04С 5/07, 2012), а также арматура композитная, Known reinforcing element made in the form of assembled in a tape bundle, a thickness of not more than 2 mm, fibers or threads of them with different teksnosti (RU 2455436, ЕС 5/07, 2012), as well as composite reinforcement,

содержащая несущий стержень, выполненный в сечении в виде плоской ленты с соотношением толщины к ширине в пределах 1:(1,2-40) (RU 2388878, Е04С 5/07, 2010).containing a supporting rod made in cross section in the form of a flat tape with a ratio of thickness to width in the range of 1: (1.2-40) (RU 2388878, ЕСС 5/07, 2010).

Недостатком этих технических решений является то, что спиральная обмотка плоского стержня несет скорее декоративную функцию, в лучшем случае, как и в вариантах исполнения стержня овальной или эллиптической формы, чисто технологическую функцию формования стержня и/или дозирования объема связующего в теле стержня.The disadvantage of these technical solutions is that the spiral winding of a flat rod carries rather a decorative function, in the best case, as in the oval or elliptical shape of the rod, a purely technological function of forming the rod and / or dosing the volume of the binder in the body of the rod.

Близким техническим решением является известный арматурный элемент с периодической поверхностью, включающий связанные между собой жгуты из длинномерных минеральных волокон, выполненный в виде каната, сплетенного из ленточных жгутов, состоящих из продольных волокон толщиной 5-50 мкм, или нитей из них, с плотностью волокон в сечении жгута 2-20 тысяч текс. Может снабжаться анкерными устройствами, расположенными по длине арматурного элемента (RU 2482247, Е04С 5/07, 2014).A close technical solution is the well-known reinforcing element with a periodic surface, including bundles of long mineral fibers interconnected, made in the form of a rope woven from tape bundles, consisting of longitudinal fibers 5-50 microns thick, or filaments of them, with a fiber density of section of a plait of 2-20 thousand teks. It can be equipped with anchor devices located along the length of the reinforcing element (RU 2482247, ЕСС 5/07, 2014).

Этот известный арматурный элемент не может обеспечить качественное изменение характеристик силы сцепления арматуры с бетоном и высокую прочность соединения при сдвиговых, изгибающих и крутящих нагрузках, что ограничивает его эксплуатационные возможности.This well-known reinforcing element cannot provide a qualitative change in the characteristics of the adhesion force of reinforcement with concrete and high joint strength under shear, bending and torsional loads, which limits its operational capabilities.

Наиболее близким техническим решением является известная композитная арматура из непрерывных волокон, которые, периодически соединяясь между собой, образуют плоские или пространственные фигуры (RU 147447, E04C 5/07, 2014). Принято за прототип.The closest technical solution is the known composite reinforcement made of continuous fibers, which, periodically connecting with each other, form flat or spatial figures (RU 147447, E04C 5/07, 2014). Taken as a prototype.

Однако в местах пересечения жгутов (склеивания) прочность соединения жгутов в прототипе определяется пределом прочности на сдвиг полимерного связующего, а не пределом прочности на растяжение волокнистого материала. Кроме того, данное решение не направлено на пространственную ориентацию петель, а предназначено только для создания плоских или пространственных фигур с целью увеличения анкерности.However, at the intersection of the bundles (bonding), the bond strength of the bundles in the prototype is determined by the shear strength of the polymer binder, and not by the tensile strength of the fibrous material. In addition, this solution is not aimed at the spatial orientation of the loops, but is intended only to create flat or spatial figures in order to increase the anchor.

Повышение прочности соединения является важным фактором, влияющим на применимость арматуры в строительных конструкциях. ГОСТ 31938-2012 определяет предел прочности сцепления с бетоном и предел прочности при поперечном срезе, как основные характеристики качества арматуры.Improving the strength of the connection is an important factor affecting the applicability of reinforcement in building structures. GOST 31938-2012 defines the ultimate strength of adhesion to concrete and the ultimate strength in cross-section, as the main characteristics of the quality of reinforcement.

Предлагаемая конструкция качественно меняет сцепление с бетоном, решает задачу повышения надежности соединения, увеличивает предел прочности сцепления, предел прочности при поперечном срезе, образует арматуру с высокими эксплуатационными качествами: с увеличенной площадью контакта, высокой прочностью, и обеспечивает объемное армирование бетонного изделия одним единственным арматурным элементом.The proposed design qualitatively changes the adhesion to concrete, solves the problem of improving the reliability of the connection, increases the adhesion strength, tensile strength at transverse shear, forms reinforcement with high performance: with increased contact area, high strength, and provides volume reinforcement of the concrete product with one single reinforcing element .

Технический результат заключается в повышении предела прочности сцепления стержня с материалом армируемого изделия, увеличении прочности на разрыв, сдвиг и изгиб, в повышении прочности изделия, возможности объемного армирования изделия одним стержнем.The technical result consists in increasing the tensile strength of the rod to adhere to the material of the reinforced product, increasing the tensile, shear and bending strengths, in increasing the strength of the product, and the possibility of volume reinforcing the product with one rod.

Технический результат достигается тем, что стержень из непрерывных волокон, периодически соединяемых между собой, образующих плоские или пространственные фигуры, согласно изобретению, разветвлен периодически на два и/или более пучков, жестко фиксированных относительно друг друга и оси стержня в форме плоских и/или объемных геометрических фигур, с последующим объединением пучков в один. Один пучок может быть расположен так, что его продольная ось совпадает с осью стержня. На участках между ветвлениями объединены в один, в частности, путем скручивания их вокруг оси стержня или кольцевой обмотки нитью. Количество пучков в разных ветвлениях может быть различно. Волокна в пучке могут быть расположены вдоль продольной оси пучка, либо закручены вокруг продольной оси пучков в правом или левом направлении с шагом скрутки не более 100,0 мм. Пучки с волокнами, закрученными вокруг продольных осей пучков, и с волокнами, расположенными вдоль продольной оси пучка, могут быть применены в различных комбинациях. Площадь поперечного сечения и его геометрическая форма у разных пучков могут быть одинаковы или различны. Пучки, имеющие одинаковые и различающиеся площадь поперечного сечения и его геометрическую форму можно применять в разных комбинациях. По меньшей мере, один пучок, в частности, образован волокнами двух или более волокнистых материалов. Также каждый пучок может быть составлен полностью из волокон одного материала. В этом случае разные пучки могут быть составлены из волокон разных материалов. Особенность и в том, что, по меньшей мере, один пучок, составленный из волокон двух или более волокнистых материалов, и пучки, полностью составленные из волокон одного из различных материалов, могут быть применены в разных их сочетаниях и перестановках. Расстояния между ветвлениями, как и длины участков ветвления, могут различаться. В местах ветвлений образованы, в частности, плоские геометрические фигуры. В этом случае плоские геометрические фигуры могут быть расположены в одной или разных плоскостях. В местах ветвлений также могут быть образованы объемные геометрические фигуры. Кроме этого, на длине стержня могут быть применены разные комбинации из плоских и объемных геометрических фигур в различных исполнениях геометрических форм фигур.The technical result is achieved in that a rod of continuous fibers periodically connected to each other, forming flat or spatial figures, according to the invention, is bifurcated periodically into two and / or more bundles, rigidly fixed relative to each other and the axis of the rod in the form of flat and / or three-dimensional geometric shapes, followed by the combination of beams into one. One beam can be located so that its longitudinal axis coincides with the axis of the rod. In the areas between the branches, they are combined into one, in particular, by twisting them around the axis of the rod or the annular winding with a thread. The number of bundles in different branches can be different. The fibers in the bundle can be located along the longitudinal axis of the bundle, or twisted around the longitudinal axis of the bundles in the right or left direction with a twisting step of no more than 100.0 mm. Beams with fibers spun around the longitudinal axis of the beams and with fibers located along the longitudinal axis of the beam can be used in various combinations. The cross-sectional area and its geometric shape in different beams can be the same or different. Bunches having the same and different cross-sectional area and its geometric shape can be used in different combinations. At least one bundle, in particular, is formed by the fibers of two or more fibrous materials. Also, each bundle can be composed entirely of fibers of one material. In this case, different bundles can be composed of fibers of different materials. A feature is that at least one bundle made up of fibers of two or more fibrous materials and bundles made up entirely of fibers of one of various materials can be used in their various combinations and permutations. The distances between the branches, as well as the lengths of the branches, may vary. In the places of branching, in particular, flat geometric figures are formed. In this case, planar geometric shapes can be located in the same or different planes. At branch points, volumetric geometric shapes can also be formed. In addition, different combinations of flat and three-dimensional geometric figures in various versions of the geometric shapes of the figures can be applied along the length of the rod.

Данная совокупность существенных признаков позволяет получить указанный технический результат.This set of essential features allows you to get the specified technical result.

Изменение геометрической формы поперечного сечения стержня путем периодического разветвления на два и/или более пучка волокон увеличивает площадь контакта стержня с материалом армируемого изделия, что увеличивает предел прочности сцепления с бетоном и повышает предел прочности стержня при поперечном срезе в составе строительных конструкций. Геометрические фигуры, образованные пучками волокон, изменяют форму стандартного стержневого каркаса, армирующего изделие, и увеличивают его прочность. Возможность выполнения ветвлений различной геометрической формы расширяет эксплуатационные характеристики арматуры. Заполнение бетонной массой полостей, образованных геометрическими фигурами, увеличивает анкерность арматуры, что в свою очередь позволяет сократить время технологической выдержки бетонокомпозитного изделия (БКИ). Стержень в местах ветвления работает как микрокаркас. Как плоские, так и объемные геометрические фигуры, образованные в местах ветвлений, изменяют структуру армирования БКИ. Применение стержней с ветвлениями в каркасах с геометрической формой для обычной стержневой арматуры существенно увеличивает прочность БКИ на растяжение, кручение и изгиб. Увеличивается способность БКИ выдерживать кратковременные ударные нагрузки при падении. Снижается расход материалов на единицу длины арматуры. Возможность выполнения геометрических фигур с различной формой и площадью ветвлений, разнообразным ориентированием плоскостей армирования, повышает эксплуатационные характеристики и качество, как самой арматуры, так и БКИ.Changing the geometric shape of the cross section of the rod by periodically branching into two or more fiber bundles increases the contact area of the rod with the material of the reinforced product, which increases the bond strength of concrete and increases the tensile strength of the rod during cross-section in building structures. Geometrical figures formed by bundles of fibers change the shape of a standard core framework reinforcing a product and increase its strength. The ability to perform branches of various geometric shapes expands the operational characteristics of the reinforcement. Filling with concrete mass the cavities formed by geometric figures increases the anchor strength of the reinforcement, which in turn allows to reduce the technological exposure time of a concrete composite product (BKI). The rod at the branching points acts as a micro-frame. Both flat and three-dimensional geometric figures formed at the branching points change the reinforcement structure of the BKI. The use of rods with branching in frames with a geometric shape for conventional bar reinforcement significantly increases the strength of the BKI in tension, torsion and bending. Increases the ability of the BCI to withstand short-term shock loads when dropped. The consumption of materials per unit length of reinforcement is reduced. The ability to perform geometric shapes with different shapes and branch areas, various orientations of the reinforcement planes, increases the operational characteristics and quality of both the reinforcement itself and the BKI.

На фиг. 1 представлен стержень, разветвленный периодически на три пучка с разными поперечными сечениями, образующих плоские фигуры, расположенные в одной плоскости; на фиг. 2 - стержень, разветвленный периодически на два пучка с одинаковыми поперечными сечениями, образующих плоские фигуры, расположенные в разных плоскостях; на фиг. 3 - стержень, разветвленный периодически на два пучка с разными поперечными сечениями, образующих плоские фигуры, расположенные в одной плоскости; на фиг. 4 - стержень, разветвленный периодически на три пучка одинакового поперечного сечения, образующих плоские фигуры, расположенные в разных плоскостях; на фиг. 5 - стержень, разветвленный периодически на три пучка, образующих объемные фигуры; на фиг. 6 - стержень, разветвленный периодически на четыре пучка, образующих объемные фигуры; на фиг. 7 - стержень, разветвленный периодически на четыре пучка, образующих объемные фигуры; на фиг. 8 - стержень, разветвленный периодически на пять пучков, образующих объемные фигуры.In FIG. 1 shows a rod bifurcated periodically into three beams with different cross sections, forming flat figures located in the same plane; in FIG. 2 - a rod branched periodically into two beams with the same cross-sections, forming flat figures located in different planes; in FIG. 3 - rod, branched periodically into two beams with different cross sections, forming flat figures located in the same plane; in FIG. 4 - rod, branched periodically into three beams of the same cross section, forming flat figures located in different planes; in FIG. 5 - a rod branched periodically into three beams forming volumetric figures; in FIG. 6 - a rod branched periodically into four beams forming volumetric figures; in FIG. 7 - a rod bifurcated periodically into four beams forming volumetric figures; in FIG. 8 - a rod bifurcated periodically into five beams forming volumetric figures.

Стержень из непрерывных волокон, пропитанный связующим, образован чередованием участков 1 объединения пучков в один и участков ветвления на множество пучков 2, 3, 4…n. Количество пучков (n) в ветвлениях может быть два или более. Причем количество пучков в разных ветвлениях может быть различно. Положение каждого пучка жестко фиксировано относительно друг друга и оси стержня. При этом пучки образуют плоские и/или объемные геометрические фигуры. До объединения пучков в один каждый из них может быть образован волокнами, продольно расположенными вдоль его оси. Также они могут быть образованы закручиванием волокон вокруг продольной оси пучка в правом или левом направлении скрутки. Кроме этого стержень может включать различные комбинации из пучков, образованных волокнами, как закрученными вокруг продольной оси пучка, так и расположенными продольно оси пучка. Шаг скрутки желателен менее 100 мм. На одном метре длины пучка должно быть не менее 10 витков скрутки волокон. Пучки могут иметь совпадающие либо различные площадь поперечного сечения и его геометрическую форму, а также могут быть применены в различных их комбинациях. Каждый из пучков может быть составлен из двух или более разных материалов, либо полностью составлен из волокон одного материала. Стержень может быть сформирован из пучков, полностью составленных из волокон одного из различных материалов, и включать, по меньшей мере, один пучок, составленный из волокон двух или более материалов. На участках 1 пучки могут быть объединены в один путем скручивания их вокруг оси стержня или обматыванием кольцевой нитью. Длины участков 1 объединения пучков в один (расстояние между ветвлениями) могут быть как одинаковыми, так и различными. Длины участков ветвления могут быть как одинаковыми, так и различными. Стержень на своей длине может содержать разные комбинации длин участков ветвления и расстояний между ветвлениями. Стержень в разных местах ветвлений может содержать плоские геометрические фигуры, расположенные в одной или в разных плоскостях. Стержень в разных местах ветвлений может содержать объемные геометрические фигуры. При этом на длине стержня могут быть применены разные комбинации из плоских и объемных геометрических фигур в различных исполнениях геометрических форм фигур. Практически, при изготовлении стержня в плоском или объемном вариантах формирования геометрических фигур в местах ветвления, решается задача не разветвления, а объединения нескольких пучков волокон в один с образование участков ветвления в виде плоских или объемных геометрических фигур.A core of continuous fibers, impregnated with a binder, is formed by alternating sections 1 of bundle bundling into one and branching sections into many bundles 2, 3, 4 ... n. The number of bundles (n) in the branches can be two or more. Moreover, the number of bundles in different branches can be different. The position of each beam is rigidly fixed relative to each other and to the axis of the rod. In this case, the beams form flat and / or three-dimensional geometric figures. Before bundles are combined into one, each of them can be formed by fibers longitudinally located along its axis. They can also be formed by twisting the fibers around the longitudinal axis of the beam in the right or left twist direction. In addition, the rod may include various combinations of beams formed by fibers, both twisted around the longitudinal axis of the beam, and located longitudinally to the axis of the beam. A twisting step of less than 100 mm is desired. On one meter of the beam length there should be at least 10 turns of fiber twisting. The bundles can have the same or different cross-sectional area and its geometric shape, and can also be applied in various combinations. Each of the bundles can be composed of two or more different materials, or completely composed of fibers of the same material. The rod may be formed from bundles composed entirely of fibers of one of various materials, and include at least one bundle composed of fibers of two or more materials. In sections 1, the beams can be combined into one by twisting them around the axis of the rod or by wrapping them with an annular thread. The lengths of sections 1 combining bundles into one (the distance between branches) can be either the same or different. The lengths of the branch sections can be either the same or different. The rod along its length may contain different combinations of the lengths of the branch sections and the distances between the branches. The rod in different places of branching may contain flat geometric figures located in one or in different planes. A rod in different branches may contain three-dimensional geometric shapes. At the same time, various combinations of flat and three-dimensional geometric figures in various versions of the geometric shapes of the figures can be applied along the length of the rod. In practice, in the manufacture of a rod in a flat or volumetric version of the formation of geometric shapes at the branching points, the problem is not solved by branching, but by combining several bundles of fibers into one with the formation of branching sections in the form of flat or volumetric geometric shapes.

Ниже приведены примеры некоторых из возможных конструкций стержня, не охватывающие всех возможных исполнений.Below are examples of some of the possible rod designs that do not cover all possible designs.

Стержень (фиг. 1) образован разветвлением на три пучка 2, 3, 4 волокон с последующим объединением в один на участке 1. Объединение пучков 2, 3, 4 выполнено обматыванием кольцевой нитью. Площадь поперечного сечения и его геометрическая форма у пучков 2, 3, 4 различны. Пучок 3 выполнен волокнами, закрученными вокруг его продольной оси. Пучок 4 выполнен волокнами, расположенными вдоль его продольной оси. Продольная ось пучка 2 совпадает с осью стержня. Положение пучков 2, 3 и 4 задано геометрической формой плоского зажима, фиксирующего их положение в процессе изготовления стержня.The core (Fig. 1) is formed by branching into three bundles of 2, 3, 4 fibers, followed by combining into one in section 1. The bundles 2, 3, 4 are combined by wrapping them with an annular thread. The cross-sectional area and its geometric shape for beams 2, 3, 4 are different. The bundle 3 is made of fibers twisted around its longitudinal axis. The bundle 4 is made of fibers located along its longitudinal axis. The longitudinal axis of the beam 2 coincides with the axis of the rod. The position of the beams 2, 3 and 4 is set by the geometric shape of a flat clamp, fixing their position in the manufacturing process of the rod.

Один из вариантов процесса непрерывного изготовления арматуры с ветвлениями в форме плоских геометрических фигур реализуется следующим образом. Два или более параллельных пучка волокон расположены относительно друг друга на расстоянии, необходимом для образования нужной геометрической формы ветвления, и перемещаются в направлении продольной оси стержня с одинаковой линейной скоростью. Плоские зажимы формируют геометрическую форму пучков, фиксируют их положение и удерживают до момента образования участка ветвления. При движении пучков в продольном направлении зажимы перемещаются вместе с ними. На участке между двумя ближайшими зажимами формируется стержень путем кольцевой обмотки группы пучков нитью или ровингом. Участки между зажимами последовательно попадают в зону действия обмотчика кольцевой нитью. Шаг спирали и усилие натяжения кольцевой нити определяют (задают) процентное соотношение между объемом волокна и количеством связующего в теле стержня.One of the options for the process of continuous production of reinforcement with branches in the form of flat geometric figures is implemented as follows. Two or more parallel bundles of fibers are located relative to each other at a distance necessary for the formation of the desired geometric branch shape, and move in the direction of the longitudinal axis of the rod with the same linear speed. Flat clamps form the geometric shape of the bundles, fix their position and hold until the branching section is formed. When the beams move in the longitudinal direction, the clamps move with them. In the area between the two nearest clamps, a rod is formed by ring winding of a group of bundles with thread or roving. The sections between the clamps consistently fall into the coverage area of the wrapper with an annular thread. The spiral pitch and the tension force of the annular filament determine (set) the percentage ratio between the fiber volume and the amount of binder in the core of the rod.

Стержень (фиг. 2) образован разветвлением на два пучка одинакового поперечного сечения с расположением волокон вдоль продольной оси пучков. Плоские геометрические фигуры на участках ветвления расположены в разных плоскостях. На участках между ветвлениями пучки объединены в один путем скручивания вокруг продольной оси стержня.The rod (Fig. 2) is formed by branching into two bundles of the same cross section with the arrangement of fibers along the longitudinal axis of the bundles. Flat geometric shapes in the branch areas are located in different planes. In the areas between the branches, the bundles are combined into one by twisting around the longitudinal axis of the rod.

Стержень (фиг. 3) образован разветвлением на два пучка, один из которых, имеющий меньшее поперечное сечение, составлен волокнами, расположенными вдоль его продольной оси, а другой составлен волокнами, закрученными вокруг его продольной оси. Плоские геометрические фигуры расположены в одной плоскости. Объединение пучков на участке между ветвлениями выполнено обматыванием кольцевой нитью.The rod (Fig. 3) is formed by branching into two bundles, one of which having a smaller cross section is composed of fibers located along its longitudinal axis, and the other is composed of fibers twisted around its longitudinal axis. Flat geometrical figures are located in one plane. The combination of beams in the area between the branches is made by wrapping an annular thread.

Стержень (фиг. 4) образован разветвлением на три пучка одинакового поперечного сечения, образующих плоские геометрические фигуры, расположенные в разных плоскостях. Продольная ось одного пучка совпадает с осью стержня.The rod (Fig. 4) is formed by branching into three beams of the same cross-section, forming flat geometric figures located in different planes. The longitudinal axis of one beam coincides with the axis of the rod.

Стержень (фиг. 5) образован разветвлением на три пучка 2, 3, 4, образующих объемные геометрические фигуры. Пучок 2 полностью составлен из волокон одного материала. Пучок 3 также полностью составлен из волокон одного материала. Но материалы пучков 2 и 3 разные. Пучки 2 и 3 сформированы в виде жгутов, скрученных в разных направлениях. Пучок 4 образован волокнами, расположенными вдоль его продольной оси, и составлен из двух различных материалов. Его продольная ось совпадает с осью стержня.The rod (Fig. 5) is formed by branching into three beams 2, 3, 4, forming volumetric geometric shapes. Bunch 2 is completely composed of fibers of one material. The bundle 3 is also completely composed of fibers of the same material. But the materials of beams 2 and 3 are different. Bundles 2 and 3 are formed in the form of bundles twisted in different directions. The bundle 4 is formed by fibers located along its longitudinal axis, and is composed of two different materials. Its longitudinal axis coincides with the axis of the rod.

Стержень (фиг. 6, 7, 8) образован разветвлением на четыре и пять пучков с различными вариантами исполнения пучков и участков ветвления. Арматура в форме стержня с ветвлениями может быть изготовлена из двух или более пучков волокон в различных комбинациях перечисленных ниже вариантов исполнения пучков. До объединения пучки могут быть образованы волокнами, расположенными вдоль продольной оси пучка, или закручены вокруг его продольной оси с правым или левым направлением скрутки. Пучки могут содержать волокна нескольких различных материалов или состоять полностью из волокон одного из различных материалов. Площадь поперечного сечения и его геометрическая форма разных пучков волокон могут быть одинаковыми или различаться. Поверхности, в которых расположены пучки объемных геометрических фигур, могут быть расположены под различными углами относительно друг друга. Образованные в местах ветвления объемные геометрические фигуры на длине арматуры могут комбинироваться с плоскими геометрическими фигурами с таким же или иным количеством пучков.The rod (Fig. 6, 7, 8) is formed by branching into four and five bundles with various options for the execution of bundles and branch sections. Armature in the form of a rod with branches can be made of two or more bundles of fibers in various combinations of the following options for the execution of bundles. Before joining, the bundles can be formed by fibers along the longitudinal axis of the beam, or twisted around its longitudinal axis with the right or left twist direction. The bundles may contain fibers of several different materials or consist entirely of fibers of one of various materials. The cross-sectional area and its geometric shape of different bundles of fibers can be the same or different. The surfaces in which the bundles of volumetric geometric shapes are located can be located at different angles relative to each other. The volumetric geometric figures formed at the branch points along the length of the reinforcement can be combined with flat geometric figures with the same or a different number of bundles.

При изготовлении предлагаемой конструкции стержня используются обычные, традиционные для производства композитной арматуры материалы и оборудование. В частности, стеклоровинги, изготавливаемые по ГОСТ 17139-2000 или ГОСТ Р 52581-2006 с различной линейной плотностью. Может использоваться как прямой ровинг (некрученая прядь) с линейной плотностью 160-1600 текс, так и сложенный ровинг с диаметром элементарной нити 10-24 мкм с линейной плотностью 960-9600 текс.In the manufacture of the proposed rod design, conventional materials and equipment traditional for the production of composite reinforcement are used. In particular, glass rods manufactured in accordance with GOST 17139-2000 or GOST R 52581-2006 with different linear densities. It can be used as direct roving (untwisted strand) with a linear density of 160-1600 tex, and folded roving with a filament diameter of 10-24 μm with a linear density of 960-9600 tex.

Цвет арматуры от светло-желтого до черного и зависит от материала наполнителя, химического состава связующего, отверждающей системы и температурных режимов полимеризации.The color of the reinforcement is from light yellow to black and depends on the filler material, the chemical composition of the binder, the curing system and the temperature conditions of polymerization.

Стержни изготавливаются по непрерывной технологии, любой длины, в бухтах или длинномерными хлыстами.The rods are made by continuous technology, of any length, in bays or long whips.

Предлагаемая конструкция может изготавливаться на технологической линии стандартной комплектации, включающей: шпулярник-стеллаж, узел удаления влаги, узел удаления замасливателя (при необходимости), узел пропитки связующим, разделительное устройство, формовочный узел, прогревочные камеры полимеризации, охладитель, тянущий узел, узел отрезки, лоток-накопитель хлыстов или формирователь бухты.The proposed design can be manufactured on a standard production line, including: creel-rack, moisture removal unit, lubricant removal unit (if necessary), binder impregnation unit, separation device, molding unit, polymerization heating chambers, cooler, pulling unit, cut-off unit, whip storage tray or bay shaper.

Полный набор вариантов исполнения стержней предлагаемой конструкции может изготавливаться на типовой технологической линии непрерывного изготовления стеклопластиковой арматуры, дополненной узлами: веретено для скручивания волокон в пучке; скрутчик или обмотчик пучков в один; направляющие для ориентации петель на участках ветвлений.A complete set of options for the design of the rods of the proposed design can be made on a typical production line for the continuous production of fiberglass reinforcement, supplemented by nodes: spindle for twisting the fibers in a bundle; twist or wrapper bundles in one; guides for the orientation of loops on the branches.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, показанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, достижение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям. Создана конструкция композитной арматуры с повышенной прочностью сцепления с материалом армируемого изделия.Given the novelty of the set of essential features, the technical solution of the problem, the inventive step and the relevance of all the general and particular features of the invention shown in the section "prior art" and "Disclosure of the invention", proven in the section "Implementation and industrial implementation of the invention" technical feasibility and industrial applicability inventions, achievement of the set inventive tasks and confident achievement of the required technical result in the implementation and use of Retention, the invention satisfies all the requirements of eligibility for inventions. The design of composite reinforcement with increased adhesion to the material of the reinforced product was created.

Изобретение позволяет изготавливать стержни композитные с высокими эксплуатационными характеристиками, различной геометрической формы ветвлений, как арматуру, обладающую свойствами микрокаркаса, обеспечивающего объемное армирование изделия одним арматурным стержнем.The invention allows the manufacture of composite rods with high performance, various geometric branches, as reinforcement having the properties of a micro frame, providing volume reinforcement of the product with one reinforcing bar.

Claims

1. A rod of continuous fibers interconnected periodically, forming flat or spatial figures, characterized in that it is branched periodically into two and / or more bundles, which are formed of fibers and are rigidly fixed relative to each other and the axis of the rod in the form of flat and / or volumetric geometric shapes, followed by the combination of beams into one.

2. The rod according to claim 1, characterized in that one beam is located so that its longitudinal axis coincides with the axis of the rod.

3. The rod according to claim 1, characterized in that in the areas between the branches the bundles are combined into one by twisting them around the axis of the rod.

4. The rod according to claim 1, characterized in that in the areas between the branches the bundles are combined into one by an annular winding with a thread.

5. The core according to claim 1, characterized in that the number of bundles in different branches is different.

6. The rod according to claim 1, characterized in that the fibers in the bundle are located along the longitudinal axis of the bundle.

7. The rod according to claim 1, characterized in that the fibers are twisted around the longitudinal axis of the beams in the right or left direction with a twisting step of not more than 100 mm.

8. The rod according to claim 1, characterized in that the bundles with fibers spun around the longitudinal axis of the bundles and with fibers located along the longitudinal axis of the bundle are used in various combinations.

9. The rod according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area and its geometric shape are the same for different beams.

10. The rod according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area and its geometric shape of the different beams are different.

11. The rod according to claim 1, characterized in that the beams having the same and different cross-sectional area and its geometric shape are used in different combinations.

12. The rod according to claim 1, characterized in that at least one bundle is formed by the fibers of two or more fibrous materials.

13. The rod according to claim 1, characterized in that each bundle is composed entirely of fibers of one material.

14. The rod according to claim 13, characterized in that the different bundles are composed of fibers of different materials.

15. The core according to claim 1, characterized in that at least one bundle made up of fibers of two or more fibrous materials and bundles made up entirely of fibers of one of various materials are used in their various combinations and permutations.

16. The core according to claim 1, characterized in that the distances between the branches are different.

17. The core according to claim 1, characterized in that the lengths of the branches are different.

18. The core according to claim 1, characterized in that in the places of branching flat geometric figures are formed.

19. The rod according to claim 18, characterized in that the flat geometric figures are located in the same plane.

20. The rod according to claim 18, characterized in that the flat geometric shapes are located in different planes.

21. The core according to claim 1, characterized in that three-dimensional geometric figures are formed at the branch points.

22. The rod according to claim 1, characterized in that different combinations of flat and three-dimensional geometric figures in various versions of the geometric shapes of the figures are used along the length of the rod.