Композиционный материал с направленной макроструктурой

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.С 04 В .15/00 С 04 В 31/00 Е 04 С 2/30 сприсоединением заявокМ 2513846/29-33 и Р 2540177/29-33 (23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 230980(72) Авторы изобретения А. В. Нехорошев, В. А. Соколов, В, Н. Мамонтов, В. А. Лобков, И. А, Синянский и Ю. А, Нехорошев Московский институТ инженеров землеустройства(54) КОМПОЗИЦИОННИЙ МАТЕРИАЛ С НАПРАВЛЕННОЙ., МАКРОСТРУКТУРОЙ ь Изобретение относится к композицй- онным строительным материалам с искусственно создаваемой в них направленноймакроструктурой и может быть использовано в промышленности строительныхматериалов для изготовления несущихконструктивных, тепло- и звукоизоля" ционных изделий.Известными композиционными матерна лами, используемыми для изготовления строительных иэделий, являются бетонные смеси 1). Хаотическое размещениегранул заполнителя в матрице связую" щего материала, а также непостоянство 15 ФоРмы и размеров заполнителя значительно снижают прочность бетонных сме"сей.Известен материал, в котором устранены недостатки, связанные с непос" 21) тоянством формы и размеров заполнителя. Таким материалом является бетонная смесь с крупным шаровидньм кера" мическим заполнителем одного диаметра 2). Однако размещение гранул заполнителя в объеме материала остается хаотическим.Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является материал, содержащий сферические гранулы заполнителя одинакового диаметра и матрицу из отверждающегося связующегося материала, заполняющего пространство между сферическими гранулами 3.Однако макроструктура этого материала определяется самопроизвольным раз. мещением не связанных,между собой гра нул заполнителя под действием их собс венного веса, поэтому она лишь приближается к гексагональной, но, как показывает опыт, не может быть геометрически правильной. При этом отклонения от геометрически правильной макроструктуры оказываются тем больше, чем меньше объемнаямасса гранул эаполнитЕля, что сйижает прочность материала и ог" раннчивает узкимипределами выбор заполнителя по объемной массе, Кроме того, в укаэанном материале исключается возможность варьирования в широких пределах процентным содержанием эа" полнителя, так как гранулы соприкасаются друг с другом.Цель изобретения - повышение прочности композиционного материала. Эта цель достигается тем, что в композиционном материале с-направленной макро" структурой, содержащем матрицу иэ от717886 Таблица 1 Объемнаяконцентрациязаполнителя Сравнительноепревышениепрочности, % Объемная массаматериала, кг/м Прочность при активности цемента 100,кгс/см 2 Матери 65 1750 0,05 БетонПредлагаемыйматериал 70 1750 005 Т а б л и ц а 2Ф Объемная концентрация заполни- теля Сравнительноепревышениепрочности, Ф Материал Объемнаямасса материала, кг/м Прочность при активности цемента 100,кгс/смБетон 0,5 1036 0,5 Предлагаемыйматериал 1036 28 вержденного связующего и заполнитель иэ гранул правильной геометрической форьы, гранулы соединены между собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя составляет 0,05-0,95. 5Решетки, составленные из гранул правильной геометрической формы, имеют кубическую или тетрагональную или гексагональную структуру, т.е. соответствуют одной из кристалличес-ких решеток твердого, тела, Указанный диапазон объемной концентрации заполнителя обеспечивается соответствующим назначением расстояния между центрами тяжести гранул, которое может быть равно, или меньше, или бОдьще диаметра гранул.Материал заполнителя может иметь , объемную массу больше или меньше объемной массы матрицы. Решетки могут быть выполнены иэ любого материала, подда" 20егося формованию, например иэ плотых или вспененных пластмасс, керамики, стекла, металла, Гранулы заполнителя могут иметь любую геометрически П р и м е р 2. Примитивная кубичес кая макроструктура, А Р (см. фиг.3),неизменяемую правильную форму: сферыоктаэдра, тетраэдра, додекаэдра,Решетки могут быть изготовлены заранее пространственными или плоскими.При этом плоские решетки укладывают вв форму для бетонирования одну к дру-гой так, что они вместе составляютпространственную решетку, после чегов форму вводят отверждающийся связующий материал.,Изобретение иллюстрируется фиг.18. П р и м е р 1. Материал 1 (см.фиг. 1) состоит иэ цементнопесчаной матрицы 2 из, отвержденного связующего материала и заполнителя 3 (фиг. 2) иэ пенополистирола, имеющего примитивную кубическую макроструктуру. Рас . стояние А между центрами тяжести гранул больше их диаМетра Э . Заданные расстояния между гранулами обеспечиваются жесткими связями 4, отформо-. ванными эа одно целое с гранулами.Результаты сравнительных испытаний опытных образцов приведены в табл. 1 Результаты сравнительных испытанийприведены в табл. 2717886 Таблица 3 Материал Объемнаямассаматериала,з Объемнаяконцентрациязаполнителя Сравнительноепревышениепрочности, % Прочность при активности цемента 100,кгс/см2 Бетон получить бетон собъемнойконцент"рациейзаполнителя 0,8и 0,95невоз- можно 17,6 16,0 0,80,95680 550 Предлагаемыйматериал П р и м е р 3. Примитивная кубическая макроструктура. А с 0 (см. фиг.4). Из приведенных таблиц видно, что. прочность предлагаемого материала вб всех случаях значительно превосхбдит прочность известных бетонных смесей, З 5 А материалы с объемной концентрацией крупного заполнителя 0,8 и 0,95 получены впервые и не имеют аналогов в практике строительных материалов. "П р и м е р 4. Примитивная тетрагональная макроструктура. Расстояние В (см. фиг. 5) между центрами гранул 3 по оси Ь принято больше расстояния А между гранулами по осям Х и 1. Указанные расстоянйя фиксируются с помощью связей 4, имеющих по осибольшую длину чем по осям Х и У.П р и м е р 5. Примитивная гексагональная макроструктура. На фиг. б и 7 представлены соответственно горизонтальное и вертикальное сечениЕЯ материала с гранулами 3, соединенными между собой связями 4, отформованными за одно целое с гранулами 3 и обеспечивающими соотношение А ) Р.П р и м е р б. Плотноупакованная гексагональная макроструктура, Нафиг. 8 представлено вертикальное сечение материала с соотношением А = Ц формула изобретения1. Композиционный материал с направленной макроструктурой, содержащий Результаты сравнительных испытанийприведены в табл. 3. матрицу из отвержденного связующегои заполнительйэгрануй йравильнойгеометрической формы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, гранулы соединенымежду собой в пространственную решетку, причем объемная концентрация заполнителя составляет 0,05-0,95,2. Материал по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что решетка имееткубическую, или тетрагональную, илигексагоиальную структуру.3. Материал по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что рассто"якие между центрами тяжести гранул "равно, или больше, или меньше ихдиаметра,4. Материал по пп. 1-3, о т л и "ч а ющ и й с я тем, что заполнительвыполнен иэ материала с объемноймассой меньшей или большей объемноймассы матрицы. Источники информации,принятые во вниманиепри экспертизе1. Гершберг О,А. Технология бетонных й железобетонных изделий, М.,Стройиздат, 1971, с. 10.2. Авторское свидетельство СССР9 506585, ко. С 04 В 15/00, 1973.3. Заявка ФРГ Р 2554890,кл. С 04 В 43/00, опублик. 01.07,76.717886 2 г.б оставитель В.Лобковекред а. Бойкао Корректор П.Демчнк едактор Е.Иесропова Тираж 671 Подписное НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иоскваб Ж, Раушская иаб., д. 4/