Строительство
Высокая эффективность при устройстве наружного армирования железобетонных, деревянных и кирпичных конструкций
Индустрия
Для армирования бетонных конструкций при строительстве зданий и дорог используется углепластиковая арматура, инертная ко всем агрессивным средам и обладающая высокой прочностью.
Углекомпозиты обладают рядом преимуществ, благодаря которым начали пользоваться большим спросом у строителей. Основное их преимущество — высокая прочность углеволоконных нитей и высокая адгезия связующего. Эти свойства позволяют добиться высокой эффективности армирования различного вида конструкций (железобетонных, кирпичных, деревянных).
Преимущества применения углекомпозитов
Композитные изделия из углеволокна для строительства по всем эксплуатационным свойствам превосходят традиционные изделия из стали и бетона: при одинаковой прочности они в десятки раз легче.
Пропитанный отвердевшей смолой холст толщиной всего 3 мм прочнее технической фанеры толщиной 15 мм.
- Весовое качество
- Высокая прочность
- Устойчивость к агрессивным химическим средам
- Высокая удельная жёсткость
Преимущества композитных материалов на основе углеволокна в строительстве перед стальными и железобетонными конструкциями:
75 %
Использование сетки из углеродного волокна вместо стальной арматуры уменьшает вес стеновых панелей на 75%
100 %
Наружное армирование железобетонных, деревянных и кирпичных конструкций углепластиком увеличивает прочность конструкций более чем на 100%
Сравнительные характеристики углеволокна и других материалов
| Тип волокна |
Прочность при растяжении, МПа | Модуль упругости при растяжении, ГПа | Удлинение при разрыве, % | Плотность, г/см3 | |
|---|---|---|---|---|---|
| Углеродное (на основе ПАН-прекурсора) | высокопрочное со стандартным модулем | 3500-5000 | 200-280 | 1,4-2,0 | 1,75-1,80 |
| высокопрочное среднемодульное | 4500-7000 | 280-325 | 1,7-2,1 | 1,73-1,81 | |
| высокомодульное | 3500-5000 | 325-450 | 0,7-1,4 | 1,75-1,85 | |
| сверхвысокомодульное | 2500-4000 | 450-600 | 0,7-1,0 | 1,85-1,95 | |
| Стеклянное | E-стекло | 2500-3800 | 70-75 | 4,5-4,7 | 2,5-2,7 |
| S-стекло | 4000-4500 | 80-90 | 5,0-5,3 | 2,5 | |
| Органическое | Арамидное | 3000-3600 | 60-180 | 2,4-3,6 | 1,45 |
| Полиэтиленовое | 200-3000 | 5-170 | 3-80 | 0,96 | |
| Стальное | высокопрочное | 1200-2800 | 200 | 3,5 | 7,8 |
| нержавеющее | 800-2000 | 190 | 3,0 | 7,8 | |
| Базальтовое | 3000-4800 | 90-110 | 3,0 | 2,6-2,8 | |
| Борное | 3500-4000 | 350-400 | 0,5-0,7 | 2,6 | |
Применение
Применение углекомпозитов в строительстве наиболее эффективно для фундаментных блоков, колонн, опор ЛЭП, балок и мостов. Волокна углерода выполняют функцию усиления колонн и перекрытий, упрочнения мостов за счёт высоких показателей удельной прочности и сопротивления на разрыв.
Ткани применяют для повышения прочности стен зданий в сейсмоопасных зонах, а также в качестве изящных и практически невидимых бандажей при выполнении ремонта и реконструкции зданий и сооружений.
Историческая справка
Применять углеволокно для усиления и армирования конструкций строительных объектов начали около 40 лет назад. Сегодня можно насчитать тысячи объектов, во время ремонта и восстановления которых использовались технологии на основе углеродного волокна.
В 1982 г. на юге Германии при усилении железобетонного моста применялись углеродные ленты (совместный проект концерна «СИКА», проектного бюро «Леонгард, Андрэ и парт.» и фирмы «Леоба»). В России данный материал использовали в 2003 г. при усилении балок автодорожного моста через реку Киржач (104-й км трассы Москва — Нижний Новгород).
Опыт
С использованием углепластика строятся современные здания, дорожные покрытия, мосты, заводы, производится укрепление и усиление построенных ранее конструкций.
Так, например, в Швейцарских Альпах был построен сложный мост, состоящий всего из двух деталей (по 900 кг каждая). Детали были установлены при помощи вертолёта и соединены друг с другом болтами. Подобный мост из стали вертолёт перенести бы не смог.
Усиленные элементы конструкций получают дополнительно:
Вывод
Современные композитные материалы получили широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, что позволило увеличить срок службы строительных объектов и повысить безопасность.
Технологии не стоят на месте, и учёные постоянно заняты поиском новых возможностей для использования углеволокна в строительстве.
Углепластик способен обеспечить сокращение общих расходов на строительство и последующую эксплуатацию, повысить устойчивость конструкций к коррозии и их долговечность, решить проблему изношенности трубопроводных систем.