Kompoziti CFRP (Polimer ojačan karbonskim vlaknima) - moderni lagani i izdržljivi materijali... Ova vrsta kompozita uspješno se primjenjuje u proizvodnji razni proizvodi koristi se u Svakodnevni život... Ugljikov polimerni kompozit je struktura ojačana ugljičnim vlaknima kao glavnom komponentom. Treba napomenuti da CFRP simbol "P" također znači "plastika", a ne samo "polimer".

CFRP kompoziti obično se stvaraju pomoću termoreaktivnih smola:

• poliesterska smola,
• vinil eter.

Unatoč činjenici da se termoplastične smole koriste u CFRP kompozitima, često se može pronaći nešto drugačija kratica koja definira kompozit kao CFRTP (kompoziti ojačani karbonskim vlaknima). U principu, razlika je beznačajna.

Međutim, pri radu sa kompozitima važno je razumjeti sve pojmove i skraćenice povezane s njima. Jednako je važno razumjeti svojstva CFRP kompozita i sve sposobnosti komponente sile koja je u njima uključena, a to je ugljik.

Pretražite oznake:

Šta su karbonska vlakna i koje je njegovo mjesto među građevinskim materijalima

Prošlo je godinu dana od kada je Dmitrij Medvedev potpisao vladinu uredbu br. 1307-r od 24. jula 2013. godine kojom se odobrava akcioni plan "Razvoj industrije kompozitnih materijala". U isto vrijeme, ministar regionalnog razvoja Igor Slyunyaev, naredbom broj 306, u skladu s uputom predsjednika od 12. novembra 2012. godine, odobrio je industrijski program za uvođenje kompozitnih materijala, konstrukcija i proizvoda od njih u građevinski kompleks Rusije. Šta se radi i šta još treba učiniti u tom pogledu?

Šta je to

Sama činjenica da riječ "kompozit" danas zvuči u samom visoki nivo, pokazatelj je zabrinutosti vodstva zemlje o stanju ovog segmenta građevinske industrije. Uostalom, stupanj primjene savremenih kompozitnih materijala u proizvodnji jedan je od kriterija prema kojima se procjenjuje stepen razvoja zemlje u cjelini. A trenutne mjere koje je Zapad poduzeo kako bi izolirao Rusiju još više otkrivaju probleme naše ovisnosti o uvozu, uključujući komponente za proizvodnju kompozitnih materijala.

Izraz "kompozit" danas znači savremeni materijal, koji se sastoji od polimerne (keramičke, metalne, karbonske ili druge) baze, ojačane punilima. Potonji se takođe koriste različitih materijala, od kojih su najraširenija staklena, bazaltna i karbonska vlakna, kao i platna satkana od njih.

A šta je s ugljikom, jesu li to ugljična vlakna? Ovo je proizvod visoka tehnologija- kompozitni materijal, gdje je punilo ugljično vlakno ili tkanina, a vezivo (matrica) je polimer (na primjer, epoksidna smola), koji se pod određenim uvjetima stvrdne. Različiti polimeri - drugačiji uslovi stvrdnjavanje: porast temperature, prisustvo katalizatora, posebnih učvršćivača itd.

Vlakna u CFRP-u su veličine 5-10 mikrona i sastoje se od lanaca atoma ugljika raspoređenih u kristalna rešetka... Snopovi takvih vlakana imaju vrlo visoku vlačnu čvrstoću. Tako je vlačna čvrstoća karbonskih vlakana četiri puta veća od one najbolji brendovi postati. Štoviše, njegova je gustoća četiri puta manja. Iskustvo pokazuje da je moguće slomiti tanku CFRP šipku promjera 5 mm samo pod teretom od 2,5 tone. Za usporedbu: uzorak od lijevanog željeza istih dimenzija lomi se čak i pri 150 kg.

U poprečnom smjeru, ugljična vlakna imaju značajno manju čvrstoću, stoga se, da bi se ostvarile karakteristike čvrstoće vlakana u proizvodu, moraju postaviti u matricu, orijentirajući ih u željenim smjerovima. Zapravo, niz očvrsle matrice kompenzira nedostatak čvrstoće vlakana u njihovom poprečnom smjeru. Kako se dobija Postupak dobijanja ugljeničnih vlakana veoma je energetski intenzivan. Grafitni vlakni dobivaju se u nekoliko faza zagrijavanjem vlakana od viskoze ili poliakrilonitrila (PAN) u različita okruženja... Organski filamenti dovode se do faze ugljenisanja, što rezultira čistim ugljičnim materijalom. Stoga je krajnji proizvod vrlo skup.

Slično, postoje različite tehnologije proizvodnja plastike ojačane ugljičnim vlaknima, koja se razlikuju po obliku, veličini i svojstvima proizvoda - težini, čvrstoći, otpornosti na vatru itd. To mogu biti trake i platna od ugljičnih vlakana, koja su impregnirana na objektu epoksidnom smolom. Gotovi profili za mostovske konstrukcije ili armaturne šipke u kojima su navoji za punjenje "monolitni" s kaljenim polimerom. Proizvode se i takozvani prepregovi-mreže od ugljičnih vlakana prethodno impregnirane smolama, od kojih se gotovi dijelovi oblikuju u tvorničkim uvjetima na visokoj temperaturi i tlaku.

Usput, upravo su takvi proizvodi traženi u zrakoplovima i raketi, jer samo ove tehnologije omogućuju dobivanje lakih, izuzetno čvrstih i toplinski otpornih dijelova konstrukcije. Zato programeri uspijevaju stvoriti naprednije modele aviona i svemirskih brodova.

Ali nazad na zemlju. Pogledajmo koliko su kompoziti traženi, uključujući ugljik, u građevinarstvu.

Ojačanje betona

Upotreba nove vrste armature za betonske konstrukcije jedna je od očiglednih upotreba kompozita u građevinarstvu. Kompozitna armatura je šipka od stakla, bazalta, karbonskih ili aramidnih vlakana, impregnirana polimernim vezivom i otvrdnuta. Vrsta upotrijebljenih vlakana također određuje prirodu dobivene armature. Proizvodi s punilom od stakloplastike su prilično uobičajeni - armatura od stakloplastike (FRP), od bazaltnih vlakana - bazaltna plastika (ABP), od ugljičnih vlakana - ojačanje od karbonskih vlakana. Za prianjanje na beton, na površini kompozitne armature tijekom procesa proizvodnje formiraju se posebna rebra ili se nanosi pješčana prevlaka.

Čelična armatura u armiranom betonu podložna je koroziji, ali kompozitni materijal u tom smislu, povoljno se uspoređuje s njim zbog visoke otpornosti na koroziju, posebno u bazaltnoj plastici. Međutim, i armatura od bazalta i stakloplastike ima svoje nedostatke: nizak modul elastičnosti (oko 3-4 puta niži od čeličnog) i primetan gubitakčvrstoće pri zagrijavanju. Stoga se takva kompozitna armatura češće koristi kao fleksibilne spone za troslojne zidove od opeke i drugo komadni materijali ili za povezivanje mobilnih operatera armirano -betonski zidovi sa obloge od opeke itd. kako bi se smanjio prijenos topline ograda.

U tom smislu, ojačanje od karbonskih vlakana ima najbolje performanse od stakla i bazaltne plastike. Ovo je apsolutno otpornost na koroziju(inertnost prema svim agresivnim medijima), velika čvrstoća, trajnost (očekivani vijek trajanja - 75 godina), mala težina. Upotreba CFRP-a omogućuje izradu dužih nosivih dijelova u montažnim konstrukcijama. No, cijena takvog kompozita nekoliko je puta veća, što općenito ograničava njegovu upotrebu.

Ojačanje konstrukcija

Jedno od važnih područja korištenja ugljičnih vlakana je kada se super jaka karbonska tkanina pričvrsti na površinu greda, stupova itd. Uz pomoć posebnog ljepila. Istodobno se osigurava povećanje čvrstoće elemenata u rastegnutim zonama i potpornim područjima u zoni djelovanja bočne sile kao i komprimirani elementi. Tako su 2003. ugljične trake upotrijebljene za jačanje greda raspona mosta na autoputu na 104. km autoceste Moskva-Nižnji Novgorod.

Možete ojačati čelične, drvene, pa čak i kamene konstrukcije - stupove, stupove, stupove. Može biti i od opeke ili betonski zidovi oštećene nakon slijeganja temelja ili ograde s otvorima (prozori, vrata, tehnološke rupe). Potpuni testovi stubovi od opeke izvodi u laboratoriji kamene konstrukcije TsNIISK je 2004. godine, na primjer, pokazao jedan i pol do dvostruko povećanje nosivosti stubova od opeke ojačanih zavojima od uglja.

Kompozitni gotovi proizvodi

U izgradnji polimerni kompoziti su materijali za proizvodnju rashladnih tornjeva, kontejnera za transport i kemijsko skladištenje aktivne tvari, cjevovodi u različite svrhe, elementi mosta, cestovne ograde, bazeni, mobilne kućice, izložbeni paviljoni i još mnogo toga.

Kao što vidite, kompoziti imaju vrlo široko područje primjene, ali ako usporedimo Rusiju s industrijski razvijenim zemljama, naši uspjesi su i dalje skromni. Ako smo do kraja 80-ih godina prošlog stoljeća na području razvoja kompozita išli prstima sa Zapadom, onda je nakon raspada SSSR-a naš razvoj na ovom području stao. U međuvremenu, potražnja za kompozitnim materijalima se ne smanjuje, već samo raste. Ali zbog izuzetno sporog razvoja sopstvena proizvodnja sve više ovisimo o uvozu. Da bismo se nekako izvukli iz ove ovisnosti, potrebno je riješiti niz tehničkih i organizacijskih problema koji zahtijevaju ne samo velika sredstva, već i vrijeme.

Prije svega, potrebno je stvoriti uvjete za rast serijske proizvodnje ugljikovih kompozita. Danas je holding kompanija "Composite" jedini igrač koji utiče na razvoj Rusko tržište karbonska vlakna. I nedostatak konkurencije na tržištu karbonskih vlakana ne doprinosi ni smanjenju cijene, ni povećanju obima proizvodnje. Vrlo je teško privući investitore u prilično novu sferu intenzivnog znanja bez brzog povrata ulaganja - to zahtijeva značajnu polugu. Možemo li sami napraviti neophodna oprema ili ćete morati kupiti skupe mašine u inostranstvu? Ovo je pitanje zamjene uvoza. Još nema jasnog odgovora na ovo pitanje.

Za proizvodnju novih kompozita, njihovu primjenu i rad od njih potrebni su kvalificirani stručnjaci. Njihova priprema dio je velikog, složenog posla. I dok mi to odugovlačimo, vlada raspravlja o potrebi privlačenja migranata koji su već prošli obuku u svojoj domovini.

Na papiru je sve glatko ...

Značajno usporava uvođenje ugljikovih kompozita, odgađajući proces usvajanja regulatorni dokumenti regulira upotrebu novih materijala, posebno u građevinarstvu. Na primjer, odsustvo SNiP -a u području korištenja ugljikovih kompozita predstavlja gotovo neprolaznu barijeru za projekte u Gosstroyexpertizi.

Naravno, sama činjenica izrade akcionog plana "Razvoj industrije proizvodnje kompozitnih materijala" ocrtava načine rješavanja ovih problema, ali ova mapa puta ... ne utvrđuje smjer budžetskih izdvajanja za provedbu predviđenih mjera u dokumentu. "

Vrijeme će pokazati kako će službenici izvještavati o rješenju dodijeljenih zadataka. Nije isključeno da će to biti veliki "papirnati" uspjeh.

Priredio Vladislav TIKHOMIROV

Fotografija infuture.ru, mvtb.ru, nowing.ru, nanonewsnet.ru, avito.st

Ovaj članak opisuje glavne aspekte metode ojačanje konstrukcija karbonskim vlaknima, tačnije - tehnologija vanjskog armiranja građevinske konstrukcije kompozitni materijali na bazi karbonskih vlakana. Ovaj materijal služi za upoznavanje s osnovama ove tehnologije, varijabilnošću korištenih materijala, ali se ne može koristiti kao tehnološki ili projektni vodič s obzirom na njenu površnost i općenitost.

Ojačanje konstrukcija karbonskim vlaknima- relativno nova metoda za Rusiju - prvi objekti implementirani u našoj zemlji datiraju iz 1998. Ova metoda se sastoji u lijepljenju karbonskih vlakana visoke čvrstoće na površinu strukture, koja apsorbira dio napora, povećavajući tako nosivost ojačani element. Kao ljepilo koriste se posebna strukturna ljepila (vezivo) na bazi epoksidnih smola ili mineralnih veziva. Zbog visokih fizičkih i mehaničkih karakteristika ugljičnih vlakana, nosivost konstrukcije može se povećati praktički bez gubitka korisne zapremine prostora i povećanja vlastite težine zgrade - debljina armaturnih elemenata obično je od 1 do 5 mm.

Treba shvatiti da „ karbonska vlakna"Je li materijal (poput betona), a ne gotov proizvod. Čitav niz materijala izrađen je od karbonskih vlakana, od kojih se neki koriste u građevinarstvu - karbonske trake, lamele i mreže .

U velikoj većini slučajeva ojačanje od karbonskih vlakana za koju se aplicira armiranobetonske konstrukcije- to je zbog visokih tehničkih i ekonomskih pokazatelja implementacije takvih projekata. Ali, ovu tehnologiju primjenjivo na metal, drvo i kamene zgrade i strukture.

Konstruktivne odluke.

Pri projektiranju armiranja konstrukcija od ugljičnih vlakana potrebno je voditi se Kodeksom pravila SP 164.1325800.2014 "Ojačanje armiranobetonskih konstrukcija kompozitnim materijalima. Pravila projektiranja."

Ojačanje podnih ploča i greda izvodi se lijepljenjem ugljičnih vlakana u područjima s najvećim naprezanjem - obično u središtu raspona uz donji rub konstrukcije. To povećava njihovu nosivost za momente savijanja. Za rješavanje takvih problema prikladne su sve vrste ugljikovih materijala - trake, lamele i mreže.

Osim toga, grede često zahtijevaju jačanje zona podrške povećati nosivost pod djelovanjem poprečnih sila (duž nagnute pukotine). Za to se stezaljke u obliku slova U lijepe od ugljičnih traka ili mreža.

Karbonske trake i lamele ponekad se koriste u kombinaciji, budući da su im način ugradnje i ljepila slični. Korištenje ugljikovih mreža u pravilu isključuje uporabu traka i lamela u vezi s proizvodnjom "mokrih" vrsta rada.

Ojačanje kolone nastaje lijepljenjem ugljičnim trakama ili mrežama u poprečnom smjeru. Tako se postiže učinak "ropstva" i dolazi do obuzdavanja poprečne deformacije beton prema principu sličnom "betonu u cijevi" ili "troosnom sabijanju".

Izvođenje radova. Priprema površine.

Kod armiranja armiranobetonskih konstrukcija karbonskim vlaknima izvođenje radova počinje označavanjem konstrukcije- iscrtane su zone u kojima će se nalaziti elementi armature. Zatim ove zone su očišćeni završni materijali, zagađenje i cementno mlijeko dok se ne otkrije grubi agregat betona. Za to se koriste ili kutne brusilice s dijamantnim čašama ili jedinice za pjeskarenje vodom.

Kvaliteta pripremljene podloge (površina na koju se lijepi ugljična vlakna) izravno utječe na kompatibilnost konstrukcije s elementom za ojačanje, stoga prilikom pripreme temelja, u obavezno, kontrola sledeći parametri:

• ravnost površine;
• čvrstoću i integritet materijala ojačane konstrukcije;
• površinska temperatura konstrukcije;
• nema zagađenja i prašine;
• vlažnost;
• i drugi ( kompletna lista i dozvoljene vrednosti nadzirani parametri dati su u tehnološke karte za građevinske radove).

Priprema komponenti.

Ugljični materijali isporučuju se namotani i pakirani u polietilen. Vrlo je važno da ih ne zaprljate prašinom, što će inače biti mnogo nakon brušenja betona ugljična vlakna se ne mogu impregnirati vezivom, tj. dobijete proizvodni nedostatak. Stoga, prazno područje treba prekriti gustim polietilenom, a duž njega odmotati potrebnu duljinu karbonskog materijala. Rezanje ugljikovih remena i mreža može se izvesti klerikalnim nožem, ili škarama za metal, a ugljične lamele - kutnom brusilicom s odsječenim kotačem za metal.

U pravilu se koriste dvokomponentna ljepila - tj. potrebno je miješati dva materijala u određenom omjeru. Upute proizvođača moraju se strogo pridržavati i prilikom točenja koristite vagu ili volumetrijsko posuđe... Miješanje kompozicija odvija se postupnim dodavanjem jedne komponente u drugu uz stalno miješanje bušilicom male brzine. Greške u doziranju ili nepravilno miješanje jedne komponente s drugom mogu uzrokovati da ljepilo proključa.

IN posljednjih godina, većina proizvođača ljepilo isporučuje u kompletima - tj. u dvije kante s već doziranim količinama komponenti. Tako možete jednostavno pomiješati sadržaj jedne kante u drugu (kanta se posebno isporučuje s većom zapreminom (napola prazna)) i dobiti gotov ljepljivi sastav.

Ljepila od polimernog cementa (za ugljične mreže) isporučuju se u vrećama i mogu se zapečatiti vodom prema uputama, kao i svaki materijal za popravak.

Treba zapamtiti da ljepilo ima ograničen vijek trajanja- oko 30-40 minuta i naglo se smanjuje kada temperatura poraste iznad 20 ° C, stoga zapremina pripremljenog ljepila ne smije premašiti fizičke mogućnosti njegove proizvodnje.

Ugradnja materijala od karbonskih vlakana.

Ovisno o vrsti materijala od ugljičnih vlakana, tehnologija njegove ugradnje značajno se razlikuje:

Ugradnja karbonskih traka može se izvesti prema "mokroj" ili "suhoj" metodi. U oba slučaja na podlogu se nanosi sloj ljepila, ali "mokrom" metodom ugljična traka se najprije impregnira ljepilom, a zatim se valja na podlogu, a u "suhoj" traci valja se na podlogu, a zatim impregnirano slojem ljepila odozgo. Impregnacija ugljične trake provodi se nanošenjem sloja ljepila na njenu površinu i pritiskom valjkom za boju ili lopaticom, osiguravajući da gornji sloj veziva prodre duboko u ugljična vlakna, a donji sloj veziva izađe van . Karbonske trake mogu se slagati u više slojeva, ali kada se na njih nanese plafonska površina, ne preporučuje se izvođenje više od 2 sloja u jednoj smjeni - materijal počinje "kliziti" pod vlastitom težinom.

Treba zapamtiti da će nakon polimerizacije ljepila njegova površina biti glatka i na nju neće biti moguće nanijeti visokokvalitetnu završnu obradu. Stoga je potrebno na "svježi" element armature nanijeti sloj krupnog pijeska.

At ugradnja karbonskih lamela ljepilo se nanosi i na konstrukciju i na element za ojačanje. Nakon toga, lamela se valjkom za bojanje ili lopaticom valja na podlogu.

Ugradnja karbonske mreže izvodi se na vlažnoj betonskoj površini. Prvo se nanosi prvi sloj polimer-cementne kompozicije. Može se nanositi ručno i mehanički - mlaznim betonom. Ugljična mreža se kotrlja preko "svježeg" sloja polimernog cementa s blagim udubljenjem u sastav. Najprikladnije je to učiniti lopaticom. Tada je potrebno održati tehnološku pauzu prije početka postavljanja kompozicije. Vrijeme vezivanja ovisi o odabranom sastavu i temperaturi. okoliš, ali potrebno stanje - polimerni cement teško se pritišće prstom. Nakon toga se nanosi pokrivni sloj polimernog cementa.

Zaštitni premazi.

To se mora zapamtiti zapaljiva ljepila od epoksidnih smola, a osim toga - podložan krhkosti kada je izložen ultraljubičaste zrake... Stoga je njihovom uporabom potrebno osigurati protupožarnu zaštitu armaturnih klasa za klasu vatrootpornosti koja nije niža od one deklarirane za armiranu konstrukciju.

Ako trebate izvesti armiranje konstrukcija karbonskim vlaknima - nazovite nas i mi ćemo vas savjetovati i pomoći vam da sastavite plan za rješavanje vašeg problema.

Građevinska industrija u naše vrijeme aktivno se razvija uvođenjem novih materijala, kao i upotrebom inovativne tehnologije... Najhitniji su problemi podizanja konstrukcija koji bi se odlikovali otpornošću na dinamička opterećenja i agresivnim uvjetima okoline. Dakle, za jačanje betonskih konstrukcija počeli su koristiti ugljična vlakna, koja su se ranije koristila samo u zrakoplovima i raketi.

Malo povijesti: kako se pojavio ugljik

Danas je ugljik u ovom ili onom obliku tražen u gotovo svim industrijskim sektorima. Karakteristika i njegova glavna prednost je to što može skladno nadopuniti tradicionalne građevinske materijale, bilo staklo, metal, drvo ili beton, ili ih čak potpuno zamijeniti, što je vrlo korisno i za ljude i za prirodu.

Ugljik je otkrio davne 1880. godine T. Edison u procesu istraživanja žarne niti žarulje sa žarnom niti. Zahvaljujući stranim proizvođačima i industrijalcima, karbonska vlakna su se aktivno koristila u industriji raznim industrijama, uključujući i u građevinarstvu. Na području naše zemlje najnoviji projekti koji koriste ugljična vlakna razvijeni su još u Sovjetsko doba, jer ih sada inženjeri aktivno reanimiraju.

Ugljična vlakna: karakteristike materijala i značajke njegove upotrebe

Ugljična vlakna su umjetni proizvod i pripada polimeru sa kompozitnom strukturom. Formirano iz fine niti(promjera od 3 do 15 mikrona), a niti su sačinjene od atoma ugljika, koji su spojeni u kristalnu mrežu. Zbog fizičkih karakteristika atoma ugljika, kristali u mreži nalaze se paralelno jedan s drugim. Ovo usklađivanje je ključni faktor koji doprinosi povećana snaga vlačna vlakna.

Široka upotreba ugljikovih vlakana u zrakoplovnoj i odbrambenoj industriji, kao i za izgradnju zgrada, opravdana je činjenicom da je materijal mnogo tvrđi od metala. Ugljična vlakna u građevinarstvu počela su se koristiti 1980. u Kaliforniji za jačanje zgrada koje se nalaze u seizmički aktivnoj zoni. IN domaća gradnja materijal se u pravilu koristi u procesu popravka, ali njegova popularnost i opseg uporabe postupno rastu.

Tehničke karakteristike i prednosti primjene u građevinarstvu

Ovako dug vijek trajanja karbonskih vlakana posljedica je sljedećih karakteristika:

• Izvrsno prianjanje na površine različitih struktura.
• Visoka otpornost na korozivne procese.
• Lakoća i snaga. Zbog svoje nevjerojatne lakoće, ugljična vlakna se koriste u armaturnim sustavima, što smanjuje opterećenje temelja zgrade.
• Izolacija od vlage. Površina ugljikovih vlakana je sjajna, što isključuje mogućnost njegove reakcije s vodom.
• Visoka otpornost na požar i otpornost na udarce.
• Kada se koristi za armiranje, materijal se može nanositi u više slojeva.
• Bilo koja vrsta obnove gdje se mogu koristiti ugljična vlakna može se izvesti bez ometanja rada same zgrade.
• Potpuno je otrovan i ekološki prihvatljiv.
• Visok stepen svestranost. Može se koristiti za ojačavanje konstrukcija gotovo bilo koje konfiguracije: na rebrastim površinama, zaobljenim i kutnim elementima, segmentima greda okvirnih konstrukcija itd.

Sastavni dio ugljičnih vlakana je poliakrilonitrit, koji je prethodno obrađen visokom temperaturom (u rasponu od 3000 ° - 5000 ° C). S obzirom na gore navedeno specifikacije Najčešća upotreba karbonskih vlakana u građevinarstvu je vanjsko ojačanje.

U ovom slučaju vlakno je impregnirano dvokomponentnom epoksidnom smolom koja djeluje kao vezivo. Ugradnja se vrši slično tapetama - materijal se jednostavno lijepi na površinu konstrukcije, koja je ojačana.

Koristeći tačno epoksidna smola kao vezivo zbog sledeće karakteristike materijal:

1. Ova smola ima visoka svojstva prianjanja na betonske površine.
2. Komponente ugljičnih vlakana i smole dolaze zajedno hemijska reakcija, uslijed čega ugljikovodik dobiva krutost plastike i postaje 7 puta jači od čelika.

Zahvaljujući ovim karakteristikama, karbonska vlakna vodeća su među kompozitnim materijalima. Vlačna čvrstoća materijala je 4 puta veća od one najboljih razreda, iako je 75% lakša od željeza i 30% lakša od aluminija. Specifična gravitacija ugljična vlakna su relativno niska, a pri zagrijavanju materijal se blago širi, što omogućuje upotrebu ugljičnih vlakana u različitim klimatskim zonama.

Nedostaci ugljičnih vlakana

Lista nedostataka ugljika je kratka, ali se mora uzeti u obzir pri planiranju izgradnje. Tri su glavna nedostatka:

1. Ugljična vlakna dobar su reflektor električnih valova.
2. Materijal se odlikuje visokim troškovima u usporedbi s analogima.
3. Kompozitna proizvodnja zahtjevnija je od proizvodnje metala.

Korištenje ugljičnih vlakana u građevinarstvu: glavne opcije

Učinkovitost ugljika omogućava uspješnu upotrebu za armiranje konstrukcija od drveta, opeke ili armiranog betona. Prema SNiP -u i GOST -u, konstrukcija ojačana takvim materijalom postaje jača pri tlaku do 120% i dobiva dodatnih 65% čvrstoće pri savijanju.

Osim ovog slučaja uporabe, ugljična vlakna uspješno su korištena i u obnovi kamenih konstrukcija, poput greda i nosača za betonske mostove. U privatnoj gradnji, jačanje temelja ili zidova ugljičnim vlaknima dat će strukturi veliku granicu sigurnosti.

Ojačavanje zgrada ojačanjem od karbonskih vlakana potrebno je u takvim slučajevima:

• Konstrukcija je oštećena, zbog čega se njena nosivost smanjila, a počele su se pojavljivati ​​i pukotine.
• Uvjeti rada prostorija su se promijenili, opterećenje na njima se povećalo.
• Planira se izgradnja zgrade u seizmički aktivnom području.
• Za uklanjanje uništavanja betona i korozijskih procesa u armaturi, ako je zgrada u pitanju dugo vrijeme bio izložen agresivnim utjecajima okoline.

Ako su ugljična vlakna odabrana u fazi projektiranja zgrade, kao jedna od komponenti vanjskog sistema armature, tada bi se rad trebao voditi prema Kodeksu prakse 164.1325800.2014.

Kada sami izrađujete armaturu, morate uzeti u obzir da se ugljična vlakna lijepe u područjima najvećeg opterećenja: u pravilu je to središnji dio raspona koji je u dodiru s donjim rubom. Za rad sa zavojima možete odabrati bilo koju vrstu materijala - traku, mrežu ili lamele.

U procesu armiranja greda, možda će biti potrebno dodatno ojačati potporne zone, što će povećati nosivost cijele konstrukcije pod poprečnim opterećenjem. Da biste to učinili, upotrijebite stezaljke u obliku slova U izrađene od traka ili mreža.

Gdje izvesti vanjsko pojačavanje ugljikom

Ugljična vlakna u građevinarstvu mogu se koristiti za jačanje zgrada i građevina od sljedećih materijala:

1. Kamen. To uključuje stubove, stubove, zidane kuće... Ugljična vlakna ovdje su primjenjiva i tijekom procesa izgradnje i za obavljanje radova na pojasu.
2. Armiranog betona. Ovdje se ugljična vlakna mogu koristiti za hidraulične konstrukcije, mostove, melase u arhitekturi.
3. Metal. Takve strukture imaju modul čvrstoće i elastičnosti blizu ugljikovih vlakana, ali je njihovo pojačanje i dalje potrebno, posebno u područjima s nestabilnim tlom.

Uvjeti za uspješan proces ojačavanja vanjskih konstrukcija

Kako bi proces jačanja zgrade protekao što efikasnije, potrebno je osigurati niz takvih uvjeta:

• Pouzdano prianjanje na građevinsku površinu. Što je armaturna mreža od karbonskih vlakana bolje pričvršćena na strukturu, to će prijenos sila na nju biti učinkovitiji.
• Nedostatak prirodne vlage. Važno je osigurati da je površina za armiranje suha.
• Materijali korišteni u radu (posebno ljepila) mora biti drugačije visoka kvaliteta i odlične karakteristike za maksimalnu efikasnost.

Profesionalno vanjsko pojačanje od karbonskih vlakana

Unatoč rastućoj popularnosti upotrebe karbonskih vlakana, tehnologija njihove uporabe ostaje prilično složena kućni majstor... Stoga, ako želite izvesti građevinske ili radovi na obnovi s takvim kompozitnim materijalom trebali biste ga povjeriti profesionalcima. Kompanija InnovaStroy već dugi niz godina uspješno implementira projekte za izgradnju objekata različite složenosti.

Naša tvrtka sposobna je za sve zadatke: od projektiranja zgrade do isporuke gotovog objekta sa završnom obradom. Što se tiče karbonskih vlakana, to je vrlo skup materijal koji zahtijeva određene vještine u njegovoj instalaciji, kao i prisutnost posebne opreme. Da biste uspješno dovršili armiranje, trebate pripremiti površinu i sam kompozitni materijal, pravilno ga postaviti (ovisno o vrsti konstrukcije), a zatim pravilno nanijeti sljedeće slojeve.

InnovaStroy je spreman preuzeti cijeli niz radova na armiranju zgrade, kao i izvođenje radova na popravci već gotovih konstrukcija s njihovom armaturom od karbonskih vlakana. Radimo u građevinska industrija ovo nije prva godina i poznajemo teritorijalne karakteristike svakog regiona, pa ćemo moći izračunati odgovarajuću količinu materijala.

Saradnja kuća i vikendica kod nas je garancija takvih prednosti:

• Sastanke s klijentima možemo voditi na daljinu. Ova funkcija je najkorisnija kada kupac nema priliku lično posjetiti našu kancelariju. U tom slučaju nudimo komunikaciju putem Skypea ili putem drugog prikladnog programa.
• Razumne cijene za usluge građevinskih kompanija... Cijena našeg rada je uvijek vrlo razumna i izračunava se na osnovu određenih kriterija.
• Individualni pristup. Svaki klijent nam je vrlo vrijedan, stoga slušamo sve vaše zahtjeve ili želje za projekt i izvodimo posao prema dogovoru.
• Pruža se širok spektar usluga. Naše osoblje ima kvalificirane stručnjake iz različitih sektora građevinarstva i uređenja interijera.

U našu profesionalnost možete se uvjeriti telefonom kontaktirajući menadžera kompanije. Rado ćemo odgovoriti na sva vaša pitanja i dati vam savjet. Vrijeme je naručite individualni projekt kuće i ponesite svoj dom iz snova!

Kompozitni materijali već dugo ne iznenađuju ni graditelje ni kupce. Svi znaju za njihova jedinstvena svojstva, sposobnost da se odupru agresivnosti spoljni faktori, kako tradicionalnih materijala... U isto vrijeme, život ne miruje, pa se svake godine pojavljuju novi događaji u ovoj oblasti.

Jedan od njih - ugljeni beton - vrijedi detaljno ispričati. O ideji njenog stvaranja, svojstvima i izgledima implementacije u građevinarstvu.

Ugljična vlakna su materijal koji je odavno poznat i vrlo je tražen u raznim područjima industrijske proizvodnje. Ali prilično skupo.

Proces dobivanja grafitnih niti sastoji se od višestepenog zagrijavanja poliakrilonitrilnih ili viskoznih vlakana u različitim medijima do faze ugljenisanja. Kao rezultat toga, pojavljuje se materijal koji se sastoji od čistog ugljika.

Svojstva karbonskih vlakana

Debljina ugljikovog vlakna je samo 5-10 mikrona, što je tanje od ljudske kose. Sastoji se od lanaca ugljikovih atoma poredanih u kristalnu rešetku.

• Za proizvodnju vlakana niti su povezane u snopove u kojima ih može biti i do 50.000.
• Koja svojstva materijala su privukla pažnju i dozvolila da se koristi u proizvodnji konstrukcija koje rade u najtežim radnim uslovima?
• Prije svega, to je jedinstvena vlačna čvrstoća. Četiri je puta veći od onog kod najboljih vrsta čelika.

Zanimljivo je. Za lom CFRP šipke od 5 mm potrebna je sila od 2.500 kg. Dok će se ista šipka od lijevanog željeza srušiti na 150 kg.

U isto vrijeme, gustoća karbonskih vlakana je četiri puta manja od gustoće istog čelika. Prema tome, materijal teži četiri puta manje.

Gdje se koriste ugljična vlakna?

Kompozitni materijali, u kojima se ugljična vlakna koriste kao ojačani element, koriste se u strojarstvu i konstrukciji zrakoplova, proizvodnji sportska oprema, izgradnja.

Zainteresirani smo za gradnju, pa ćemo se fokusirati na ovo područje primjene:

• Ovdje su ugljična vlakna osnova za armiranje traka, platna, pa čak i kompozitnih armatura za betonske konstrukcije.
• Vrpce i tkanine od grafitnih niti poseban su tkani tekstilni materijal impregniran smolama;
• Armatura je izrađena od šipki od ugljičnih vlakana impregniranih kaljenim polimernim vezivom.

Za referenciju. Kako bi se osiguralo pouzdano prianjanje na beton, pijesak se nanosi na površinu šipki ili se stvaraju izbočena rebra.

Ojačanje od ugljičnih vlakana Kompozitna armatura od karbonskih vlakana Mreža za armiranje od karbonskih vlakana Podna armatura pomoću mreže

Ugljična vlakna imaju vrlo visoku čvrstoću, pa se uz njegovu pomoć jačaju nove strukture ili se izgubljene karakteristike vraćaju starim.

Sve ovo do sada nema mnogo veze s ugljenim betonom. Ali je tačno posebna svojstva karbonskih vlakana i potaklo njemačke naučnike na stvaranje novog materijala.

Šta je ugljeni beton

Tako su naučnici sa Dresden instituta monolitna konstrukcija, odlučio je zamijeniti metalnu armaturu u betonu karbonskim vlaknima. Umjesto toga, tekstilni materijal dobiven od njega tkanjem kako bi se dobila posebna rešetkasta struktura.

Kao rezultat toga, dobili su materijal koji doslovno u svakom pogledu nadilazi sve danas poznate vrste betona. Sa mnogo većom snagom i manjom specifičnom težinom.

Izvana se materijal malo razlikuje od tradicionalne betonske konstrukcije od ugljenobetona Građevinski blok od ugljenog betona

Unatoč prividnoj jednostavnosti izuma, kemijski naučnici radili su na tome nekoliko desetljeća, pokušavajući osigurati da se tekstil od ugljičnih vlakana pouzdano pridržava betonska mešavina... Da bi se to učinilo, tretira se posebnim premazom, čiji sastav proizvođač još uvijek čuva u tajnosti.

Tehnologije proizvodnje proizvoda od ugljenobetona

Na ovaj trenutak razvijene su dvije metode proizvodnje proizvoda od ugljena betona:

1. Skup slojeva. Tehnologija se sastoji u slojevitom polaganju tekstilne tkanine na beton, nakon čega slijedi izlijevanje. To jest, tekstil se polaže na sloj smjese, sipa tanki sloj betona i tako redom dok se ne postigne potrebna debljina.
2. Ulivanje u oplatu. Tradicionalni način, u kojem se armatura od ugljičnih vlakana prvo učvršćuje u oplatu ili kalup, zatim se izlije betonska smjesa.

Materijalne prednosti

U usporedbi s armiranim betonom, ugljeni beton ima sljedeće prednosti:

• Mnogo je lakši, što čini gradnju lakšom i bržom;
• Ugljični beton je nekoliko puta jači;
• Ne puca, a armatura iznutra ne hrđa, dok se armirani beton s vremenom počinje urušavati upravo iz tog razloga.

• Kao posljedica posljednje dvije točke, ugljični beton je mnogo izdržljiviji i pouzdaniji od analoga s metalnom armaturom.

Jedini nedostatak materijala je njegov visoka cijena... Međutim, ako uzmemo u obzir da su konstrukcije izrađene od njega izuzetno izdržljive i ne zahtijevaju popravak i rekonstrukciju dugi niz godina, tada se ovaj minus kompenzira trajnošću rada.

Moguće aplikacije

Do sada su programeri već pronašli upotrebu ovog jedinstvenog materijala. Konkretno, koristili su ga za obnovu starih zgrada od historijske vrijednosti u dva grada u Njemačkoj. Bez njihove pomoći ove bi se zgrade morale srušiti.

U budućnosti se planira korištenje ugljenog betona u novoj izgradnji. Već je proveden eksperiment izgradnje paviljona od četiri metra složeni elementi Debljine 4 centimetra. Nemoguće je izgraditi takvu zgradu od armiranog betona i neće se razlikovati u potrebnoj čvrstoći.

Naučnici i danas primaju upite od različite zemlje svijet u kojem mnogi armiranobetonske zgrade potrebno hitno renoviranje. Oni se pak nadaju da će za deset godina omjer ugljenobetona i armiranog betona koji se koristi u građevinarstvu biti 1: 4.