CFRP-composieten (Carbon Fibre Reinforced Polymer) zijn modern lichtgewicht en duurzame materialen... Dit type composiet is succesvol toepasbaar voor de productie van: verschillende producten gebruikt in Alledaagse leven... Een koolstofpolymeercomposiet is een structuur versterkt met koolstofvezels als hoofdbestanddeel. Opgemerkt moet worden dat het CFRP-symbool "P" ook staat voor "plastic", niet alleen voor "polymeer".

CFRP-composieten worden meestal gemaakt met behulp van thermohardende harsen:

• polyesterhars,
• vinylether.

Ondanks het feit dat thermoplastische harsen worden gebruikt in CFRP-composieten, kan er vaak een iets andere afkorting worden gevonden die een composiet definieert als CFRTP (Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites). In principe is het verschil niet significant.

Bij het werken met composieten is het echter belangrijk om alle termen en afkortingen die ermee samenhangen te begrijpen. Het is even belangrijk om de eigenschappen van CFRP-composieten te begrijpen en alle mogelijkheden van de krachtcomponent die daarbij betrokken is, namelijk koolstof.

Zoektags:

Wat is CFRP en wat is zijn plaats tussen bouwmaterialen?

Een jaar is verstreken sinds Dmitry Medvedev regeringsdecreet nr. 1307-r van 24 juli 2013 ondertekende waarin het actieplan "Ontwikkeling van de composietmaterialenindustrie" werd goedgekeurd. Tegelijkertijd keurde de minister van Regionale Ontwikkeling Igor Slyunyaev, bij bevel nr. 306, in overeenstemming met de instructie van de president van 12 november 2012, een industrieprogramma goed voor de introductie van composietmaterialen, structuren en producten daarvan in het bouwcomplex van Rusland. Wat wordt er op dit gebied gedaan en wat moet er nog gebeuren?

Wat het is

Alleen al het feit dat het woord 'composiet' vandaag klinkt op de zeer... hoog niveau, is een indicator van de bezorgdheid van de leiders van het land over de toestand van dit segment van de bouwsector. De mate van toepassing van moderne composietmaterialen in de productie is immers een van de criteria waarmee de ontwikkelingsgraad van het land als geheel wordt beoordeeld. En de huidige maatregelen die het Westen neemt om Rusland te isoleren, onthullen nog meer de problemen van onze afhankelijkheid van import, ook van componenten voor de vervaardiging van composietmaterialen.

De term "composiet" betekent tegenwoordig: modern materiaal, bestaande uit een polymeer (keramiek, metaal, koolstof of andere) basis, versterkt met vulstoffen. Deze laatste worden ook gebruikt verschillende materialen, waarvan de meest voorkomende glas-, basalt- en koolstofvezel zijn, evenals doeken die ervan zijn geweven.

En hoe zit het met koolstof, is het koolstofvezel? Dit is een product high Tech- een composietmateriaal, waarbij de vulstof koolstofvezel of stof is, en het bindmiddel (matrix) een polymeer is (bijvoorbeeld epoxyhars), dat onder bepaalde omstandigheden uithardt. Verschillende polymeren - verschillende omstandigheden uitharding: temperatuurstijging, aanwezigheid van katalysatoren, speciale verharders, enz.

Vezels in CFRP zijn 5-10 micron en bestaan ​​uit ketens van koolstofatomen gerangschikt in kristalrooster... Bundels van dergelijke vezels hebben een zeer hoge treksterkte. Zo is de treksterkte van koolstofvezel vier keer hoger dan die van beste merken worden. Bovendien is de dichtheid vier keer minder. De ervaring leert dat het alleen mogelijk is om een ​​dunne CFRP-staaf met een diameter van 5 mm te breken onder een belasting van 2,5 ton. Ter vergelijking: een gietijzeren monster van dezelfde afmetingen breekt al bij 150 kg.

In de dwarsrichting hebben de koolstofvezels een aanzienlijk lagere sterkte, daarom moeten ze, om de sterkte-eigenschappen van de vezels in het product te realiseren, in de matrix worden geplaatst en in de gewenste richtingen worden georiënteerd. In feite compenseert de gestolde matrixreeks het gebrek aan sterkte van de vezels in hun dwarsrichting. Hoe het wordt verkregen Het proces om koolstofvezel te verkrijgen is zeer energie-intensief. Grafietfilamenten worden in verschillende fasen verkregen door viscose- of polyacrylonitril (PAN) vezels te verhitten in verschillende omgevingen... De organische filamenten worden in het stadium van verkoling gebracht, wat resulteert in een puur koolstofmateriaal. Daarom is het eindproduct erg duur.

Evenzo zijn er verschillende technologieën het verkrijgen van met koolstofvezel versterkte kunststoffen, die verschillen in vorm, grootte en eigenschappen van producten - gewicht, sterkte, brandwerendheid, enz. Dit kunnen koolstofvezelbanden en -doeken zijn die op het object zijn geïmpregneerd met epoxyhars. Kant-en-klare profielen voor brugconstructies of wapeningsstaven waarbij de vuldraden "monolithisch" zijn met gehard polymeer. Ook worden de zogenaamde prepregs gemaakt - koolstofvezelbanen die voorgeïmpregneerd zijn met harsen, waaruit afgewerkte onderdelen worden gegoten onder fabrieksomstandigheden bij hoge temperatuur en druk.

Trouwens, het zijn juist dergelijke producten waar veel vraag naar is in vliegtuigen en raketten, omdat alleen deze technologieën het mogelijk maken om lichte, extreem duurzame en hittebestendige structurele onderdelen te verkrijgen. Daarom slagen de ontwikkelaars erin om meer geavanceerde modellen van vliegtuigen en ruimteschepen te maken.

Maar terug naar de aarde. Laten we eens kijken hoeveel er vraag is naar composieten, inclusief koolstof, in de bouw.

Versterking van beton

Gebruik van een nieuw type wapening voor betonnen constructies is een van de voor de hand liggende toepassingen van composieten in de bouw. Composietwapening zijn staven gemaakt van glas, basalt, koolstof of aramidevezels, geïmpregneerd met een polymeerbindmiddel en gehard. Het type vezel dat wordt gebruikt, bepaalt ook de aard van de verkregen wapening. Producten met glasvezelvuller komen vrij vaak voor - glasvezelversterking (FRP), van basaltvezels - basaltplastic (ABP), van koolstofvezels - koolstofvezelversterking. Voor hechting op beton worden tijdens het productieproces speciale ribben gevormd op het oppervlak van de composietwapening of wordt een zandcoating aangebracht.

Stalen wapening in gewapend beton is onderhevig aan corrosie, maar samengesteld materiaal in dit opzicht steekt het er gunstig uit vanwege zijn hoge corrosieweerstand, vooral in basaltkunststof. Zowel basalt- als glasvezelversterking hebben echter hun nadelen: lage elasticiteitsmodulus (ongeveer 3-4 keer lager dan die van staal) en merkbaar verlies sterkte bij verhitting. Daarom wordt een dergelijke composietwapening vaker gebruikt als flexibele banden voor drielaagse muren gemaakt van bakstenen en andere stuk materialen of om vervoerders aan te sluiten muren van gewapend beton met bakstenen bekleding enz. om de warmteoverdracht van hekken te verminderen.

In dit opzicht heeft koolstofvezelversterking: beste optreden dan glas en basaltplastic. Dit is absoluut corrosieweerstand(inertheid voor alle agressieve media), hoge sterkte, duurzaamheid (verwachte levensduur - 75 jaar), laag gewicht. Het gebruik van CFRP maakt de fabricage van langere dragende secties in geprefabriceerde constructies mogelijk. Maar de kosten van zo'n composiet zijn meerdere malen hoger, wat in het algemeen het gebruik ervan beperkt.

Versterking van constructies

Een van de belangrijke gebieden van het gebruik van koolstofvezel is wanneer een supersterk koolstofweefsel op het oppervlak van balken, palen, enz. wordt bevestigd met behulp van speciale lijm. Tegelijkertijd wordt een toename van de sterkte van de elementen in de uitgerekte zones en ondersteuningsgebieden in de actiezone verzekerd laterale krachten evenals gecomprimeerde elementen. Dus in 2003 werden koolstofbanden gebruikt om de balken van de overspanningen van de snelwegbrug op de 104e km van de snelweg Moskou-Nizjni Novgorod te versterken.

U kunt stalen, houten en zelfs stenen constructies versterken - pilaren, pylonen, pieren. Het kan ook baksteen zijn of betonnen muren beschadigd na verzakking van de fundering, of hekken met openingen (ramen, deuren, technologische gaten). Volledige tests bakstenen pilaren uitgevoerd in het laboratorium stenen structuren TsNIISK liet in 2004 bijvoorbeeld een anderhalf tot tweevoudige toename zien van het draagvermogen van bakstenen pilaren versterkt met verbanden van steenkooldoek.

Samengestelde eindproducten

In aanbouw polymeer composieten zijn materialen voor de vervaardiging van koeltorens, containers voor chemisch transport en opslag actieve stoffen, pijpleidingen voor verschillende doeleinden, brugconstructie-elementen, wegafscheidingen, zwembaden, stacaravans, tentoonstellingspaviljoens en nog veel meer.

Zoals je ziet, hebben composieten een zeer breed toepassingsgebied, maar als we Rusland vergelijken met geïndustrialiseerde landen, zijn onze successen nog steeds bescheiden. Als we tot het einde van de jaren 80 van de vorige eeuw op het gebied van de ontwikkeling van composieten met het Westen op de vuist gingen, dan stopte onze ontwikkeling op dit gebied na de ineenstorting van de USSR. Ondertussen neemt de vraag naar composietmaterialen niet af, maar alleen maar toe. Maar door de extreem trage ontwikkeling eigen productie we worden steeds afhankelijker van import. Om op de een of andere manier aan deze afhankelijkheid te ontsnappen, is het noodzakelijk om een ​​aantal technische en organisatorische problemen op te lossen die niet alleen enorme fondsen, maar ook tijd vergen.

Allereerst is het nodig om voorwaarden te scheppen voor de groei van serieproductie van koolstofcomposieten. Vandaag is de houdstermaatschappij "Composite" de enige speler die de ontwikkeling beïnvloedt Russische markt koolstofvezel. En het gebrek aan concurrentie op de koolstofvezelmarkt draagt ​​niet bij aan een daling van de prijs ervan of een toename van de productievolumes. Het is erg moeilijk om investeerders naar een vrij nieuwe, kennisintensieve sfeer te lokken zonder een snelle return on investment - dit vereist een aanzienlijke hefboomwerking. Kunnen we het zelf maken? benodigde materialen Of moet u dure machines in het buitenland kopen? Dit is de kwestie van importsubstitutie. Er is nog geen duidelijk antwoord op deze vraag.

Voor de productie van nieuwe composieten, hun toepassing en de werking van producten daaruit zijn gekwalificeerde specialisten nodig. Hun voorbereiding maakt deel uit van een groot, complex werk. En terwijl we het er uit halen, bespreekt de regering de noodzaak om migranten aan te trekken die al een opleiding hebben genoten in hun thuisland.

Alles is glad op papier...

Vertraagt ​​de introductie van koolstofcomposieten aanzienlijk, waardoor het adoptieproces wordt vertraagd regelgevende documenten regulering van het gebruik van nieuwe materialen, met name in de bouw. Zo vormt de afwezigheid van SNiP's op het gebied van het gebruik van koolstofcomposieten een bijna onoverkomelijke barrière voor projecten in Gosstroyexpertiza.

Het feit dat een actieplan "Ontwikkeling van de industrie van de productie van composietmaterialen" is opgesteld, schetst natuurlijk manieren om deze problemen op te lossen, maar deze routekaart ... geeft niet de richting aan van de budgettaire toewijzingen voor de uitvoering van de maatregelen voorzien voor in de akte."

De tijd zal leren hoe de ambtenaren zullen rapporteren over de oplossing van de toegewezen taken. Het is niet uitgesloten dat het een groot "papieren" succes wordt.

Bereid door Vladislav TIKHOMIROV

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

Dit artikel beschrijft de belangrijkste aspecten van de methode versterkende structuren met koolstofvezel, of meer precies - de technologie van externe versterking bouwconstructies composietmaterialen op basis van koolstofvezels. Dit materiaal dient om vertrouwd te raken met de basis van deze technologie, de variabiliteit van de gebruikte materialen, maar kan gezien zijn oppervlakkigheid en algemeenheid niet worden gebruikt als technologische of projectgids.

Versterking van constructies met koolstofvezel- een relatief nieuwe methode voor Rusland - de eerste objecten die in ons land zijn geïmplementeerd dateren uit 1998. Deze methode bestaat uit het verlijmen van zeer sterke koolstofvezel op het oppervlak van de structuur, die een deel van de inspanningen absorbeert, waardoor de draagvermogen versterkt element. Als lijm worden speciale structurele lijmen (bindmiddel) op basis van epoxyhars of mineraal bindmiddel gebruikt. Vanwege de hoge fysieke en mechanische eigenschappen van koolstofvezel is het mogelijk om het draagvermogen van de constructie praktisch te vergroten zonder het bruikbare volume van het pand te verliezen en het eigen gewicht van het gebouw te verhogen - de dikte van de versterkende elementen is meestal van 1 tot 5mm.

Begrepen moet worden dat “ koolstofvezel»Is een materiaal (zoals beton), geen afgewerkt product. Een hele reeks materialen is gemaakt van koolstofvezel, waarvan sommige worden gebruikt in de bouw - koolstofbanden, lamellen en mazen .

In de overgrote meerderheid van de gevallen koolstofvezelversterking het is aangevraagd constructies van gewapend beton- dit is te wijten aan de hoge technische en economische indicatoren voor de uitvoering van dergelijke projecten. Maar, deze technologie toepasbaar op metaal, hout en stenen gebouwen en structuren.

Constructieve beslissingen.

Bij het ontwerpen van wapening van constructies met koolstofvezel, moet u zich laten leiden door de Code of Rules SP 164.1325800.2014 "Versterking van gewapende betonconstructies met composietmaterialen. Ontwerpregels."

Versterking van vloerplaten en balken wordt uitgevoerd door koolstofvezel te lijmen in de meest belaste gebieden - meestal in het midden van de overspanning langs de onderkant van de structuur. Dit verhoogt hun draagvermogen voor buigmomenten. Alle soorten koolstofmaterialen zijn geschikt om dergelijke problemen op te lossen - strips, lamellen en netten.

Bovendien vereisen balken vaak: versterking van de steunzones om het draagvermogen te vergroten onder invloed van dwarskrachten (langs een schuine scheur). Hiervoor worden U-vormige klemmen gelijmd van carbontapes of netten.

Carbonstrips en lamellen worden soms in combinatie gebruikt, omdat hun installatiemethode en lijm vergelijkbaar zijn. Het gebruik van koolstofnetten sluit in de regel het gebruik van banden en lamellen uit in verband met de productie van "natte" soorten werk.

Kolomwapening gebeurt door ze in de dwarsrichting te plakken met carbontapes of netten. Zo wordt het effect van "bondage" bereikt en is er een insluiting dwarse vervormingen beton volgens een soortgelijk principe als "beton in een buis" of "drieassige samendrukking".

Uitvoering van werkzaamheden. Oppervlakte voorbereiding.

Bij het versterken van gewapende betonconstructies met koolstofvezel uitvoering van het werk begint met het markeren van de constructie- de zones waarin de wapeningselementen komen te liggen zijn getekend. Dan deze zones zijn vrijgesproken afwerkingsmaterialen, vervuiling en cementhuid totdat een grof betonaggregaat wordt blootgesteld. Hiervoor worden ofwel haakse slijpers met diamantbekers of waterzandstraaltoestellen gebruikt.

De kwaliteit van de voorbereide basis (het oppervlak waarop de koolstofvezel is gelijmd) heeft direct invloed op de compatibiliteit van de structuur met het versterkingselement, daarom bij het voorbereiden van de fundering, in verplicht, controle de volgende parameters::

• gelijkmatigheid van het oppervlak;
• de sterkte en integriteit van het materiaal van de versterkte structuur;
• oppervlaktetemperatuur van de structuur;
• geen vervuiling en stof;
• vochtigheid;
• ander ( complete lijst en toegestane waarden bewaakte parameters worden gegeven in technologische kaarten voor bouwwerkzaamheden).

Voorbereiding van componenten.

Koolstofmaterialen worden opgerold geleverd en verpakt in polyethyleen. Het is erg belangrijk om ze niet met stof te bevlekken, wat veel zal zijn na het slijpen van het beton, anders koolstofvezel kan niet worden geïmpregneerd met bindmiddel, d.w.z. je krijgt een fabricagefout. Daarom moet het lege gebied worden bedekt met dicht polyethyleen en moet de vereiste lengte koolstofmateriaal erlangs worden afgewikkeld. Het snijden van koolstofbanden en netten kan worden uitgevoerd met een administratief mes, of met een metalen schaar, en koolstoflamellen - met een haakse slijper met een doorslijpschijf voor metaal.

In de regel worden tweecomponentenlijmen gebruikt - d.w.z. het is vereist om twee materialen in een bepaalde verhouding te mengen. De instructies van de fabrikant moeten strikt worden opgevolgd en gebruik bij het doseren een weegschaal of volumetrische schalen... Het mengen van de samenstellingen vindt plaats door geleidelijk de ene component aan de andere toe te voegen onder constant mengen met een boor met lage snelheid. Doseringsfouten of onjuiste vermenging van de ene component met de andere kunnen ervoor zorgen dat de lijm gaat koken.

V afgelopen jaren, leveren de meeste fabrikanten de lijm in kits - d.w.z. in twee emmers met reeds gedoseerde volumes componenten. Zo kunt u eenvoudig de inhoud van de ene emmer in de andere mengen (de emmer wordt speciaal geleverd met een groter volume (half leeg)) en krijgt u een kant-en-klare lijmsamenstelling.

Polymeercementlijmen (voor carbonnetten) worden geleverd in zakjes en kunnen zoals elk reparatiemateriaal met water worden dichtgemaakt volgens de instructies.

Er moet aan worden herinnerd dat de lijm heeft een beperkte levensduur- ongeveer 30-40 minuten en het neemt sterk af wanneer de temperatuur boven 20 ° C stijgt, daarom mag het volume van de voorbereide lijm de fysieke capaciteiten van de productie niet overschrijden.

Installatie van koolstofvezelmaterialen.

Afhankelijk van het type koolstofvezelmateriaal, is de technologie van de installatie aanzienlijk anders:

Installatie van koolstofbanden kan worden uitgevoerd volgens de "natte" of "droge" methode. In beide gevallen wordt een laag lijm op de basis aangebracht, maar bij de "natte" methode wordt de carbontape eerst geïmpregneerd met lijm en vervolgens op de basis gerold, en bij de "droge" methode wordt de tape gerold op de basis en vervolgens geïmpregneerd met een laag lijm van bovenaf. Het impregneren van koolstoftape wordt uitgevoerd door een laag lijm op het oppervlak aan te brengen en deze met een verfroller of spatel aan te drukken, zodat de bovenste laag van het bindmiddel diep in de koolstofvezel doordringt en de onderste laag van het bindmiddel naar buiten komt . Carbon tapes kunnen in meerdere lagen worden gestapeld, maar wanneer toegepast op plafond oppervlak, het wordt niet aanbevolen om meer dan 2 lagen in één dienst uit te voeren - het materiaal begint onder zijn eigen gewicht te "glijden".

Houd er rekening mee dat nadat de lijm is gepolymeriseerd, het oppervlak glad zal zijn en het onmogelijk zal zijn om er een hoogwaardige afwerking op aan te brengen. Daarom is het noodzakelijk om een ​​laag grof zand aan te brengen op het "verse" wapeningselement.

Bij installatie van koolstoflamellen de lijm wordt zowel op de structuur als op het verstevigingselement aangebracht. Daarna wordt de lamel met een verfroller of een spatel naar de basis gerold.

Installatie van koolstofgaas wordt uitgevoerd op een vochtige betonnen ondergrond. Eerst wordt de eerste laag van de polymeer-cementsamenstelling aangebracht. Het kan zowel handmatig als machinaal worden aangebracht - door spuitbeton. Een koolstofgaas wordt over de "verse" laag polymeercement gerold met een lichte inkeping in de samenstelling. Het handigst is om dit met een spatel te doen. Dan is het noodzakelijk om een ​​​​technologische pauze te houden vóór het begin van de instelling van de compositie. De uithardingstijd is afhankelijk van de gekozen samenstelling en temperatuur. omgeving, maar het vereiste staat - polymeercement wordt nauwelijks met een vinger ingedrukt. Daarna wordt een deklaag van polymeercement aangebracht.

Beschermende coatings.

Er moet aan worden herinnerd dat brandbare epoxyharslijmen, en bovendien - vatbaar zijn voor verbrossing bij blootstelling aan UV straling... Daarom is het bij het gebruik ervan noodzakelijk om te voorzien in de brandbeveiliging van de wapeningselementen voor een brandweerstandsklasse die niet lager is dan die aangegeven voor de versterkte structuur.

Als u Versterking van constructies met koolstofvezel moet uitvoeren, bel ons dan en wij zullen u adviseren en u helpen een plan op te stellen om uw probleem op te lossen.

De bouwsector in onze tijd ontwikkelt zich actief door de introductie van nieuwe materialen, maar ook door het gebruik van innovatieve technologieën... De meest urgente zijn de problemen van het oprichten van constructies die zich zouden onderscheiden door weerstand tegen dynamische belastingen en agressieve omgevingsomstandigheden. Dus om betonconstructies te versterken, begonnen ze koolstofvezel te gebruiken, die voorheen alleen in vliegtuigen en raketten werd gebruikt.

Een stukje geschiedenis: hoe koolstof is ontstaan

Tegenwoordig is er in bijna alle industriële sectoren vraag naar koolstof in een of andere vorm. Zijn eigenaardigheid en belangrijkste voordeel is dat het traditionele bouwmaterialen, of het nu glas, metaal, hout of beton is, harmonieus kan aanvullen of zelfs helemaal kan vervangen, wat zeer gunstig is voor zowel mens als natuur.

Koolstof werd in 1880 ontdekt door T. Edison tijdens het onderzoek naar de gloeidraad van een gloeilamp. Dankzij buitenlandse fabrikanten en industriëlen wordt koolstofvezel actief gebruikt in verschillende industrieën, ook in de bouw. Op het grondgebied van ons land werden de nieuwste projecten met koolstofvezel ontwikkeld in Sovjet-tijden, want nu worden ze actief gereanimeerd door ingenieurs.

Koolstofvezel: materiaalkenmerken en kenmerken van het gebruik ervan

Koolstofvezel is een door de mens gemaakt product en behoort tot een polymeer met een composietstructuur. Gevormd uit fijne draden(diameter van 3 tot 15 micron), en de draden zijn op hun beurt gemaakt van koolstofatomen, die worden gecombineerd tot een kristalnetwerk. Door de fysieke eigenschappen van het koolstofatoom liggen de kristallen in het netwerk evenwijdig aan elkaar. Deze afstemming is een sleutelfactor die bijdraagt ​​aan: verhoogde kracht trekvezels.

Het wijdverbreide gebruik van koolstofvezel in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie, evenals voor de constructie van gebouwen, wordt gerechtvaardigd door het feit dat het materiaal veel harder is dan metaal. Koolstofvezel in de bouw begon in 1980 in Californië te worden gebruikt om gebouwen in een seismisch actieve zone te versterken. V woningbouw het materiaal wordt in de regel gebruikt tijdens reparatiewerkzaamheden, maar de populariteit en het toepassingsgebied nemen geleidelijk toe.

Technische kenmerken en voordelen van toepassing in de bouw

Zo'n lange levensduur van koolstofvezel is te danken aan de volgende kenmerken:

• Uitstekende hechting op oppervlakken met verschillende structuren.
• Hoge weerstand tegen corrosieve processen.
• Lichtheid en kracht. Omdat koolstofvezel verbazingwekkend licht is, wordt het gebruikt in wapeningssystemen, waardoor de belasting op de fundering van het gebouw wordt verminderd.
• Isolatie tegen vocht. Het oppervlak van de koolstofvezel is glanzend, wat de mogelijkheid van een reactie met water uitsluit.
• Hoge brandwerendheid en slagvastheid.
• Bij gebruik als wapening kan het materiaal in meerdere lagen worden aangebracht.
• Elk type reparatiewerk waarbij koolstofvezel kan worden gebruikt, kan worden uitgevoerd zonder de werking van het gebouw zelf te onderbreken.
• Het is volledig giftig en milieuvriendelijk.
• Hoge graad veelzijdigheid. Het kan worden gebruikt om constructies van bijna elke configuratie te versterken: op geribbelde oppervlakken, afgeronde en hoekelementen, balksegmenten van frameconstructies, enz.

Het bestanddeel van koolstofvezel is polyacrylonitriet, dat is voorbehandeld met een hoge temperatuur (in het bereik van 3000 ° - 5000 ° C). Gezien het bovenstaande specificaties: Het meest voorkomende gebruik van koolstofvezel in de bouw is externe versterking.

In dit geval is de vezel geïmpregneerd met een tweecomponenten epoxyhars, die als bindmiddel fungeert. De installatie wordt op dezelfde manier uitgevoerd als behang - het materiaal wordt eenvoudig op het oppervlak van de structuur geplakt, dat wordt versterkt.

Precies gebruiken epoxyhars als bindmiddel vanwege volgende kenmerken: materiaal:

1. Deze hars heeft hoge hechtingseigenschappen op betonnen oppervlakken.
2. De componenten van koolstofvezel en hars komen samen in: chemische reactie, waardoor de koolwaterstof de stijfheid van kunststof krijgt en 7 keer sterker wordt dan staal.

Dankzij deze eigenschappen is koolstofvezel de leider onder de composietmaterialen. De treksterkte van het materiaal is 4 keer hoger dan die van de beste kwaliteiten, ondanks dat het 75% lichter is dan ijzer en 30% lichter dan aluminium. Soortelijk gewicht koolstofvezel is relatief laag en bij verhitting zet het materiaal iets uit, wat het mogelijk maakt om koolstofvezel in verschillende klimaatzones te gebruiken.

Nadelen van koolstofvezel

De lijst met nadelen van koolstof is kort, maar er moet rekening mee worden gehouden bij het plannen van de bouw. Er zijn drie belangrijke nadelen:

1. Koolstofvezel is een goede reflector van elektrische golven.
2. Het materiaal onderscheidt zich door zijn hoge kosten in vergelijking met analogen.
3. Composietfabricage is arbeidsintensiever dan metaalproductie.

Het gebruik van koolstofvezel in de bouw: de belangrijkste opties

Door de effectiviteit van koolstof kan het met succes worden gebruikt voor het versterken van constructies van hout, baksteen of gewapend beton. Volgens SNiP en GOST wordt een structuur versterkt met een dergelijk materiaal sterker bij compressie tot 120% en krijgt het een extra 65% sterkte voor buigen.

Naast deze use case is koolstofvezel ook met succes gebruikt bij de restauratie van stenen constructies zoals balken en steunen voor betonnen bruggen. Bij particuliere constructies geeft het versterken van de fundering of muren met koolstofvezel de constructie een grote veiligheidsmarge.

Het versterken van gebouwen met koolstofvezelwapening is in dergelijke gevallen noodzakelijk:

• De constructie was beschadigd, waardoor het draagvermogen afnam en er scheuren begonnen te ontstaan.
• De bedrijfsomstandigheden van het pand zijn veranderd, de belasting ervan is toegenomen.
• Het is de bedoeling om een ​​gebouw te bouwen in een seismisch actief gebied.
• Om de vernietiging van beton en corrosieprocessen in de wapening te elimineren, als het gebouw lange tijd blootgesteld aan agressieve omgevingsinvloeden.

Als koolstofvezel werd gekozen in de ontwerpfase van het gebouw, als een van de componenten van het externe versterkingssysteem, dan moeten de werkzaamheden worden geleid door de Code of Rules 164.1325800.2014.

Wanneer u zelf wapening maakt, moet u er rekening mee houden dat koolstofvezel wordt gelijmd op de gebieden met de grootste belasting: dit is in de regel het centrale deel van de overspanning, dat in contact staat met de onderrand. Voor het werken met bochten kunt u elk type materiaal kiezen - tape, gaas of lamellen.

Tijdens het versterken van balken kan het nodig zijn om de steunzones extra te versterken, waardoor het draagvermogen van de gehele constructie onder dwarsbelasting zal toenemen. Gebruik hiervoor U-vormige klemmen van banden of gaas.

Waar externe koolstofversterking uitvoeren?

Koolstofvezel in de bouw kan worden gebruikt om gebouwen en constructies van de volgende materialen te versterken:

1. Steen. Dit omvat pilaren, pylonen, bakstenen huizen... Koolstofvezel is hier zowel toepasbaar tijdens het bouwproces als voor het uitvoeren van bandwerk.
2. Gewapend beton. Hier kan koolstofvezel worden gebruikt voor waterbouwkundige constructies, bruggen, melasse van architectuur.
3. Metaal. Dergelijke structuren hebben een sterkte- en elasticiteitsmodulus die dicht bij koolstofvezel ligt, maar hun versterking is nog steeds noodzakelijk, vooral in gebieden met onstabiele bodems.

Voorwaarden voor een succesvol proces van versterking van externe structuren

Om het proces van versterking van het gebouw zo efficiënt mogelijk te laten verlopen, moet aan een aantal van dergelijke voorwaarden worden voldaan:

• Betrouwbare hechting op het bouwoppervlak. Hoe beter het koolstofvezelversterkingsgaas aan de structuur wordt gehecht, hoe efficiënter de krachtoverdracht ernaar zal zijn.
• Gebrek aan natuurlijk vocht. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het te versterken oppervlak droog is.
• Materialen die in het werk zijn gebruikt (vooral lijmen) moet anders zijn hoge kwaliteit en uitstekende eigenschappen voor maximale efficiëntie.

Professionele externe koolstofvezelversterking

Ondanks de groeiende populariteit van het gebruik van koolstofvezel, blijft de technologie van het gebruik ervan behoorlijk complex voor thuis meester... Dus als u bouw- of renovatiewerkzaamheden met een dergelijk composietmateriaal moet u het aan professionals toevertrouwen. Het bedrijf InnovaStroy voert al jaren met succes projecten uit voor de constructie van objecten van verschillende complexiteit.

Ons bedrijf is in staat om alle taken uit te voeren: van het ontwerp van het gebouw tot de oplevering van het afgewerkte object met afwerking. Wat betreft koolstofvezel, het is een erg duur materiaal dat bepaalde vaardigheden vereist bij de installatie, evenals de aanwezigheid van speciale apparatuur. Om de wapening met succes te voltooien, moet u het oppervlak en het composietmateriaal zelf voorbereiden, correct installeren (afhankelijk van het type constructie) en vervolgens de volgende lagen correct aanbrengen.

InnovaStroy is klaar om het hele scala van werkzaamheden aan de versterking van het gebouw op zich te nemen, evenals om reparatiewerkzaamheden uit te voeren aan reeds voltooide constructies met hun wapening met koolstofvezel. Wij werken in bouwindustrie het is niet het eerste jaar en we kennen de territoriale kenmerken van elke regio, en daarom zullen we in staat zijn om de juiste hoeveelheid materiaal te berekenen.

Samenwerking van huizen en huisjes bij ons is een garantie voor dergelijke voordelen:

• We kunnen op afstand vergaderen met klanten. Deze functie is het meest nuttig wanneer de klant niet in de gelegenheid is om ons kantoor persoonlijk te bezoeken. In dit geval bieden we communicatie via Skype of via een ander handig programma.
• Redelijke prijzen voor diensten van bouwbedrijven... De kosten van ons werk zijn altijd zeer redelijk en worden berekend op basis van bepaalde criteria.
• Individuele benadering. Elke opdrachtgever is voor ons zeer waardevol, daarom luisteren wij naar al uw eisen of wensen voor het project en voeren wij de werkzaamheden uit zoals afgesproken.
• Een breed scala aan geleverde diensten. Ons personeel beschikt over gekwalificeerde specialisten uit verschillende sectoren van de bouw en binnenhuisinrichting.

U kunt zeker zijn van onze professionaliteit door telefonisch contact op te nemen met de manager van het bedrijf. Wij beantwoorden graag al uw vragen en geven advies. De tijd is gekomen bestel een individueel huisproject en krijg je droomhuis!

Composietmaterialen hebben zowel bouwers als klanten al lang niet meer verrast. Iedereen kent hun unieke eigenschappen, het vermogen om agressief te weerstaan externe factoren, hoe traditionele materialen... Tegelijkertijd staat het leven niet stil en verschijnen er elk jaar weer nieuwe ontwikkelingen op dit gebied.

Een van hen - kolenbeton - is het waard om in detail te vertellen. Over het idee van de oprichting, eigenschappen en vooruitzichten van implementatie in de bouw.

Koolstofvezel is een materiaal dat al lang bekend is en waar veel vraag naar is in verschillende gebieden van industriële productie. Maar vrij duur.

Het proces voor het verkrijgen van grafietfilamenten bestaat uit het in meerdere fasen verwarmen van polyacrylonitril- of viscosevezels in verschillende media tot het verkolingsstadium. Als resultaat verschijnt een materiaal bestaande uit pure koolstof.

Eigenschappen van koolstofvezel

De dikte van een koolstoffilament is slechts 5-10 micron, wat dunner is dan een mensenhaar. Het bestaat uit ketens van koolstofatomen die zijn opgesteld in een kristalrooster.

• Voor de productie van vezels worden de draden verbonden tot bundels, waarin er maximaal 50.000 kunnen zijn.
• Welke eigenschappen van het materiaal trokken de aandacht en lieten het toe om te worden gebruikt bij de productie van constructies die onder de moeilijkste bedrijfsomstandigheden werken?
• Allereerst is het de unieke treksterkte. Het is vier keer hoger dan dat van de beste staalsoorten.

Het is interessant. Om een ​​CFRP-staaf van 5 mm te breken, is een kracht van 2500 kg vereist. Terwijl dezelfde gietijzeren staaf zal bezwijken bij 150 kg.

Tegelijkertijd is de dichtheid van koolstofvezel vier keer lager dan die van hetzelfde staal. Daardoor weegt het materiaal vier keer minder.

Waar wordt koolstofvezel gebruikt?

Composietmaterialen, waarin koolstofvezel als versterkend element wordt gebruikt, worden gebruikt in de machinebouw en vliegtuigbouw, productie sportuitrusting, bouw.

We zijn geïnteresseerd in de bouw, dus we zullen ons concentreren op dit toepassingsgebied:

• Hier is koolstofvezel de basis voor het versterken van tapes, doeken en zelfs composietwapening voor betonconstructies.
• Linten en doeken gemaakt van grafietfilamenten zijn een speciaal wevend textielmateriaal geïmpregneerd met harsen;
• Het anker is gemaakt van koolstofvezelstaven geïmpregneerd met een gehard polymeerbindmiddel.

Als referentie. Om een ​​betrouwbare hechting op beton te garanderen, wordt zand op het oppervlak van de staven aangebracht of worden uitstekende ribben gevormd.

Koolstofvezelversterking Composiet staafversterking Koolstofvezelversterkt gaas Vloerversterking met gaas

Koolstofvezel heeft een zeer hoge sterkte, daarom worden met zijn hulp nieuwe structuren versterkt of de verloren kenmerken worden teruggebracht naar de oude.

Dit alles heeft tot nu toe weinig met kolenbeton te maken. Maar het is precies speciale eigenschappen koolstofvezel en zette Duitse wetenschappers ertoe aan een nieuw materiaal te maken.

Wat is kolenbeton?

Dus wetenschappers van het Dresden Institute monolithische constructie, besloten om metalen wapening in beton te vervangen door koolstofvezel. Integendeel, een textielmateriaal dat ervan wordt verkregen door te weven om een ​​speciale roosterstructuur te verkrijgen.

Als resultaat kregen ze een materiaal dat letterlijk in alle opzichten alle soorten beton overtreft die vandaag bekend zijn. Met veel grotere sterkte en lager soortelijk gewicht.

Uiterlijk verschilt het materiaal weinig van traditioneel beton Structuur van kolenbeton Bouwsteen van kolenbeton

Ondanks de schijnbare eenvoud van de uitvinding, werken chemische wetenschappers er al tientallen jaren aan om ervoor te zorgen dat koolstofvezeltextiel betrouwbaar hecht aan betonmix... Om dit te doen, wordt het behandeld met een speciale coating, waarvan de samenstelling nog steeds geheim wordt gehouden door de fabrikant.

Technologieën voor de vervaardiging van producten uit steenkoolbeton

Op dit moment er zijn twee methoden voor de productie van steenkoolbetonproducten ontwikkeld:

1. Een reeks lagen. De technologie bestaat uit het laag voor laag leggen van een textielweefsel op beton, gevolgd door storten. Dat wil zeggen, textiel wordt op de laag van het mengsel gelegd, gegoten dunne laag beton, en zo op zijn beurt totdat de vereiste dikte is verkregen.
2. Gieten in de bekisting. De traditionele manier, waarbij eerst de koolstofvezelwapening in de bekisting of mal wordt bevestigd, waarna het betonmengsel wordt gestort.

Materiële voordelen:

In vergelijking met gewapend beton biedt steenkoolbeton de volgende voordelen:

• Het is veel lichter, wat de constructie eenvoudiger en sneller maakt;
• Koolstofbeton is meerdere malen sterker;
• Het barst niet en de wapening aan de binnenkant roest niet, terwijl gewapend beton juist om deze reden na verloop van tijd begint in te storten.

• Als gevolg van de laatste twee punten is koolstofbeton veel duurzamer en betrouwbaarder dan analogen met metalen wapening.

Het enige negatieve van het materiaal is zijn hoge prijs... Als we echter bedenken dat de structuren die ervan zijn gemaakt extreem duurzaam zijn en jarenlang geen reparatie en reconstructie nodig hebben, wordt dit minpunt gecompenseerd door de duurzaamheid van de operatie.

Mogelijke toepassingen

Inmiddels hebben de ontwikkelaars al een toepassing gevonden voor dit unieke materiaal. Ze gebruikten het met name om oude gebouwen van historische waarde te renoveren in twee steden in Duitsland. Zonder hun hulp zouden deze gebouwen gesloopt moeten worden.

In de toekomst is het de bedoeling om kolenbeton te gebruiken in nieuwbouw. Er is al een experiment uitgevoerd om een ​​paviljoen van vier meter te bouwen van complexe elementen 4 centimeter dik. Het is onmogelijk om zo'n gebouw van gewapend beton te bouwen en het zal niet verschillen in de vereiste sterkte.

Zelfs vandaag de dag ontvangen wetenschappers vragen van verschillende landen een wereld waarin veel gebouwen van gewapend beton dringend renovatie nodig. Zij hopen op hun beurt dat over tien jaar de verhouding tussen steenkoolbeton en gewapend beton dat in de bouw wordt gebruikt, 1: 4 zal zijn.