Арматура из композитных материалов: Арматура из композитных материалов

Содержание

Арматура из композитных материалов

Недостатки

Низкая жёсткость

Модуль упругости ( E {\displaystyle E} ) композитной арматуры в 4 раза меньше, чем у стальной арматуры (45 ГПа у АСП против 200 ГПа у АIII). Низкая жесткость композитной арматуры не позволяет реализовать ее высокий прочностной потенциал при армировании бетона. Согласно п.6.1.14 Свода правил СП 63.13330.2012 предельная деформация бетона при работе на растяжение составляет около ε ≈ 0 , 0002 {\displaystyle \varepsilon \approx 0,0002} . При такой деформации ( ε {\displaystyle \varepsilon } ) напряжение в АСП по закону Гука ( σ = E ε {\displaystyle \sigma =E\varepsilon \ } ) составит 45ГПа*0,0002=9МПа, что составляет около 1% от прочности АСП на разрыв.

При сравнительном нагружении бетона, армированного композитной арматурой и бетона, армированного стальной арматурой, при одинаковых деформациях армированного бетона по закону Гука напряжение в композитной арматуре будет в 4 раза меньше, чем в стальной арматуре. В связи с этим для придания бетону той же прочности коэффициент армирования (соотношение площадей арматуры и бетона) для композитной арматуры должен быть в 4 раза выше, чем для стальной арматуры.

Низкая жесткость некоторых видов композитной арматуры резко ограничивает её применение в строительстве.

Отсутствие пластичности

У композитной арматуры отсутствует площадка текучести и разрушение при растяжении носит хрупкий характер. В связи с этим невозможно изменить форму арматуры без нагрева.

Низкая теплостойкость

АСП теряет несущие свойства при 150°С, АБП — при 300°С (стальная арматура работает до 500°С).

Высокая вредность

При резке АСП образуется пыль, состоящая из тончайших стекловолоконных игл. Она загрязняет рабочее место, инструмент и средства защиты. Высок риск получения стеклянных заноз, повреждений глаз и дыхательных путей.

Применение композитной арматуры

Композитная арматура применяется в промышленном и гражданском строительстве для возведения жилых, общественных и промышленных зданий, в малоэтажном и коттеджном строительстве для применения в бетонных конструкциях, для слоистой кладки стен с гибкими связями, для ремонта поверхностей железобетонных и кирпичных конструкций, а также при работах в зимнее время, когда в кладочный раствор вводятся ускорители твердения и противоморозные добавки, вызывающие коррозию стальной арматуры.

В дорожном строительстве применяется для сооружения насыпей, устройства покрытий, для элементов дорог, которые подвергаются агрессивному воздействию противогололёдных реагентов, для смешанных элементов дорог (типа «асфальтобетон — рельсы»). Также применяется для укрепления откосов дорог, в строительстве мостов (проезжая часть, ездовое полотно пролётных строений, опоры диванного типа), для берегоукрепления, в виде сеток в основание асфальта.

Существуют следующие мировые бренды стеклопластиковой арматуры, производимые в ряде стран: Schӧck, Dextra, Aslan, V-rod, DACOT, TUF-Bar, ATP-FRP Italy, FRP-Composites.

В России применение композитной арматуры с каждым годом увеличивается. Появляются крупные проектные и строительные компании, массово использующие в строительстве композитную арматуру. Этому способствует появление нормативных документов: ГОСТ 31938-2012, СНиП 52-01-2003, СП.

ПКА и АНК-С применяется в армогрунте, габионах, в креплении горных выработок стеклопластиковыми анкерами, крепление грунта по трассе проходки тоннелей, в буроинъекционных анкерных микросваях с тягой из стальной или неметаллической композитной арматуры, закрепляемой в скважине путём инъекции цементного раствора.

Стеклопластиковая арматура рекомендована для применения в качестве рабочей арматуры в бетонных конструкциях, используемых в районах с сейсмичностью 7-9 баллов.

Для несущих элементов погружных и буроинъекционных нагелей возможно применение АНК взамен следующих видов стальной арматуры: — горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса АIII (A 400), AIV (A 600), AV (A 800) по ГОСТ 5781; — термомеханически упрочненная арматурная сталь периодического профиля класса Ат400с, Ат500с, Ат600, Ат600с, Ат800 по ГОСТ 10884; — сталь арматурная винтового профиля по ТУ-14-2-686-86, ТУ-14-1-5492-2004.

АНК может быть использована для укрепления грунтового основания под различными строительными конструкциями, в т.ч. под водопропускными сооружениями, заложенными в теле насыпей различного назначения.

Характеристики композитной арматуры

Характеристики Металлическая арматура класса А-III (А400) ГОСТ 5781-82 Неметаллическая композитная арматура (АСП — стеклопластиковая, АБП — базальтопластиковая)

ГОСТ 31938-2012

Материал Сталь 35ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс АСП — стеклянные волокна диаметром 13-16 микрон связанные полимером;

АБП — базальтовые волокна диаметром 10-16 микрон связанные полимером

Удельный вес По строительным нормам Легче металлической арматуры
Временное сопротивление при растяжении, МПа 390 600-1200 — АСП (с увеличением диаметра временное сопротивление растяжению уменьшается, например АСП8-1200, АСП16-900, АСП20-700)

700—1300 — АБП

Модуль упругости, МПа 200 000 45 000-АСП

60 000-АБП

Относительное удлинение, % 0,195 2,2-АСП и АБП
Характер поведения под нагрузкой (зависимость «напряжение-деформация») Кривая линия с площадкой текучести под нагрузкой Прямая линия с упруголинейной зависимостью под нагрузкой до разрушения
Коэффициент линейного расширения αх×10-6°C-1 13-15 9-12
Плотность, т/м³ 7,85 1,9-АСП и АБП
Коррозионная стойкость к агрессивным средам Разрушается с выделением продуктов коррозии Нержавеющий материал первой группы химической стойкости
Теплопроводность Теплопроводна Нетеплопроводна
Электропроводность Электропроводна Неэлектропроводна — диэлектрик
Выпускаемые профили 6-80 Россия: 4-20. Иностранные поставщики 6-40
Длина Стержни длиной 6-12 м (унифицированный размер — в связи с требованием перевозки) Любая длина по требованию заказчика
Экологичность Экологична Экологична — не выделяет вредных и токсичных веществ
Долговечность По строительным нормам Прогнозируемая долговечность не менее 80 лет
Замена арматуры по физико-механическим свойствам (кроме величины удлинения под нагрузкой)
  • 5Вр-1 проволока
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • АСП-4, АБП-4
  • АСП-6, АБП-6
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-8, АБП-8
  • АСП-10, АБП-10
  • АСП-12, АБП-12
Замена арматуры по величине удлинения под нагрузкой (одинаковое удлинение под одинаковой нагрузкой, в пределах упругой деформации стальной арматуры)
  • 6А-III
  • 8А-III
  • 10А-III
  • 12А-III
  • 14А-III
  • 16А-III
  • АСП-12
  • АСП-16
  • АСП-20

> См. также

  • Композитные гибкие связи
  • Стеклопластик
  • Арматура

Арматурные прутья из углепластика

Из всех видов композитной арматуры углепластиковая является самой прочной и дорогостоящей, ее применение должно быть экономически обоснованным. Материал представляет собой прутья диаметром от 4 до 32 мм длиной до 12 м, с целью повышения адгезии они имеют ребристую или покрытую песком поверхности. В основном используются в качестве альтернативы или усиления металлической арматуры в фундаментах, стяжках и ЖБИ, но в ряде случаев они незаменимы.

  1. Классификация и описание
  2. Область применения углепластика
  3. Список преимуществ и недостатков
  4. Правила вязки стержней
  5. Мнения застройщиков

Разновидности, характеристики и особенности

Общие технические условия регламентированы ГОСТ 31938-2012. В зависимости от материала стержней выделяют следующие виды неметаллической арматуры:

  • Стеклопластиковая, из склеенных в пруток полимерных волокон с накрученной поверх стеклянной нитью. Реализуется в кольцах и бухтах, из всех композитных типов арматуры имеет самую низкую прочность и термоустойчивость.
  • Базальтопластиковая арматура – на основе нитей из расплавов твердых пород: базальта или габбро-диабаза.
  • Углеродные прутья, получаемые путем пропитки синтетическими смолами термически разложенных полиакрилонитрильных или гидратцеллюлозных волокон и протяжкой их через высокопрочные формы.

Характеристики последней разновидности говорят сами за себя:

  • Высокая прочность на разрыв – от 2000 до 3000 МПа, что позволяет использовать при заливке фундаментов и изготовлении ЖБИ прутьев с меньшим диаметром.
  • Удельный вес – не более 1600 кг/м3.
  • Модуль упругости в пределах 350 ГПа, в этом плане углепластиковая арматура в 7 раз лучше обычной стекловолоконной.
  • Огнестойкость – до 600 °C.
  • Коэффициент теплопроводности – 0,55-1 Вт/м·°С.
  • Материал химически инертен и обладает абсолютной коррозионной стойкостью.

Сфера применения

Композитная арматура востребована в жилищно-гражданском, промышленном, горнодобывающем и дорожном строительстве. Высокая прочность и антикоррозийная устойчивость делают ее незаменимой при возведении объектов, подверженных частым влажностным нагрузкам или эксплуатируемым в воде. К таким относят подтапливаемые фундаменты, колодцы, септики, ж/б емкости, очистные сооружения, системы канализации, мелиорации и водоотвода, мосты, опоры, объекты береговой линии, в том числе морские. Допускается использование этой арматуры при изготовлении предварительно напряженных ЖБИ.

В частной сфере потребность в углепластиковых прутьях возникает при заложении фундаментов ниже нулевой отметки грунта, строительстве домов с подвалами. Практика показывает, что основания и объекты, армированные таким прутьями, хорошо выдерживают вибрационные нагрузки. К альтернативным вариантам относят усиление металлических каркасов и аналогичных поддерживающих конструкций. Имея более низкий коэффициент теплопроводности в сравнении со сталью, композиты применяются с целью армирования кладки из пено- или газоблоков и других легких марок бетона.

Плюсы и минусы

К достоинствам этой разновидности относят:

  • Химическую инертность, стойкость к коррозии, агрессивным средам и биологическим воздействиям.
  • Низкий вес и снижение трудозатрат при доставке и вязке армоконстуркций.
  • Высокую прочность основы, углеродные волокна выдерживают нагрузки на разрыв в 2-3 раза лучше стали.
  • Близкий к бетону коэффициент теплового расширения и низкую теплопроводность. Это исключает риск образования трещин и мостиков холода при заливке единых монолитов или армировании кладки из строительных блоков.
  • Хорошие диэлектрические свойства, материал беспрепятственно пропускает радиоволны и не меняет свои показатели под влиянием э/м излучения.
  • Долговечность, заявленный производителями срок службы составляет 75 лет, отзывы потребителей подтверждают неизменность форм, внешнего вида и прочности в процессе эксплуатации.

К эксплуатационным недостаткам арматуры из углепластика относят отсутствие возможности изгиба непосредственно на стройплощадке (читайте о том, как гнуть металлическую арматуру), снижение прочностных характеристик при растрескивании и потерю полезных свойств при нагреве (в отличие от полностью соответствующей пожарным нормам стали композиты в лучшем случае являются самозатухающими). Изогнутые формы производят исключительно в заводских условиях, что приводит к потребности в точной схеме армирования и ее строгого выполнения. Эта разновидность обходится дорого, число ее изготовителей ограничено, по отзывам на рынке встречается много подделок с низкой прочностью.

Технология вязки

Соединение композитных прутьев осуществляется внахлест, с шагом ячеек сетки или соседних рядов в пределах 25 см. Проведение сварки в данном случае крайне затруднительно, на больших площадках могут использоваться специальные накладки, но чаще всего фиксацию проводят с помощью вязальной проволоки или пластиковых хомутов. В процессе вязки отслеживается ровность вертикальных рядов и надежность закрепления углов, особенно это актуально при бетонировании заглубленных фундаментов. Низкий вес углепластика с одной стороны облегчает работы, с другой – делает каркас менее устойчивым к смещению при заливке строительного раствора.

С целью упрощения процесса все инструменты и крепежи подготавливают заранее. Для надежной фиксации прутьев с сечением в пределах 16 мм потребуется около 20 см мягкой проволоки, вязка узлов может быть любой: угловой, двурядной, крестовой. Собранный каркас нуждается в выравнивании и надежной основе, по аналогии с металлическим его устанавливают на специальные пластиковые опоры.

Отзывы о материале

«Использовал композитные арматурные прутья при заливке ленточного основания на подтапливаемой местности, вложения были значительные, сэкономить удалось только на доставке и вязке. Результатом остался доволен: фундамент второй год стоит без смещения и подвижек. Недостатков не заметил, но обратил внимание, что по ходу заливки каркас следует придерживать, он получился в разы легче металлического».

Владимир, Нижний Новгород.

«При бетонировании фундаментов имел дело с разными видами арматуры, в том числе с композитной. Считаю ее главным недостатком хрупкость, работа с прутьями требует осторожности, особенно в момент выгрузки. Они не гнутся, но в этом нет необходимости, хомуты хорошо держат стыки, каркас получается прочный и легкий. К однозначным плюсам отношу инертность и коррозийную устойчивость».

Роман, Ростов.

«Решил купить углепластиковую арматуру с целью укрепления заглубленной плиты, сетку вязал со стандартным шагом 25×25 см с помощью проволоки. За исключения высокой цены минусов у материала не заметил, начитавшись отзывов, ожидал, что часть прутьев разобьется, но в итоге на момент соединения все они были целые».

Александр, Москва.

«Считаю арматуру из углепластика для частного строительства неоправданной, при сильном риске коррозии или необходимости облегчения конструкции лучше купить более дешевые стекловолоконные или базальтовые прутья, а углерод ввести в раствор в виде фибры. По моему опыту это поможет сэкономить на каркасе до 40 %, а в прочности фундамент или стяжка только выиграет. Гнуть композиты нельзя в любом случае, в бухту скатываются исключительно тонкие, поэтому для усиления углов советую комбинировать углепластик или стекловолокно с металлом».

Сергей, Воронеж.

Добавить отзыв

Стоимость материала

Тип арматурных прутьев, производитель Диаметр, мм Цена за 1 п.м., рубли
FibARM Rebar, ХК «Композит» С финишным песочным покрытием или навивкой 4 165
6 265
8 570
10 760
12 1070

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Так называемая композитная арматура – это стержень из стеклопластика, вокруг которого намотана углепластиковая нить, служащая не только для усиления конструкции такого изделия, но и для обеспечения его надежного сцепления с бетонным раствором. У арматуры данного типа есть как плюсы, так и минусы, и к ее использованию следует подходить очень взвешенно.

Элементами для фиксации углепластиковых арматурных прутков между собой служат пластиковые хомуты. Удобно, что для соединения элементов такой арматуры не требуется использование сварки, что, несомненно, является большим плюсом.

Скрепление стеклопластиковой арматуры с помощью фиксаторов и хомутов

Оценивая целесообразность использования стеклопластиковой арматуры, необходимо рассмотреть все плюсы и минусы ее применения в отдельных ситуациях. Такой подход позволит обеспечить высокую эффективность этого материала как средства укрепления строительных конструкций различного назначения.

Если не учитывать характеристики стеклопластиковой арматуры и не сопоставлять их с параметрами аналогичных изделий, изготовленных из металла, можно нанести серьезный вред будущей строительной конструкции или элементам отделки. Именно поэтому прежде чем приступать к выбору элементов для армирования конструкций из бетона, следует разобраться, в каких случаях применение тех или иных изделий является более целесообразным.

Физико-механические свойства композитной арматуры различных типов

Основные преимущества

Среди преимуществ, которыми отличается углепластиковая арматура, стоит выделить следующие.

  • Важным преимуществом стеклопластиковой арматуры является ее небольшой удельный вес, что дает возможность использовать ее для армирования легких конструкций из ячеистого бетона и некоторых других строительных материалов. Это позволяет значительно снизить вес конструкций, которые армируются с ее помощью. Между тем вес обычной бетонной конструкции при использовании стеклопластиковой арматуры снизится незначительно, так как сам строительный материал обладает внушительной массой.
  • Низкая теплопроводность также относится к преимуществам стеклопластиковой арматуры. При использовании такой арматуры в бетонных конструкциях не образуется мостиков холода (чего нельзя сказать об армирующих элементах из металла), что значительно улучшает их теплоизоляционные параметры.
  • Высокая гибкость стеклопластиковой арматуры позволяет отгружать ее заказчику в бухтах, а не нарезанной отдельными прутками. Благодаря компактной форме упаковки транспортировать такую арматуру значительно проще, для чего можно использовать багажник любого легкового автомобиля, а это серьезно сокращает расходы на доставку материала к месту выполнения строительных работ. Использование армирующих элементов, которые отгружаются не нарезанными прутками, а в бухтах, позволяет также снизить расходы материала за счет уменьшения количества нахлестов. Это положительным образом сказывается как на прочностных характеристиках будущей бетонной конструкции, так и на ее стоимости, что особенно важно при выполнении строительных работ.
  • Достаточно спорным считается такое преимущество стеклопластиковой арматуры, как ее долговечность внутри бетонной конструкции. Арматура из металла, находясь в изолированном состоянии, также не подвергается негативному влиянию внешних факторов, что обеспечивает долговечность ее использования.
  • Углепластиковая арматура – это диэлектрический материал, что является преимуществом изделий из данного материала. Проводящая электрический ток металлическая арматура больше подвержена коррозии, что негативным образом сказывается на ее долговечности.
  • По сравнению с армирующими элементами из металла, стеклопластиковые изделия не подвержены воздействию химически активных сред. Такое преимущество стеклопластиковой арматуры особенно актуально в случаях возведения строений в зимнее время, когда в бетон добавляются различные солевые растворы, ускоряющие процесс застывания.
  • Являясь диэлектриком, углепластиковая арматура не создает радиопомех внутри здания, в отличие от металлических прутков. Такое преимущество важно тогда, когда в бетонной конструкции имеется много армирующих элементов. В противном случае использование композитной арматуры не станет минусом, но будет не столь актуально.

Главные достоинства композитной арматуры

Имеются у стеклопластиковой арматуры и недостатки, о которых также следует знать ее потенциальным потребителям.

Главные недостатки

Недостатки стеклопластиковой арматуры связаны со следующими ее характеристиками.

  • К минусам стеклопластиковой арматуры относится, в частности, то, что она не выдерживает воздействия высоких температур. В то же время сложно представить ситуацию, когда арматурный каркас, находящийся внутри бетона, может быть нагрет до температуры 200 градусов.
  • Достаточно высокая стоимость – это условный недостаток, если учитывать тот факт, что для армирования бетонных конструкций можно использовать стеклопластиковую арматуру меньшего диаметра в сравнении с изделиями из металла.
  • Арматура из углепластика плохо гнется. Этот недостаток ограничивает ее использование при создании укрепляющих каркасов для бетонных конструкций. Между тем выполнить гнутые участки арматурного каркаса можно и из стальных элементов, а затем нарастить их при помощи стеклопластиковых прутков.
  • Арматура, изготовленная из стеклопластика, плохо выдерживает нагрузки на излом, что очень критично для бетонных конструкций. Соответственно, их усиливающий каркас должен успешно выдерживать такие нагрузки, чем не может похвастаться арматура, выполненная из композитных материалов.
  • В отличие от металлического арматурного каркаса, стеклопластиковые изделия обладают меньшей жесткостью. Из-за этого недостатка они плохо переносят вибрационные нагрузки, возникающие при их заливке с помощью автомобильного миксера. При использовании такой техники арматурный каркас подвергается значительным механическим нагрузкам, которые могут вызвать его поломку и нарушение пространственного положения его элементов, поэтому к жесткости подобных бетонных конструкций предъявляются достаточно высокие требования.

Разрыв арматуры в следствии недостаточного связующего в структуре стержня

Рассматривая преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры, сложно сказать, насколько она лучше или хуже изготовленной из металла. В любом случае к выбору этого материала следует подходить очень обоснованно, используя его для решения тех задач, для которых он действительно предназначен.

Сферы применения стеклопластиковой арматуры

Арматура, изготовленная из композитных материалов, правила укладки которой несложно изучить по соответствующим видео, используется и в капитальном, и в частном строительстве. Поскольку капитальное строительство осуществляется силами квалифицированных специалистов, которые хорошо знакомы с нюансами и недостатками применения тех или иных строительных материалов, остановимся на особенностях использования такого материала при возведении частных малоэтажных строений.

Сферы использования композитной арматуры

  • Арматура, изготовленная из композитных материалов, успешно используется для укрепления фундаментных конструкций следующих типов: ленточных, высота которых больше, чем глубина промерзания почвы, и плитных. Применение арматуры из углепластика для укрепления фундаментов целесообразно лишь в тех случаях, когда строение возводится на хорошем грунте, где бетонные основания не будут подвергаться нагрузкам на излом, которые стеклопластиковые элементы могут просто не выдержать.
  • При помощи стеклопластиковой арматуры укрепляют стены, кладка которых выполняется из кирпича, газосиликатных и других блоков. Следует отметить, что в качестве связующего элемента стен композитная арматура очень популярна среди частных застройщиков, которые используют ее не только для укрепления кладки несущих конструкций, но и для обеспечения их связки с облицовочными перегородками.
  • Этот материал активно используется и для связки элементов многослойных панелей. Структура последних включает в себя слой утеплителя и бетонные элементы, которые и связываются между собой при помощи стеклопластиковой арматуры.
  • Благодаря тому, что арматура рассматриваемого типа лишена такого недостатка, как подверженность коррозии, ее часто используют для укрепления различных гидротехнических сооружений (к примеру, плотин и бассейнов).
  • В тех случаях, когда необходимо эффективно увеличить жесткость клееных деревянных балок, их также укрепляют при помощи стеклопластиковой арматуры.
  • Используется этот материал и в дорожном строительстве: с его помощью укрепляют слой асфальтового полотна, который подвергается повышенным нагрузкам в процессе своей эксплуатации.

Резюмируя все вышесказанное, следует отметить, что применять стеклопластиковую арматуру можно достаточно эффективно, если учитывать ее недостатки и связанные с ними ограничения, которые оговариваются производителем.

Способна ли арматура из стеклопластика заменить аналоги из металла

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из композитных материалов, является достаточно новым материалом на строительном рынке, уже можно найти множество рекомендаций (и даже видео) по ее применению. Учитывая данные рекомендации, можно сделать вывод о том, что применять стеклопластиковую арматуру лучше всего для укрепления стен, возводимых из кирпича и строительных блоков, а также для связи несущих стен с межкомнатными перегородками.

Усиление стен из газосиликатных блоков 4-миллиметровой композитной арматурой

Преимуществами использования такой арматуры является то, что она не подвержена коррозии, а также что она не создает мостиков холода, как это происходит с армирующими прутками из металла. Использование такой арматуры для укрепления фундаментных конструкций обосновано в тех случаях, когда возводится не слишком тяжелая постройка и строительство осуществляется на грунте, отличающемся высокой устойчивостью.

В любом случае успешность использования этого нового строительного материала пока не подтверждена длительной практикой, поэтому, применяя его, любой застройщик действует на свой страх и риск. Специалисты, имеющие большой опыт в строительстве, рекомендуют для конструкций, к которым предъявляются высокие требования по надежности, устойчивости и долговечности, использовать все же армирующие каркасы, изготовленные из традиционных металлических элементов.

Структура композитных материалов

По структуре композиты делятся на несколько основных классов: волокнистые, слоистые, дисперсноупрочненные, упрочненные частицами и нанокомпозиты. Волокнистые композиты армированы волокнами или нитевидными кристаллами — кирпичи с соломой и папье-маше можно отнести как раз к этому классу композитов. Уже небольшое содержание наполнителя в композитах такого типа приводит к появлению качественно новых механических свойств материала. Широко варьировать свойства материала позволяет также изменение ориентации размера и концентрации волокон. Кроме того, армирование волокнами придаёт материалу анизотропию свойств (различие свойств в разных направлениях), а за счёт добавки волокон проводников можно придать материалу электропроводность вдоль заданной оси.

В слоистых композиционных материалах матрица и наполнитель расположены слоями, как, например, в особо прочном стекле, армированном несколькими слоями полимерных плёнок.

Микроструктура остальных классов композиционных материалов характеризуется тем, что матрицу наполняют частицами армирующего вещества, а различаются они размерами частиц. В композитах, упрочнённых частицами, их размер больше 1 мкм, а содержание составляет 20—25 % (по объёму), тогда как дисперсноупрочненные композиты включают в себя от 1 до 15 % (по объёму) частиц размером от 0,01 до 0,1 мкм. Размеры частиц, входящих в состав нанокомпозитов — нового класса композиционных материалов — ещё меньше и составляют 10—100 нм.

Полимерные композитные материалы (ПКМ)

Композиты, в которых матрицей служит полимерный материал, являются одним из самых многочисленных и разнообразных видов материалов. Их применение в различных областях даёт значительный экономический эффект. Например, использование ПКМ при производстве космической и авиационной техники позволяет сэкономить от 5 до 30 % веса летательного аппарата. А снижение веса, например, искусственного спутника на околоземной орбите на 1 кг приводит к экономии 1000$. В качестве наполнителей ПКМ используется множество различных веществ.

А) Стеклопластики — полимерные композиционные материалы, армированные стеклянными волокнами, которые формируют из расплавленного неорганического стекла. В качестве матрицы чаще всего применяют как термореактивные синтетические смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные и т. д.), так и термопластичные полимеры (полиамиды, полиэтилен, полистирол и т. д.). Эти материалы обладают достаточно высокой прочностью, низкой теплопроводностью, высокими электроизоляционными свойствами, кроме того, они прозрачны для радиоволн. Использование стеклопластиков началось в конце Второй мировой войны для изготовления антенных обтекателей — куполообразных конструкций, в которых размещается антенна локатора. В первых армированных стеклопластиках количество волокон было небольшим, волокно вводилось, главным образом, чтобы нейтрализовать грубые дефекты хрупкой матрицы. Однако со временем назначение матрицы изменилось — она стала служить только для склеивания прочных волокон между собой, содержание волокон во многих стеклопластиках достигает 80 % по массе. Слоистый материал, в котором в качестве наполнителя применяется ткань, плетенная из стеклянных волокон, называется стеклотекстолитом.

Стеклопластики — достаточно дешёвые материалы, их широко используют в строительстве, судостроении, радиоэлектронике, производстве бытовых предметов, спортивного инвентаря, оконных рам для современных стеклопакетов и т. п.

Б) Углепластики — наполнителем в этих полимерных композитах служат углеродные волокна. Углеродные волокна получают из синтетических и природных волокон на основе целлюлозы, сополимеров акрилонитрила, нефтяных и каменноугольных пеков и т. д. Термическая обработка волокна проводится, как правило, в три этапа (окисление — 220° С, карбонизация — 1000—1500° С и графитизация — 1800—3000° С) и приводит к образованию волокон, характеризующихся высоким содержанием (до 99,5 % по массе) углерода. В зависимости от режима обработки и исходного сырья полученное углеволокно имеет различную структуру. Для изготовления углепластиков используются те же матрицы, что и для стеклопластиков — чаще всего — термореактивные и термопластичные полимеры. Основными преимуществами углепластиков по сравнению со стеклопластиками является их низкая плотность и более высокий модуль упругости, углепластики — очень лёгкие и, в то же время, прочные материалы. Углеродные волокна и углепластики имеют практически нулевой коэффициент линейного расширения. Все углепластики хорошо проводят электричество, чёрного цвета, что несколько ограничивает области их применения. Углепластики используются в авиации, ракетостроении, машиностроении, производстве космической техники, медтехники, протезов, при изготовлении лёгких велосипедов и другого спортивного инвентаря.

На основе углеродных волокон и углеродной матрицы создают композитные углеграфитовые материалы — наиболее термостойкие композитные материалы (углеуглепластики), способные долго выдерживать в инертных или восстановительных средах температуры до 3000° С. Существует несколько способов производства подобных материалов. По одному из них углеродные волокна пропитывают фенолформальдегидной смолой, подвергая затем действию высоких температур (2000° С), при этом происходит пиролиз органических веществ и образуется углерод. Чтобы материал был менее пористым и более плотным, операцию повторяют несколько раз. Другой способ получения углеродного материала состоит в прокаливании обычного графита при высоких температурах в атмосфере метана. Мелкодисперсный углерод, образующийся при пиролизе метана, закрывает все поры в структуре графита. Плотность такого материала увеличивается по сравнению с плотностью графита в полтора раза. Из углеуглепластиков делают высокотемпературные узлы ракетной техники и скоростных самолётов, тормозные колодки и диски для скоростных самолётов и многоразовых космических кораблей, электротермическое оборудование.

В) Боропластики — композитные материалы, содержащие в качестве наполнителя борные волокна, внедрённые в термореактивную полимерную матрицу, при этом волокна могут быть как в виде мононитей, так и в виде жгутов, оплетённых вспомогательной стеклянной нитью или лентой, в которых борные нити переплетены с другими нитями. Благодаря большой твёрдости нитей, получающийся материал обладает высокими механическими свойствами (борные волокна имеют наибольшую прочность при сжатии по сравнению с волокнами из других материалов) и большой стойкостью к агрессивным условиям, но высокая хрупкость материала затрудняет их обработку и накладывает ограничения на форму изделий из боропластиков. Кроме того, стоимость борных волокон очень высока (порядка 400 $/кг) в связи с особенностями технологии их получения (бор осаждают из хлорида на вольфрамовую подложку, стоимость которой может достигать до 30 % стоимости волокна). Термические свойства боропластиков определяются термостойкостью матрицы, поэтому рабочие температуры, как правило, невелики.

Применение боропластиков ограничивается высокой стоимостью производства борных волокон, поэтому они используются главным образом в авиационной и космической технике в деталях, подвергающихся длительным нагрузкам в условиях агрессивной среды.

Г) Органопластики — композиты, в которых наполнителями служат органические синтетические, реже — природные и искусственные волокна в виде жгутов, нитей, тканей, бумаги и т. д. В термореактивных органопластиках матрицей служат, как правило, эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы, а также полиимиды. Материал содержит 40—70 % наполнителя. Содержание наполнителя в органопластиках на основе термопластичных полимеров — полиэтилена, ПВХ, полиуретана и т. п. — варьируется в значительно больших пределах — от 2 до 70 %. Органопластики обладают низкой плотностью, они легче стекло- и углепластиков, относительно высокой прочностью при растяжении; высоким сопротивлением удару и динамическим нагрузкам, но, в то же время, низкой прочностью при сжатии и изгибе.

Важную роль в улучшении механических характеристик органопластика играет степень ориентация макромолекул наполнителя. Макромолекулы жесткоцепных полимеров, таких, как полипарафенилтерефталамид (кевлар) в основном ориентированы в направлении оси полотна и поэтому обладают высокой прочностью при растяжении вдоль волокон. Из материалов, армированных кевларом, изготавливают пулезащитные бронежилеты.

Органопластики находят широкое применение в авто-, судо-, машиностроении, авиа- и космической технике, радиоэлектронике, химическом машиностроении, производстве спортивного инвентаря и т. д.

Д) Полимеры, наполненные порошками. Известно более 10000 марок наполненных полимеров. Наполнители используются как для снижения стоимости материала, так и для придания ему специальных свойств. Впервые наполненный полимер начал производить доктор Бейкеленд (Leo H.Baekeland, США), открывший в начале 20 в. способ синтеза фенолформальдегидной (бакелитовой) смолы. Сама по себе эта смола — вещество хрупкое, обладающее невысокой прочностью. Бейкеленд обнаружил, что добавка волокон, в частности, древесной муки к смоле до её затвердевания, увеличивает её прочность. Созданный им материал — бакелит — приобрёл большую популярность. Технология его приготовления проста: смесь частично отвержденного полимера и наполнителя — пресс-порошок — под давлением необратимо затвердевает в форме. Первое серийное изделие произведено по данной технологии в 1916, это — ручка переключателя скоростей автомобиля «Роллс-Ройс». Наполненные термореактивные полимеры широко используются по сей день.

Сейчас применяются разнообразные наполнители так термореактивных, так и термопластичных полимеров. Карбонат кальция и каолин (белая глина) дёшевы, запасы их практически не ограничены, белый цвет даёт возможность окрашивать материал. Применяют для изготовления жёстких и эластичных поливинилхлоридных материалов для производства труб, электроизоляции, облицовочных плиток и т. д., полиэфирных стеклопластиков, наполнения полиэтилена и полипропилена. Добавление талька в полипропилен существенно увеличивает модуль упругости и теплостойкость данного полимера. Сажа больше всего используется в качестве наполнителя резин, но вводится и в полиэтилен, полипропилен, полистирол и т. п. По-прежнему широко применяют органические наполнители — древесную муку, молотую скорлупу орехов, растительные и синтетические волокна. Для создания биоразлагающихся композитов в качество наполнителя используют крахмал.

Е) Текстолиты — слоистые пластики, армированные тканями из различных волокон. Технология получения текстолитов была разработана в 1920-х на основе фенолформальдегидной смолы. Полотна ткани пропитывали смолой, затем прессовали при повышенной температуре, получая текстолитовые пластины. Роль одного из первых применений текстолитов — покрытия для кухонных столов — трудно переоценить.

Основные принципы получения текстолитов сохранились, но сейчас из них формуют не только пластины, но и фигурные изделия. И, конечно, расширился круг исходных материалов. Связующими в текстолитах является широкий круг термореактивных и термопластичных полимеров, иногда даже применяются и неорганические связующие — на основе силикатов и фосфатов. В качестве наполнителя используются ткани из самых разнообразных волокон — хлопковых, синтетических, стеклянных, углеродных, асбестовых, базальтовых и т. д. Соответственно разнообразны свойства и применение текстолитов.

Композитные материалы с металлической матрицей

При создании композитов на основе металлов в качестве матрицы применяют алюминий, магний, никель, медь и т. д. Наполнителем служат или высокопрочные волокна, или тугоплавкие, не растворяющиеся в основном металле частицы различной дисперсности.

Свойства дисперсноупрочненных металлических композитов изотропны -одинаковы во всех направлениях. Добавление 5-10 % армирующих наполнителей (тугоплавких оксидов, нитридов, боридов, карбидов) приводит к повышению сопротивляемости матрицы нагрузкам. Эффект увеличения прочности сравнительно невелик, однако ценно увеличение жаропрочности композита по сравнению с исходной матрицей. Так, введение в жаропрочный хромоникелевый сплав тонкодисперсных порошков оксида тория или оксида циркония позволяет увеличить температуру, при которой изделия из этого сплава способны к длительной работе, с 1000° С до 1200° С. Дисперсноупрочненные металлические композиты получают, вводя порошок наполнителя в расплавленный металл, или методами порошковой металлургии.

Армирование металлов волокнами, нитевидными кристаллами, проволокой значительно повышает как прочность, так и жаростойкость металла. Например, сплавы алюминия, армированные волокнами бора, можно эксплуатировать при температурах до 450—500° С, вместо 250—300° С. Применяют оксидные, боридные, карбидные, нитридные металлические наполнители, углеродные волокна. Керамические и оксидные волокна из-за своей хрупкости не допускают пластическую деформацию материала, что создаёт значительные технологические трудности при изготовлении изделий, тогда как использование более пластичных металлических наполнителей позволяет переформование. Получают такие композиты пропитыванием пучков волокон расплавами металлов, электроосаждением, смешением с порошком металла и последующим спеканием и т. д.

В 1970-х появились первые материалы, армированные нитевидными монокристаллами («усами»). Нитевидные кристаллы получают, протягивая расплав через фильеры. Используются «усы» оксида алюминия, оксида бериллия, карбидов бора и кремния, нитридов алюминия и кремния и т. д. длиной 0,3-15 мм и диаметром 1-30 мкм. Армирование «усами» позволяет значительно увеличить прочность материала и повысить его жаростойкость. Например, предел текучести композита из серебра, содержащего 24 % «усов» оксида алюминия, в 30 раз превышает предел текучести серебра и в 2 раза — других композиционных материалов на основе серебра. Армирование «усами» оксида алюминия материалов на основе вольфрама и молибдена вдвое увеличило их прочность при температуре 1650° С, что позволяет использовать эти материалы для изготовления сопел ракет.

Композитные материалы на основе керамики

Армирование керамических материалов волокнами, а также металлическими и керамическими дисперсными частицами позволяет получать высокопрочные композиты, однако, ассортимент волокон, пригодных для армирования керамики, ограничен свойствами исходного материала. Часто используют металлические волокна. Сопротивление растяжению растёт незначительно, но зато повышается сопротивление тепловым ударам — материал меньше растрескивается при нагревании, но возможны случаи, когда прочность материала падает. Это зависит от соотношения коэффициентов термического расширения матрицы и наполнителя.

Армирование керамики дисперсными металлическими частицами приводит к новым материалам (керметам) с повышенной стойкостью, устойчивостью относительно тепловых ударов, с повышенной теплопроводностью. Из высокотемпературных керметов делают детали для газовых турбин, арматуру электропечей, детали для ракетной и реактивной техники. Твёрдые износостойкие керметы используют для изготовления режущих инструментов и деталей. Кроме того, керметы применяют в специальных областях техники — это тепловыделяющие элементы атомных реакторов на основе оксида урана, фрикционные материалы для тормозных устройств и т. д.

Керамические композитные материалы получают методами горячего прессования (таблетирование с последующим спеканием под давлением) или методом шликерного литья (волокна заливаются суспензией матричного материала, которая после сушки также подвергается спеканию).

  • Композитная арматура
  • Гибридный материал

Литература

  • Кербер М. Л., Полимерные композиционные материалы. Структура. Свойства. Технологии. — СПб.: Профессия, 2008. — 560 с.
  • Васильев В. В., Механика конструкций из композиционных материалов. — М.: Машиностроение, 1988. — 272 с.
  • Карпинос Д. М., Композиционные материалы. Справочник. — Киев, Наукова думка
  • СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования.
  • Техническое заключение по результатам лабораторных испытаний арматурных выпусков из стеклопластика, установленных в монолитный бетон, на действие продольных относительно оси выпуска усилий // Tekhnicheskoe zaklyuchenie po rezul’tatam laboratornyh ispytaniy armaturnyh vypuskov iz stekloplastika, ustanovlennyh v monolitnyy beton, na deystvie prodol’nyh otnositel’no osi vypuska usiliy
  • Высокопрочные системы усиления ITECWRAP/ITECRESIN. Екатеринбург: ООО НИИ Высокопрочные системы усиления ИНТЕР/ТЭК, 2010. 69 с. // Vysokoprochnye sistemy usileniya ITECWRAP/ITECRESIN. Yekaterinburg: OOO NII Vysokoprochnye sistemy usileniya INTER/TEK, 2010. 69.
  • Коршунов, Я. Бурейская ГЭС: сверхпроектные работы/ Я. Коршунов // Газета «Вестник РусГидро».№ 4 — 2014. С.8. // Korshunov, Ya. Bureyskaya GES: sverhproektnye raboty/Ya. Korshunov//Gazeta «Vestnik RusGidro» #4-2014. P.8
  • Усиление железобетонных конструкций (Пособие П 1-98 к СНиП 2.03.01-84*). Минск, 1998. // Usilenie zhelezobetonnyh konstrukciy (Posobie P 1-98 k SNiP 2.03.01-84*). Minsk, 1998.
  • Хозин В. Г., Пискунов А. А., Гиздатуллин А. Р., Куклин А. Н.//Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном / Известия КГАСУ № 1(23) — 2013. С.1-8
  • Хозин В. Г., Пискунов А. А., Гиздатуллин А. Р., Куклин А. Н.//Сцепление полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном / Известия КГАСУ № 1(23) — 2013. С. 1-9
Композиционный материал на Викискладе
  • Журнал Механика композиционных материалов и конструкций
  • «Композиты из наукограда» Телесюжет
  • «Технология чёрного крыла» Телесюжет

15 способов применения стеклопластиковой арматуры в строительстве

В данной статье разберем и подробно опишем 15 способов как и где наиболее часто применяют стеклопластиковую композитную арматуру.

1. Фундаментные плиты

Технология армирования фундаментных плит при малоэтажном сторительстве не выше трех этажей с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру гарантированно приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической. Принцип армирования фундаментых плит стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется шлифовальной машинкой — «болгаркой».

2. Ленточные фундаменты

Армирование ленточного фундамента с применением стеклопластиковой арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Таблица равноправной замены металлической арматуры на композитную стеклопластиковую арматуру

Металлическая класса А-III (A400C) Арматура композитная полимерная стеклопластиковая ОЗКМ (АКС)
6 А-III 4 АКС
8 А-III 5,5 АКС
10 А-III 6 АКС
12 А-III 8 АКС
14 А-III 10 АКС
16 А-III 12 АКС
18 А-III 14 АКС
20 А-III 16 АКС

Правильная равнопрочная замена металлической арматуры на стеклопластиковую позволит Вам получить экономическую выгоду до 45% (экономия в 2 раза).

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости увеличивать количество слоев армирования и количества хлыстов в одном слое.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры так же осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется «болгаркой».

3. Армирование промышленных бетонных полов

Армирование промышленных бетонных полов с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру при армировании промышленных бетонных полов так же приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической.

Принцып армирования стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется шлифовальной машинкой — «болгаркой».

4. Отмостки вокруг зданий

Отмостка — это полоса шириной от 0,6м до 1,2 м, которая примыкает к фундаменту или цоколю здания с уклоном.

Уклон отмостки должен быть не менее 1% (1 см на 1 м) и не более 10 % (10 см на 1м).

Отмостку вокруг здания рекомендуется возводить с использованием стеклопластиковой арматуры, так как главная задача отмостки — это отвод поверхностных дождевых и талых вод от стен и фундамента дома. Отмостка с применением стеклопластиковой арматуры прослужит в несколько раз дольше, так как у стеклопластиковой арматуры высокие антикоррозийные свойства, что препятствует возникновению трещин в бетоне.

5. Армопояс (сейсмопояс) между этажами кирпичных или блочных зданий

  

Применение стеклопластиковой композитной арматуры при армировании армопояса (сейсмопояса) между этажами кирпичных или блочных зданий за счет высоких прочностных характеристик повышает пространственную жесткость здания и защищает фундамент и стены от трещин, вызванных неравномерной осадкой и морозным пучением грунта.

6. Связующее для кирпичной кладки

Для увеличения прочности кирпичной кладки и соблюдении одинаковой толщины швов необходимо воспользоваться прутами из стеклопластиковой арматуры диаметрами Ф4 и Ф6, вместо металлической сетки.

Толщина диаметра арматуры зависит от толщины шва в кирпичной кладке.

Замена металлической кладочной сетки на пруты из стеклопластика позволит снизить затраты на армирующий материал более чем в 5 раз.

Так же применение стеклопластиковых прутов в кирпичной кладке позволит существенно сократить потери тепла, так как стеклопластиковая арматура плохо проводит тепло, в несколько раз хуже, чем металл.

7. Связующее для кладки стен из блоков/кирпича, для монолитных стен

Для увеличения прочности при кладки стен из блоков/кирпича, для монолитных стен и регулировании толщины швов рекомендуется использовать пруты из стеклопластика диаметрами Ф4, Ф6 и Ф8 вместо металлической сетки. Толщина диаметра арматуры зависит от толщины шва при кладке.
Замена металлической кладочной сетки на пруты из стеклопластика позволит снизить затраты на армирующий материал более чем в 5 раз.

Так же применение стеклопластиковых прутов позволит существенно сократить потери тепла, так как стеклопластиковая арматура плохо проводит тепло, в несколько раз хуже, чем металл.

8. Комбинирование с металлом в плитах перекрытий

Плиту перекрытия армируют в два слоя. Нагрузка на плиту перекрытия идет с верхней части вниз и распределяется относительно всей площади покрытия. Соответственно, основная рабочая арматура находиться в нижнем слое и испытывает большие нагрузки на растяжение. Верхний слой, в основном, получает нагрузки на сжатие.

В данном случае стеклопластиковую арматуру применяют комбинированно с металлической. Верхний слой необходимо выполнить из стеклопластиковой арматуры, нижний — из металлической.

В самой сетке стеклопластиковая композитная арматура должна иметь цельный вид без наличия разрывов. Если происходит армирование перекрытия с помощью стеклопластиковой арматуры Ф10, то необходимо выполнить нахлест в 400 мм. Все стыки арматуры следует располагать в шахматном порядке.

9. Гибкие связи

Гибкая связь используется для соединения внутренней стены через утеплитель (и воздушный слой) с облицовочной стеной в единое целое в системе трехслойных стен.

Композитные гибкие связи производство ООО «ОЗКМ» — это стержни, изготовленные из стеклопластика длиной от 200 до 600 мм с периодической рельефной поверхностью либо стержни с круглым сечением (зависит от проектного решения). Благодаря этому гибкие связи «ОЗКМ» обладают высокой адгезией с бетоном и дополнительной защитой от агрессивного воздействия щелочной среды бетона.

Гибкие связи применяются:

  • для кирпичной кладки (Ф 6 мм),
  • для утепления монолитных зданий (Ф 6 мм),
  • для блоков (Ф 4 мм),
  • для панельного домостроения (Ф 6 мм).

Нашем сайте вы можете подробнее узнать о композитных гибких связях и заказать их.

10. Ленточные фундаменты под заборы

Ленточные фундаменты предусматриваются для следующих типов ограждений: забор с кирпичными столбами, металлический кованый забор и забор из лесоматериала или профнастила с несущими металлическими стойками.

Армирование фундамента под забор с использованием стеклопластиковой арматуры очень выгодно. За счет высоких прочностных характеристик арматуры из стеклопластика и невысоких нагрузок, при армировании фундамента под забор чаще всего используется композитная арматура диаметрами Ф4 и Ф6.

Технология армирования ничем не отличается от технологии при использовании металлической арматуры, но значительно дешевле и быстрее по времени. Продольные пруты стеклопластиковой арматуры укладываются на дно вырытой траншеи на опоры высотой 4-7 см. Крайние прутья из стеклопластика должны отступать от стенок траншеи на 6-8 см.

Поперечная арматура и вертикальные стойки обычно вяжутся с шагом 400 мм.

Верхний ряд продольной арматуры крепится на стойки так, чтобы он был ниже верхнего уровня траншеи на 5-7 см. Затем выполняется укладка поперечной стеклопластиковой арматуры верхнего ряда.

11. Армирование чаши для бассейна (дна и стенок)

12. Дорожное строительство

Стеклопластиковая арматура получает отзывы строителей положительные ввиду ее универсальности, так как ее можно применять для усиления прочности дорожного полотна, опор, мостов.

13. Пешеходные бетонные дорожки

Для придания жесткости бетонной дорожки необходимо произвести армирование основания, хотя многие этим пренебрегают.
При армировании пешеходной дорожки стеклопластиковой арматурой толщину бетонного основания можно делать меньше, что приводит к существенной экономии по затратам на бетоне.

Так же использование арматуры из стеклопластика для армирования пешеходных дорожек защищает бетон от распадания на фрагменты.

14. Бетонные площадки для проезда и парковки автомобилей.

Перед началом армирования сверху под бетонную площадку на песчаную подушку засыпают слой щебня в 5 см и уплотняют его. Армирование стеклопластиковой арматуры усиливает бетонную структуру, поэтому при устройстве площадки под стоянку автомобиля без нее не обойтись.
Бетонирование площадки для проезда и парковки автомобиля осуществляют при помощи стеклопластиковой арматуры, которую нарезают прутьями необходимой длины. Рекомендуется использовать стеклопластиковую арматуру диаметровом Ф6.

Каркас из арматуры изготавливают непосредственно на месте укладки и не займет много времени. Стеклопластиковые прутья размещают крест-накрест и в точках стыковки перевязывают проволокой.

15. Армирование монолитных бетонов содержащих противоморозные добавки.

Стеклопластиковая арматура, в отличие от металла, устройчива к щелочной среде. Противоморозные добавки состоят из щелочи и солей, вызывающие коррозию у металла.

Применение стеклопластиковой арматуры при армировании монолитных бетонов содержащих противоморозные добавки увеличивает срок службы бетонного основания в несколько раз и препятствует возникновению трещин и защищает бетон от распадания на фрагменты.

Перейти к каталогу продукции

Арматура из композитных материалов — Дизайн интерьеров, фото журнал RemontGood.ru

Мифы о композитной арматуре

Композитная арматура настойчиво, хотя и не так быстро, как хотелось бы ее производителям, завоевывает свою долю российского строительного рынка. Уже сегодня она применяется в жилищном строительстве, при возведении промышленных зданий и гражданских объектов. Ее активно используют при создании бетонных конструкций, выполнении ремонтных работ, при реставрации кирпичных и железобетонных поверхностей, для выполнения кирпичной кладки, создания трехслойных стен с укреплением гиб-кой связью, при сооружении наливных полов… Арматура из композита экономически выгоднее, чем из металла, при сооружении дорожного полотна, где высоки динамические нагрузки. В ряде случаев композитная арматура является единственным вариантом: когда требуется непроницаемость для магнитных волн и, при этом – радиопрозрачность (в военных объектах и медицинских центрах), при соприкосновении с веществами, стимулирующими ускоренную коррозию (мосты и постоянно «влажный» бетон с высоким содержанием щелочи, пирсы, волнорезы, портовые сооружения и морская вода; парковки и противогололедные реагенты; площадки и здания химпроизводств и выпускаемые здесь агрессивные вещества). Интерес к данному материалу несомненен, а информации о нем недостаточно, что всегда порождает домыслы. ООО «ПолиКомпозит» предлагает разобраться, что здесь правда, а что не соответствует действительности.

Утверждение №1: «Композитная арматура – инновационный материал».

Если исходить из определения, что инновационные материалы – это результат интеллектуальной деятельности человека, выраженный в производстве более совершенных с точки зрения научно-технических и потребительских характеристик продуктов и услуг, то это, несомненно, так. Доля знаний в производстве данного строительного материала, действительно, велика. Его качество невозможно обеспечить и поддерживать без собственной лаборатории с дорогостоящими приборами. К сожалению, сей-час в России еще можно приобрести сертификат качества с «липовым» протоколом испытаний за символическую сумму, но так будет не всегда, и ответственные заказчики умеют отличать подлинные доку-менты качества от подделок.

С другой стороны, композитная арматура – еще одно доказательство истинности утверждения, что все новое – это хорошо забытое старое. Разработки в этой области велись в нашей стране еще в сороковых годах прошлого века, а затем – более масштабно – в семидесятых годах. Серийное производство композитов в СССР оказалось экономически не выгодно. Однако исследование сооруженных тогда с применением композитной арматуры объектов через четыре и даже пять десятилетий их эксплуатации доказывает, что показатели материала остались неизмененными. В Европе же и Америке за эти годы накоплен огромный опыт, который снимает опасения скептиков, утверждающих, что инновации – это всегда «кот в мешке». Не так уж новы, с этой точки зрения, композитные новации.

Утверждение №2: «Композитная арматура – вечный материал».

Это, скорее, метафора, хотя, смотря с чем сравнивать. Если бетонные конструкции набережных, армированные металлической арматурой, даже с применением антикоррозийного покрытия приходят в негодность через десять лет, дорожное покрытие требует замены уже через пять, то, согласно исследованиям и испытаниям физико-механических свойств, производимых Московским НИИЖБ, конструкции с использованием неметаллической арматуры могут служить в разных условиях на протяжении 50-80 лет, а то и целого столетия.

Утверждение №3: «Свойства композитной арматуры определяются ее цветом».

Данное утверждение, как и первое, содержит в себе и правду, и вымысел. В зависимости от использованного сырья и методики производства, композитную арматуру делят на следующие виды:

  • изготовленная из смеси смолы и стекловолокон — стеклокомпозитная арматура;
  • изготовленная из базальтовых волокон и смолы — базальтокомпозитная арматура;
  • изготовленная из углеводородного волокна – углекомпозитная арматура;

В отношении данной классификации вышеприведенное утверждение отчасти верно: желтоватая стекло-композитная арматура имеет свойства, отличные от черной базальтовой или углекомпозитной. Однако и черная базальтовая арматура отличается от черной углекомпозитной. Скажем больше: на сегодняшний день на рынке можно встретить радугу цветов арматуры, но все разнообразие свойств можно свести к трем группам, поскольку определяется оно не цветом, а основой: стекло в основе, базальт или уголь.

Утверждение №4: «Композитная арматура дороже металлической».

Там, где композит однозначно выигрывает по сравнению с металлом (при работе с агрессивными средами, где требуется пропускать радиоволны и не проводить электро- и магнитное излучение) вопрос о цене даже не обсуждается. Там же, где возможен выбор, данное мнение часто вводит в заблуждение покупателей. Заметим, что страдают от этого, главным образом, частные застройщики, которые пытаются сравнить стоимость необходимого им небольшого количества арматуры, выполненной из металла и из композита. Действительно, один погонный метр композитной арматуры пока стоит дороже метра арматуры металлической. «Пока», поскольку цены на металл постоянно растут. Экономия же в другом. Во-первых, металл значительно тяжелее композита (в 5-10 раз), и арматура из него имеет вид двенадцати-метровых прутов, для доставки которых, независимо от необходимого количества, частнику придется заказывать грузовик с соответствующими параметрами. Погрузка и разгрузка металлической арматуры, а также ее применение в строительной конструкции – процесс трудозатратный.

В то же время, композитная арматура – материал легкий и, к тому же, до двенадцатого диаметра ее лег-ко скрутить в бухту, которая умещается в багажнике легкового автомобиля, а после раскручивания она принимает ровную форму (не деформируется). Экономия на доставке, погрузке и разгрузке становится еще более значимой при снабжении больших объектов. Отдел продаж ООО «ПолиКомпозит» заметил эту тенденцию по числу запросов на сравнение стоимости композитной и металлической арматуры одно-го объема. Как правило, запрос приходит в виде: «Требуется заменить композитной столько-то машин арматуры металлической». Так снабженцы крупных строек отвечают на вопрос: что выгоднее?

Вторым фактором экономии является то, что в силу прочностных характеристик, при замене требуется композитная арматура меньшего диаметра, чем металлическая (ссылка на таблицу равнопрочностной замены). Замена производится на основании конструкторских расчетов. Для простых конструкций (фундаменты частных и котеджных домов, промышленных площадок и полов, заборов, временных строений и других) разработаны таблицы равнопрочной замены, которые легко найти в сети Интернет. Здесь же приведем только один пример: для замены стальной арматуры класса A-III (А400) с диаметром 14 мм. нужно брать композитную арматуру, внутренний диаметр (измеренный по телу прутка) которой должен быть не менее 8,34 мм, то есть, так называемую, «девятку», а ее цена существенно ниже металлической арматуры с диаметром 14 мм. ООО «ПолиКомпозит» постоянно отслеживает цены на металлическую арматуру. Результаты мониторинга лета 2016 г. – ниже.

Сравнение цен на металлическую и композитную арматуру

Арматура из композитных материалов техн характеристики

стеклопластиковая арматура сравнение
Стеклопластиковая арматура сравнение с металлической

Арматура из стеклопластика

Неметаллическая композитная арматура для строительных работ

Новым армированным элементом для выполнения строительных работ является высокопрочная неметаллическая арматура из композитных материалов.

Неметаллическая арматура выпускается в виде стержневой со спиральной рельефностью любой строительной длины из стеклянных волокон, пропитанных химически стойким полимером. Арматура, изготовленная из стеклянных волокон, называется стеклопластиковой АСП.

По результатам исследований долговечность строительных конструкций с использованием арматуры составляет не менее 100 лет.

Такая долговечность обусловлена высокой химической стойкостью арматуры ко всем известным агрессивным средам — газовая среда повышенных концентраций, хлористые соли, противогололедные реагенты, морская вода и т. д.

Сравнительные характеристики металлической и композитной арматуры.
арматура стеклопластиковая и металлическая сравнение
Замена металлической арматуры на неметаллическую композитную

Расчет и конструктирование бетонных изделий производятся в соответствии СНиП 52-01-2003 «бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения», а также по «Рекомендации по расчету конструкций со стеклопластиковой арматурой Р-16-78 (НИИЖБ, 1978г.).

При проектировании строительных конструкций с использованием арматуры следует руководствоваться равенством нагрузок, прикладываемых к армирующим элементам. Порядок замены приведен в таблице 3.

Металлическая арматура
А3 (А400С) ГОСТ 5781-82

Неметаллическая композитная арматура
АСП

Fсеч –поперечное сечение арматуры, мм2

Ррасч- усилие растяжения арматуры при расчетном временном сопротивлении разрыву, н.

Неметаллическая арматура дешевле заменяемой металлической арматуры на 10-20%.

Сетки из композитной арматуры Сетки различных нагрузочных характеристик изготавливаются из стержней композитной арматуры диаметрами от 5 до 12 мм (рис. 1).

Крепления стержней сетки производиться полимерными фиксаторами, а также с помощью отожтеной металлической вязальной проволоки аналогично вязке сеток из металлической арматуры.

Сетки, выполненные из стеклопластиковой композитной арматуры диаметром 5-12 мм, рассчитанные на нагрузки от 50 до 500кн/м (5-50 тонн/м), проведены в таблице 4.

Прочность на растяжение сетки, кН/м

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
  • Изготовление бетонных плит для покрытий внутрипостроичных, объездных временных автомобильных и прочих дорог с полной заменой металлической арматуры на композитную арматуру.
  • Армирование асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог. Устраняет колейносить, предотвращает разрушение покрытия от образования различных трещин, обеспечивает гарантийный срок службы дороги.
  • Строительство насыпей на слабых основаниях (болота, грунты повышенной влажности), притрассовые проезди, временные дороги. Используется сетка из композитной арматуры 8-12 АСП.

Сетка 1 в основании дороги в сочетании с нетканым материалом 2 и сеткой 3 в средней части дороги.

  • Укрепление откосов насыпей, берегов водоемов.

Сетка 1 укреплена на откосе буронабивных сваях 2, армированных компазитной арматурой. Конструкция залита слоем бетона 3.

Промышленно – гражданское строительство.
  • Использование в бетонных конструкциях зданий и сооружений различного назначения работающих при систематических воздействиях температур не выше +1000С и не ниже -700С. При этом бетонные конструкции могут быть из тяжелого, мелкозернистого, легкого, ячеистого и поризованного бетонов, а также из напрягающего бетона.
  • Использование для изготовления гибких связей в слоистой кладке кирпичных зданий.
  • Ремонт поверхностей поврежденных железобетонных и кирпичных конструкций.

Характеристики и применение арматуры из стеклопластика

Активное использование полимерных материалов в различных производственных сферах, приводит к необходимости наделять эти материалы, необходимыми качественными характеристиками.

Необходимую прочность некоторым полимерам можно придать за счёт использования армирования из стеклопластика. Кроме того, арматура из стеклопластика может успешно использоваться самостоятельно, заменяя другие виды материалов, например сталь.

Основа использования стеклопластика

Арматура из стеклопластика представляет собой соединение, где неметаллические волокна полимера связаны определенным композитным составом. В таком сочетании стеклопластик не только унаследовал основные преимущества, которые присущи полимерам, но и приобрел дополнительные свойства, все активнее применяющиеся на практике.

Для производства этого вида изделий в качестве основы используют стекловолокно, как вариант – базальт. При этом арматура состоит из двух слоев:

  1. Внутренний стержень. Этот элемент представляет собой своеобразный пучок волокон, которые увязаны между собой при помощи эпоксидной, возможно, полиэфирной смолы.
  2. Внешняя оболочка. Материал, который окружает сердцевину, отвечает за прочное соединение арматуры с окружающим строительным материалом (бетоном).

Можно отметить, что арматура из композитных материалов, если называть так стеклопластик, имеет целый ряд конкурентных преимуществ:

  • небольшой удельный вес;
  • химическая стойкость при взаимодействии с другими материалами;
  • высокая диэлектрическая проницаемость;
  • высокий предел прочности, который имеет 2-кратное превосходство при сравнении с металлом;
  • низкая теплопроводность;
  • широкий температурный диапазон применения.

При изготовлении арматуры из стеклопластика проявляются не только преимущества самого материала, но положительное влияние оказывает особенность технологического процесса. На стадии производства каждая нить сердцевины получает равное напряжение в сравнении с другими. Это положительно сказывается на прочности.

Поток нитей при скручивании освобождается от любых возможных загрязнений, что позитивно отражается на качественном нанесении связующих веществ, оптимальном расходе веществ и невысокой стоимости изделия.

В менее ответственных случаях использования арматуры, её поверхность покрывается песком для придания нужной шероховатости и последующей взаимосвязи с бетоном. Однако для придания прутьям большей химической стойкости, прочности и лучшего взаимодействия с бетоном, прутья покрывают венилэфирной смолой.

Основные свойства

Перед началом использования арматуры из стеклопластика, следует не только знать основные конкурентные преимущества, но и оценить их влияние на будущую конструкцию.

В приведенной таблице приведены некоторые значения отдельных параметров, а также влияние их на конструкцию при использовании:

Что такое композитный материал

Состав композитного материала

Композитом называют сплошной неоднородный материал, который был искусственно создан из нескольких компонентов с разными физическими и химическими свойствами. Механические характеристики композитного материала определяет соотношение свойств матрицы и армирующих элементов, а также прочность их связи, которая обеспечивается при правильном выборе исходных компонентов и способе их совмещения.

Наиболее примитивным композитным материалом являются кирпичи из соломы и глины, которыми пользовались еще древние египтяне.

Чаще всего композитом называют материалы на основе смолы или полимерных матриц. Для изготовления композитных материалов используются фенольные, эпоксидные, винилэфирные, полиэфирные и полипропиленовые полимеры. Армирующими веществами при изготовлении композитов выступают сыпучие вещества и волокна. Прочность материала зависит от количества смолы – чем ее меньше, тем он прочнее. Сегодня для достижения идеальных пропорций всех компонентов в композитном материале постоянно совершенствуется технология формования.

Методы формования композитных материалов

В процессе формования матрица композитного материала объединяется с его армирующим веществом, в результате чего можно изготовить то или иное изделие. Термореактивные полимерные матрицы в процессе формования проходят через химическую реакцию отверждения. Термопластичные полимерные матрицы в процессе формования расплавляются и застывают в заданной форме. Данный процесс обычно проходит в условиях комнатной температуры и нормального давления.

Самым распространенным композитом сегодня считается цемент с металлической арматурой или асфальтобетон.

Также существует контактное (ручное) формование, которое обладает рядом серьезных недостатков. В изделии, сформованном этим методом, содержится повышенное количество смолы, что делает его более хрупким. Кроме этого, при нем сложно достичь идеальных пропорций матрицы и армирующего вещества, а также соблюсти толщину изделия, избежав при этом внутренних воздушных ходов.

Процесс вакуумного формования предполагает использование открытой оснастки, в которую помещаются компоненты композита, накрываемые силиконовой мембраной или полимерной пленкой. Затем на оснастку в условиях атмосферного давления и повышенной температуры накладывают вакуум.

Мифы о композитной арматуре

Прежде, чем приобрести композитную арматуру , любой покупатель пожелает узнать особенности ее применения, положительные и отрицательные стороны, и главный источник информации — интернет. Но понять, какая информация достоверна, не всегда удается. Попробуем дать ответ на наиболее сложные вопросы и развеять устоявшиеся мифы:

Миф первый: Арматура из композита – «резиновая». Подразумевается, что у композитной арматуры модуль упругости ниже, чем у стальной. Так ли это?

Чтобы растянуть образец на заданное некоторое расстояние, необходимо приложить определенное усилие – это и есть модуль упругости. У композитной арматуры он составляет 45000 Мпа, у металлической – 200 000 Мпа. Значит арматуру из композита в 4 раза легче «растянуть». Однако проведенные исследования доказали, то у стальных материалов величина модуля упругости не постоянна и резко снижается при усилении нагрузки из-за появления пластических деформаций. Главная задача арматуры в бетоне – работа на растяжение и разрыв. У самого бетона модуль упругости имеет колебания в пределах от 20000 до 30000 Мпа, в зависимости от марки, но резиновым его назвать сложно.

Учитывая свойства материала, необходимо учитывать полный комплекс его характеристик, который включает относительное удлинение на разрыв, временное сопротивление разрыву, предел текучести, равномерное удлинение.

Конструкция из железобетона при нагрузке ведет себя следующим образом: После небольшого растяжения в бетоне появляются микротрещины, после чего металлическая арматура препятствует окончательному его растрескиванию. Микротрещины в нагружаемой конструкции явление обычное, так как даже при минимальной нагрузке предотвратить их появление невозможно. От модуля упругости арматуры зависит размер этих трещин, чем он меньше, тем сильнее бетон «провиснет». Чтобы вся конструкция не обрушилась, в действие вступает предел прочности. Чем выше этот предел, тем более сильную нагрузку выдержит бетон. У самого бетона предел прочности при растяжении в 8-20 раз ниже прочности при сжатии. Маркировка В25 означает, что данный класс материала способен выдержать давление на сжатие 25Мпа, а на растяжение всего 1-4 Мпа. У стали этот показатель равен 400 Мпа, а у композитной арматуры 1200 Мпа. Данная характеристика показывает, что конструкция с композитной арматурой способна выдержать в 3 раза большую нагрузку, чем с металлической. Но при этом она в 4 раза сильнее провиснет. Размер микротрещин при одинаковой нагрузке в бетоне с металлической арматурой будет в 4 раза меньше.

Использование стальной арматуры регулируется ГОСТами и СНиПами, так как со временем она подвергается коррозии, теряет свойства, что может привести к обрушению конструкции. Арматура из композита не ржавеет и разрушение ей не грозит. Однако появление трещин в бетоне не является только следствием коррозии. При усилии на разрыв деформация стеклопластика составляет до 2,8%, а металла 25%.

В СП52-101-2003 указано, что армированные бетонные конструкции дают трещины при деформации растяжения 0,015%, т.е. задолго до предела прочности арматуры, независимо от ее материала (композита или стали).

Если возникло желание заменить металлическую арматуру на композитную в перекрытиях или несущих стенах, необходимо произвести перерасчет проектно-технической документации, что позволит избежать появления крупных трещин. Перерасчет производится для конструкций, подвергающихся максимальным нагрузкам. В местах, где предполагается минимальная нагрузка, допускается замена металлической арматуры на композитную с меньшим диаметром. СНиП позволяет не производить перерасчет раскрытия трещин, не предусмотренных конструкцией. Поэтому элементы конструкции, не подверженные сильной нагрузке, можно смело выполнять с применением стеклопластиковой арматуры.

Миф второй. Равнопрочная или равнозначная замены? В чем разница?

Не следует путать равнопрочную и равнозначную замены. Если образец не уступает по прочности исходную конструкцию, то говорят о равнопрочной замене. В данном случае под прочностью подразумевается «предел прочности», максимальное механическое напряжение, после которого наступает разрушение материала. В ГОСТе 1497-84 под прочностью понимается «временное сопротивление разрушения», напряжение, которое соответствует максимальному усилию перед разрывом образца при испытаниях.

Если произвести замеры двух образцов из металла и композитного материала, получим следующие показатели: прочность на разрыв у композита диаметром 10 мм составит 63000 Мпа, а у стали диаметром 14 мм 60 000 Мпа. Это показывает, что данная замена не является равнопрочной, так как арматура из композита прочнее на 5%. Отсюда вывод, что при равнопрочной замене металлическую арматуру диаметром 14 мм можно смело заменить на композитную с диаметром 10мм.

Что же такое равнозначная замена? При такой замене физические характеристики образцов должны быть идентичны. Если у стеклопластиковой арматуры модуль упругости в 4 раза меньше, чем у металлической, то для замены ее необходимо брать в 4 раза больше. Способность твердого тела деформироваться при приложении к нему усилия называют модулем упругости. Этот термин включает в себя несколько физических величин. Рассчитаем диаметры материалов при равнозначной замене. Если композитного материала необходимо в 4 раза больше, то используя формулу площади круга получаем, что для замены металлической арматуры диаметром 10 мм требуется стеклопластик диаметром 20 мм.

Полученные расчеты необходимо учесть до начала строительства или составления проекта, и четко понимать разницу между равнозначной и равнопрочной заменой.

В конструкциях, где прогиб арматуры не имеет особого значения, целесообразно использовать более прочные композитные материалы. В плитах перекрытия или несущих стенах требуется использование металлической арматуры с высоким модулем упругости или производить перерасчет при использовании стеклопластика.

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая

Благодаря армированию монолитное бетонное основание приобретает повышенную прочность и долговечность. Раньше в качестве арматуры использовали исключительно металлические прутья, связанные между собой в каркас, однако сейчас в продаже появились пластиковые или композитные армокаркасы. Эти изделия производятся из базальтовых, карбоновых или стеклянных волокон с добавлением полимерных смол. Пластиковая арматура, плюсы и минусы которой будут рассмотрены чуть ниже, производится согласно требованиям международного стандарта, которые стоит изучить подробнее.

Формы выпуска пластиковой арматуры

Стандарт 31938-2012, регламентирующий технические требования, относящиеся к полимерным армирующим изделиям, определяет элементы этого типа, как твердые прутья круглого сечения. Прутки состоят из основы, заполнителя и связующего компонента.

Композитную арматуру производят в виде стержней сечением от 4 до 32 мм. Продаются такие изделия либо в нарезанном виде, либо в связках или бухтах длиной до 100 м.

Пластиковый профиль бывает двух видов:

  • Периодический – рифленые прутья, получаемые методом спиральной обмотки.
  • Условно-гладкий. В этом случае стеклопластиковые стержни обсыпаются кварцевым песком, благодаря чему готовые изделия обладают лучшими адгезионными свойствами.

Важно! Стеклопластиковая арматура обязательно по своим параметрам должна соответствовать ГОСТ 30247.0-94 по огнестойкости и ГОСТ 30403-2012 по пожаробезопасности.

Чтобы определить, стоит ли использовать композитные материалы вместо металлических, рассмотрим плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры.

Преимущества композитной арматуры

К преимуществам стеклопластиковых изделий по сравнению с металлическими аналогами следует отнести:

  • Малый вес. Для арматуры с пластиковыми стержнями используются прутья меньшего сечения, благодаря чему общий вес конструкции снижается почти вдвое. Например, стеклопластиковый стержень диаметром 8 мм будет весить всего 0,07 кг/п м, в то время, как металлический прут с таким же сечением весит 0,395 кг/п м. Благодаря меньшему весу транспортировать пластиковые изделия можно даже на легковом автомобиле, тогда как для металлической арматуры потребуется большегрузная машина.
  • Устойчивость к коррозии. Стеклопластиковые изделия не окисляются и не воздействуют с влагой.
  • Диэлектрические показатели. Композитные пруты – это радиопрозрачные диэлектрики, которые отличаются инертностью к электричеству и радиоволнам. Именно поэтому пластиковая арматура считается самым хорошим материалом для возведения медицинских центров, лабораторий и прочих специализированных сооружений.
  • Химическую устойчивость. Агрессивные компоненты, такие как: бетонное молочко, битум, морская воды, растворитель или солевые составы, со временем оказывают негативное воздействие на металлические профили. В свою очередь, композитные материалы остаются инертными к такому «соседству».
  • Температурный диапазон. Композиты можно применять при режиме от -60 до +120 градусов.
  • Высокую теплопроводность. Показатель проводимости тепла у стеклопластика составляет 47 Вт/м*К, а у металла – 0,5 Вт/м*К.
  • Повышенные прочностные показатели. Прочность композитного материала на растяжение значительно выше, чем у металлического изделия. При одинаковом диаметре пластиковая арматура выдерживает в 3-4 раза больше продольных нагрузок.
  • Долгий срок эксплуатации. Производители композитных материалов утверждают, что такая арматура прослужит более 150 лет. Проверить это пока что невозможно, однако рекордный зафиксированный срок службы пластикового армокаркаса составил 40 лет.
  • Скорость монтажа. Стеклопластиковые стержни быстро нарезаются обычной болгаркой и вяжутся при помощи пластиковых хомутов.

Кроме этого, благодаря повышенной упругости пластиковые изделия выпускаются практически любой длины.

Тем не менее, не будем торопиться с выводами, касательно того, какая арматура лучше. Справедливости ради стоит рассмотреть также и негативные стороны стеклопластиковых стержней для армирования монолитных бетонных построек.

Минусы композитной арматуры

Среди минусов композитных материалов, используемых при закладке арматуры, выделяют следующие:

  • Низкую упругость на изгиб. Из-за того, что пластиковые элементы отличаются низким модулем упругости, это может привести к деформации бетонной конструкции. Хорошо гнущиеся элементы сложно использовать при монтаже арматуры по углам фундамента. Для сравнения модуль упругости композита составляет 55 000 МПа, а у пластика этот показатель достигает 200 000 МПа.
  • Небольшой диапазон размеров. На сегодняшний день при выборе стальной арматуры потребителям предлагается большее разнообразие изделий разного сечения.
  • Отсутствие СНиПов. Хоть стеклопластиковые изделия и нормируются по ГОСТ, другой нормативной базы для строительных элементов этого типа не существует. Исходя из этого, осложняется процесс проектирования объектов, так как производить расчеты пока что довольно проблематично.
  • Невозможность использования в некоторых регионах. Пластиковые изделия не рекомендуется применять при строительстве объектов в областях, где зимой фиксируются слишком низкие температуры.
  • Неустойчивость. Строительство армирующего каркаса осложняется плохой устойчивостью пластиковых прутьев. Конструкция начинает шататься, поэтому приходится прибегать к «хитростям», чтобы зафиксировать каркас до заливки бетонной смеси.
  • Довольно высокую стоимость материала. Стеклопластик обойдется в 2 раза дороже стальных аналогов.

Говоря о пластиковой арматуре, ее плюсах и минусах, многие относят к недостаткам этих изделий такие вещи, как: невозможность использования сварочного оборудования и низкую устойчивость к нагреву. Однако, в реальности сварка итак практически не используется при сборке армокаркаса. Настолько же абсурдна и теория насчет неустойчивости материала к высоким температурам. Стеклопластик полностью теряет свои свойства при нагреве свыше 600 градусов, но и не каждый бетон способен выдержать подобную температуру.

Исходя из вышесказанного становится очевидно, что при армировании бетонных конструкций, чтобы определить какая арматура больше подходит – металлическая или стеклопластиковая, нужно уточнить для каких именно целей вам нужен усиленный каркас. С одной стороны новейшие композитные материалы явно выигрывают, однако с точки зрения стоимости, возможно, будет выгоднее приобрести стальные изделия.

Плюсы и минусы строительной композитной арматуры

Основные плюсы композитной арматуры заключаются в её малом весе, высокой прочности на разрыв, высокой химической и антикоррозионной устойчивости, низкой теплопроводности, малом коэффициенте теплового расширения и в том, что она является диэлектриком. Высокая прочность на разрыв, значительно превышающая аналогичный параметр у стальной арматуры при равном диаметре, позволяет применять композитную арматуру меньшего диаметра взамен стальной.

Вы даже не представляете себе, насколько выгодным является применение стеклопластиковой арматуры! Экономический выигрыш от её применения складывается из целого ряда факторов, а отнюдь не из одной только разницы в стоимости между погонным метром стальной и композитной арматуры.

Не поленитесь посмотреть полное описание факторов, из которых складывается ваша экономия денежных средств, времени, человеко-часов, электричества, расходных материалов и т.д. в статье «ЭКОНОМИЯ ОТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ»

Но, нужно помнить, что у композитной арматуры есть и существенные минусы. Большинство Российских производителей не афишируют эти минусы, хотя любой инженер строитель может заметить их самостоятельно. Основными минусами любой композитной арматуры являются следующие:

  • модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной даже при равном диаметре (другими словами она легко изгибается). По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитах и т.д., но применение в перекрытиях требует дополнительных расчетов;
  • при нагреве до температуры в 600 °С, компаунд, связывающий волокна арматуры, размягчается настолько, что арматура полностью теряет свою упругость. Для увеличения устойчивости конструкции к огню в случае пожара — требуется предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура;
  • композитную арматуру, в отличие от стальной, — невозможно сваривать электросваркой. Решение — установка на концы арматурных стержней стальных трубок (в заводских условиях) к которым уже можно будет применять электросварку;
  • такой арматуре невозможно придать изгиб непосредственно на строительной площадке. Решение — изготовление арматурных стержней требуемой формы ещё на производстве по чертежам заказчика;

Подведем итог

Несмотря на то, что зарубежом такая арматура успешно применяется уже несколько десятилетий, все виды композитной арматуры являются довольно новым материалом на строительном рынке России. Её применение имеет большие перспективы. На сегодняшний день её можно смело применять в малоэтажном строительстве, в фундаментах различных типов, в дорожных плитах и прочих подобных конструкциях. Однако для применения её в многоэтажном строительстве, в конструкциях мостов и т.д. — требуется учитывать её физико-химические особенности ещё на этапе подготовки к проектированию.

Любопытный факт — арматура в бухтах!

Основным применением арматуры в малоэтажном строительстве является использование её для армирования фундаментов. При этом, чаще всего используется стальная арматура класса А3, диаметрами 8, 10, 12 мм. Вес 1000 метров погонных стальной арматуры составляет 400 кг для Ø8мм, 620 кг для Ø10мм, 890 кг для Ø12мм. Теоретически Вы можете приобрести стальную арматуру в бухтах (если найдете), при этом, в последствии, Вам понадобится специальное устройство для повторного выравнивания такой арматуры. Сможете ли Вы перевезти 1000 метров такой арматуры на своем легковом автомобиле к месту строительства, чтобы сократить расходы на доставку? А теперь представьте, что указанную арматуру можно заменить композитной меньшего диаметра, а именно 4, 6, 8 мм вместо 8, 10, 12 мм. соответственно. Вес 1000 метров погонных композитной арматуры составляет 20 кг для Ø4мм, 36 кг для Ø6мм, 80 кг для Ø8мм. Вдобавок, несколько уменьшился её объём. Такую арматуру можно приобрести в бухтах, при этом, внешний диаметр бухты составляет чуть больше 1м. Кроме того, при разматывании такой бухты, композитная арматура не требует выпрямления, так как практически не имеет остаточной деформации. Могли ли Вы себе представить, что сможете перевезти арматуру, требующуюся для строительства загородного дома или дачи, в багажнике собственного легкового автомобиля? И Вам даже не понадобится помощь при загрузке и разгрузке!

Композитная и стальная арматура — сравнение характеристик, какая арматура дороже

Развитие строительной индустрии не останавливается ни на минуту, что, естественно, приводит к появлению на рынке новых материалов. Особый интерес вызывают перспективы развития рынка арматурного проката. Возведение жилых и промышленных зданий сегодня не обходится без применения арматуры. И если ранее использовалась исключительно стальная, то с недавних пор и композитная.

Плюсы и минусы композитной арматуры

У стеклопластика множество преимуществ перед сталью. Среди них:

Меньший удельный вес. Если взять прутки из стали и стеклопластика одинаковой длины и диаметра, то масса композитного будет в разы меньше, что немаловажно при реализации определенных строительных проектов.

Устойчивость к коррозии. На стеклопластиковом материале не могут развиваться коррозийные процессы. Также он не подвержен гниению.

Показатели прочности на разрыв и сжатие. Композитные прутки в этом превосходят стальные, что очень важно для строительства многоэтажек.

Химическая стойкость. Материал устойчив к воздействию агрессивных сред.

Широкий температурный диапазон использования. Здесь величина достаточно внушительная — от -60 до +100 градусов Цельсия.

Простота и удобство перевозки. Арматура из стеклопластика поставляется в небольших бухтах, которые характеризуются компактностью.

Быстрый монтаж. Для резки материала из композита может использоваться болгарка. Что касается соединений, то в таких случаях применяются пластиковые хомуты.

Радиопрозрачность. Этот вид армирования позволяет свести на нет возникновение преград на пути прохождения радиоволн.

Экономическая выгода. Композитными изделиями меньшего диаметра можно заменить стальные прутки большего диаметра, что естественно снижает стоимость реализации проектов.

Не относится к классу проводников. Стеклопластик не проводит электрический ток, что делает его более предпочтительным вариантом при реализации определенных проектов.

Есть у композитной арматуры и отрицательные качества:

Низкий модуль упругости. Стеклопластиковые изделия не рекомендуется применять при возведении несущих конструкций. Дело в том, что обустроить сварные швы на таком материале не получится.

Существенная потеря первоначальных качеств при нагревании. Под воздействием высоких температур у композитной арматуры ухудшаются прочностные характеристики.

Плюсы и минусы стальной арматуры

У изделий из стали также есть как достоинства, так и недостатки. Среди плюсов можно отметить:

Проверенные временем изделия. При производстве материала учитываются государственные стандарты, где подробно указаны технологические требования, правила и нормы.

Широкий выбор диаметров. Стальные стержни могут иметь диаметры от 3 до 80 мм, что свидетельствует о возможности подбора наиболее подходящих и применения в абсолютно любых проектах без ограничений.

Длительный эксплуатационный срок. Срок службы прутков из стали составляет более полувека с условием отсутствия соприкосновения с водой и химической средой.

Хорошие показатели на изгиб. У металлоизделий упругость больше, чем у стеклопластиковых в 4 раза. Показатели на изгиб также находятся на высоте и существенно превосходят композитные аналоги.

Доступность. Продукция из стали в широком ассортименте представлена на строительном рынке.

Различные способы монтажа. Металлическая арматура может быть связана проволокой, скреплена хомутами или соединена с помощью сварки.

Экологичность. Не оказывает негативного воздействия на человеческий организм и окружающую среду.

Простота изготовления анкеров. Пруток может быть нагрет для сгибания на угол 90 градусов.

Адгезия с бетонами. Как раствор, так и арматура имеют один и тот же коэффициент линейного расширения, что позволяет получить долговечный тандем в виде железобетона.

Устойчивость к отрицательным температурам. Стальные стержни допускается устанавливать в регионах с суровыми климатическими условиями, так как их структура остается неизменной.

Отрицательные качества стальной арматуры:

Ограничение по длине. Максимальная длина прутков стальной арматуры — 11,7 метра (очень редко 12 м).

Большой удельный вес. Для погрузки и транспортировки материала требуется специализированный автотранспорт.

Склонность к коррозии. Под воздействием агрессивной среды или воды сталь разрушается, о чем свидетельствует коэффициент коррозии — от 0,1 до 1,5 мм в год.

Требования и рекомендации к хранению. Не допускается долгое хранение в условиях открытого пространства и на грунте.

Сравнение композитной и стальной арматуры

Стеклопластиковый материал обладает большей прочностью на разрыв, однако у стального упругость в 4 раза выше. Прочность и коэффициент линейного расширения у металлоизделий больше. Более того, эти показатели схожи с бетоном, чего нельзя сказать о композитных изделиях. Стеклопластик не проводит ток. Что касается металла, то этим свойством он лишь незначительно отличается от традиционных высоковольтных проводов.

У стальных прутков диапазон сечений больше, чем у стеклопластиковой, что значительно расширяет диапазон строительных проектов, где они могут применяться. Стеклопластик реализуется в бухтах — 50, 100 и 150 м. У металлоизделий ограниченная длина прутков.

Какая арматура дороже композитная или стальная

Стоимость арматуры из стеклопластика намного меньше, чем металлической. Из сравнительного анализа можно сделать вывод, что композитный материал хорошо подходит для частного строительства, где применяются легкие материалы. При сооружении сложных и тяжелых конструкций отдается предпочтение стальным стержням.

Производство композитной арматуры и композитной сетки

Основным направлением деятельности ООО «Завод АЛЮР» является производство композитной стеклопластиковой и базальтовой арматуры и композитной сетки, используемых в строительстве. ООО «Завод АЛЮР» является членом Торгово-промышленной палаты РФ.

В настоящее время композитные материалы используются в разных отраслях промышленности, таких как самолетостроение, кораблестроение, и конечно же во всех видах строительства. О полной замене металлопродукции в строительстве речь не идет. Но все чаще обычный потребитель, да и большой застройщик, видя технологическую и экономическую выгоду, в своих проектах использует стеклопластиковую арматуру и композитную сетку.

Начав свою деятельность в 2015 году, ООО «Завод АлЮр» избрало в качестве вектора развития производство композитной арматуры и композитной сетки, так как именно эти материалы в полной мере смогут облегчить процесс строительства, оставаясь выгодными в экономическом плане.  В начале проектирования любого строительства ООО «Завод АлЮр» рекомендует ознакомиться с характеристиками выпускаемой  им продукции применительно к вашему объекту, произвести технические расчёты, понять экономическую составляющую и только потом сделать правильный выбор между металлом или композитными материалами. 

 

При производстве стеклопластиковой, базальтовой арматуры и композитной сетки используется только сырье от мировых производителей ровинга и смол, а процесс контролируют квалифицированные сотрудники. Композитная стеклопластиковая арматура и базальтовая арматура и композитная стеклопластиковая сетка, выпускаемая ООО «Завод АлЮр», является готовым продуктом, изготовленным на качественном оборудовании с соблюдением всех норм технологического процесса, что подтверждается сертификатом ISO 9001:2015. ООО «Завод АлЮр» главной своей задачей видит предоставление потребителю качественную и доступную по цене композитную стеклопластиковую арматуру, базальтовую арматуру и стеклопластиковую сетку, которая удобна в работе и служит долго. 

Удачная покупка выбранного товара приходится по душе любому покупателю. Однако выбрав нерадивого поставщика, зачастую можно столкнуться с разнообразными трудностями. При заказе композитной арматуры и сетки на ООО «Завод АлЮр», покупатель приобретает не только качественный товар в оговоренные сроки, но и получает индивидуальный подход в каждом отдельном случае. ООО «Завод АлЮр» готов изготовить стеклопластиковую арматуру и композитную сетку с нестандартным диаметром прутка по желанию заказчика. Коллектив завода стремится не допускать возникновения спорных ситуаций и, при определенных условиях, всегда готов рассмотреть вопрос корректировки цены на композитную сетку и стеклопластиковую арматуру.

Решив купить композитную стеклопластиковую арматуру и композитную стеклопластиковую сетку на ООО «Завод АлЮр», вы получите качественный продукт в удобное для вас время.

 

 Скачать презентацию ООО «Завод АЛЮР»

Плюсы и минусы — Преимущества и недостатки композитной арматуры

Итак, перед застройщиком встал выбор – какую арматуру применить в элементах конструкции проектируемого дома – традиционную стальную (СтА), или всё более набирающую популярность композитную (стеклопластиковую АСП (АКС) или базальтопластиковую АБП). Давайте взвесим все за и против, выявив реальные плюсы и минусы композитной арматуры.

Начнем с преимуществ композитной арматуры, в сравнении с традиционной стальной. 

  • Гораздо меньший удельный вес

    (плотность) стекловолоконного композита (1900 кг/куб.м), который в 4 раза меньше, чем у стали (7850 кг/куб.м.). С учётом равнопрочной замены, низкая плотность композитного материала позволяет значительно уменьшить вес строительных конструкций.

    Так, например, сравнительный вес одного погонного метра арматуры, при равнопрочной замене, составляет:

    Ø 6 А-III 0,222кг = Ø 4 АКС 0,02кг;
    Ø 8 А-III 0,395кг = Ø 6 АКС 0,05кг;
    Ø 10 A-III 0,617кг = Ø 7 АКС 0,07кг;
    Ø 12 А-III 0,888кг = Ø 8 АКС 0,09кг.

  • Абсолютная коррозионная стойкость

    композитной арматуры, которая является некорродирующим материалом в естественных природных, и близких к ним условиях. Тогда как арматура стальная А-III вполне себе ржавеет, в том числе в составе бетонных монолитов, тем самым ограничивая их срок службы. Композитная арматура АСП/АБП прекрасно работает в условиях постоянной обводненности, в морской воде, при контакте с канализационными, химическими стоками, и др.

  • Отличная транспортабельность.

    Малый удельный вес композитного материала в совокупности с его транспортной компактностью (бобины и бухты) позволяют в одном и том же транспортном объеме перевозить больший метраж арматуры АСП (АБП), чем стальной. К тому же для перевозки легкой композитной арматуры в бухтах можно применять самый малообъемный транспорт, например, грузовой багажник малолитражного легкового автомобиля.

  • Более высокая удельная прочность на разрыв

    До 3-х раз выше, чем у стальной арматуры АIII (предел прочности на растяжение АКС (АБП) составляет 1300 МПа на куб.см, тогда как у СтА – только до 390 МПа на куб.см). Этот факт позволяет при равнопрочной замене применять композитные арматурные стержни меньшего диаметра, существенно удешевляя строительство. Так, например, по существующим таблицам равнопрочной замены: Ø 6 А-III = Ø 4 АКС, Ø 8 A-III = Ø 6 АКС, Ø 10 A-III = Ø 7 АКС, Ø 12 А-III = Ø 8 АКС, и т. д.

  • Очень низкая теплопроводность

    стеклопластиковой арматуры (коефициент теплопроводности 0,35 Вт/м/с) в сравнении со стальной (коефициент теплопроводности 46 Вт/м/с, что в 130 раз выше). В результате чего арматура АСП и АБП в строительных конструкциях:
    — не образует мостиков холода;
    — имеет коефициент теплового расширения примерно такой же, как у бетона, в результате многоцикличного разнопеременного нагрева и охлаждения не склонна терять с ним связь, крошить бетонный монолит.

  • Неэлектропроводный материал

    (диэлектрик), в котором не образуются наводимые токи. Как результат, применение арматуры АСП и АБП востребовано в условиях повышенных требований электро- и взрыво-безопасности.

  • Идеально-упругий материал

    (тогда как сталь упруго-пластична). Данный фактор позволяет скручивать композитную арматуру в компактные бухты, после извлечения из которых она легко восстанавливает свою прямолинейность.

  • Долговечная

    Стойкость к различным воздействиям позволяет гарантированно эксплуатировать арматуру в составе инженерно-строительных конструкций от 80 лет и более, применять в тяжёлых условиях эксплуатации, в контакте с химически активными средами.

  • Удобная

    Стеклопластиковая арматура в несколько раз легче, что удобно и позволяет резко снизить количество рабочих на объекте, при этом намного увеличить скорость возводимого объекта.

  • Сертифицирована

    На нашем предприятии действует система менеджмента качества ISO 9001-2011. Всё поступающее сырье проходит контроль качества.

  • Пожаробезопасная

    Пожаробезопасна, изготавливается из невоспламеняемого материала. Диапазон эксплуатационных температур от -70 до 135 градусов Цельсия внутри бетона.

  • Контроль качества

    Контроль ОТК по внешним характеристикам (происходит постоянная выборка), испытания в лабораториях города.

  • Морозостойкая

    Не теряет прочность под воздействием сверхнизких температур. Температура эксплуатации от -70 градусов Цельсия

  • Дешевая

    Композитная арматура дешевле на 50% равнопрочного стального аналога, уменьшает затраты на доставку, монтажные и такелажные работы.
    Стеклопластиковая арматура приблизительно в 3 раза прочнее стальной, поэтому для работ можно использовать стеклопластиковую арматуру меньшего диаметра, по сравнению с металлической. Конечно, она будет дешевле, что кардинальным образом скажется на стоимости возводимого объекта.

  • Легко режется

    Проста при резке — резать можно болгаркой, а при небольших диаметрах ножницами или кусачками.

  • Нужная длина

    Производится в прутах и бухтах нужной длины, избавляя от переплат за остатки.

Но в то же время нельзя замалчивать существующие недостатки композитной арматуры, которые существенно ограничивают ее практическое применение.

Недостаточная поперечная жёсткость (модуль упругости АКС — 45 ГПа, что в четыре раза ниже, чем у аналогичного стального прута — 200 ГПа) , как побочный результат высокой упругости композитного арматурного стержня. В результате, применение стеклопластиковой арматуры ограничивается для поперечных перекрытий, или требуется увеличение коэффициента армирования.

Отсутствие пластичной деформации (т.н. площадки текучести) при растяжении.  При превышении предела прочности, повреждение АСП/АБП сразу приобретает характер полного разрушения (разрыва). Как результат, бывает затруднительно заблаговременно обнаружить места накопления избыточных напряжений в строительной конструкции (по появлению типичной трещинности), и принять предупредительные меры по ее ремонту. Невзирая на высокую продольную прочность, данный фактор ограничивает применение композитной арматуры в ответственных высоконагруженных (несущих) элементах зданий и сооружений.

Пониженная термостойкость. Так, размягчение эпоксидной пропитки стеклопластиковой арматуры АКС, приводящее к деформации,  начинается уже при 150 град.С (базальтопластиковой АБП – при 300 град.С). Тогда как стальная арматура А-III может выдерживать без деформации температуры до 500 град.С. В результате низкой температурной стойкости арматуры АСП/АБП, конструкции с их применением резко теряют прочностные характеристики в условиях интенсивного нагрева, например, при возникновении пожара. Этот фактор также является ограничивающим для применения композитной арматуры в ответственных несущих элементах конструкций.

Основные характеристики композитной арматуры | Компания «АСТИМ»

К разработке композитной арматуры приступили после окончания Второй мировой войны. Ее участники истощили свои запасы металлов, поэтому все искали альтернативные решения стройматериалам, в том числе металлической арматуре. Как Запад, так и страны Советского лагеря проводили свои исследования и испытания. В итоге технология воплотилась в виде соединения стеклянных волокон, устойчивых к щелочи, с полимерными смолами. Но серийное производство не задалось. Стеклопластик был чрезвычайно дорог в производстве. Поэтому к данной технологии в России вернулись спустя несколько десятилетий.

Арматура из композитных материалов состоит из следующих частей:

  • Параллельно расположенные волокна, связанные между собой синтетической смолой.
  • Внешний слой в виде накрученной по спирали кромки, формирующей ребристую поверхность. В качестве альтернативы может выступать накрутка в двух направлениях или же песчаное напыление.

Разновидности по составу и способу изготовления:

  • Смесь стекловолокон и смол — стеклопластиковая арматура АСП.
  • Смесь базальтовых волокон и смол — базальтопластиковая арматура АБП.
  • Смесь стекловолокон и термопластичного полимера — стеклоармированная полиэтиленрефталатовая АСПЭТ.
  • Смесь углеводородных волокон и смол — углепластиковая арматура АУП.

Основные особенности и характеристики

Если взглянуть на композитную арматуру в разрезе, то она представляет собой стержень с рифлением по краям. Оно так же, как и на металлической арматуре, предназначено для фиксации ее в бетоне. В зависимости от разновидности рифление может быть поперечным или продольным непрерывным, а также в форме спирали. Материал подразумевает работу при температурах от +100 до -70 градусов по Цельсию.

Сечение арматуры бывает от 4 до 18 мм. В длину же она достигает 12 метров. Помимо прутков, композитная арматура поставляется также в бухтах, где сечение бывает не более 10 мм. Особенно востребован такой вид арматуры при контакте возводимых конструкций с морской водой, химическими реагентами, растворами с повышенным содержанием минералов, кислот, солей или щелочей. Такая химическая устойчивость свойственна первой группе согласно ГОСТ. Из свойств также следует отметить низкую теплопроводность, модуль упругости около 40 тысяч МПа, а прочности порядка тысячи МПа. Композитный материал способен восстанавливать свою первоначальную форму после полученной нагрузки. Неоспоримым достоинством является низкий вес.

Из недостатков следует отметить низкий модуль упругости материала, что создает определенные проблемы при использовании такой арматуры при производстве перекрытий. Низкая термостойкость дает ограничения на использование ее при высоких температурах. Также создает условие для более быстрого разрушения конструкции при пожаре, нежели чем при использовании металлической арматуры.

Способы скрепления

  1. Металлическая проволока — процесс такой же, как и при вязке металлической арматуры.
  2. Пластиковый стягивающий хомут — более простой, равно как и более дешевый, при этом не менее надежный способ фиксации.
  3. Специальный крепеж — несколько дороже хомутов, но тоже прост в использовании. Нужно всего лишь защелкнуть его в нужном месте.

Способы резки и изменения формы

Для резки можно использовать болгарку. Стеклопластик пилится гораздо быстрее металла. А вот изменение формы арматуры невозможно, так как при попытке ее согнуть, она просто сломается при недостаточных усилиях.

Особенности хранения и транспортировки

С композитной арматурой следует обращаться аккуратно до непосредственного применения ее на стройке. Транспортировка прямых прутков производится строго в горизонтальном положении. Для хранения применяются стеллажи.

Навигация по записям

Усиление — Композитные материалы | CompositesLab

Многие материалы могут армировать полимеры. Некоторые материалы, такие как целлюлоза в древесине, являются продуктами природного происхождения. Однако большая часть коммерческого подкрепления создается руками человека. Существует множество коммерчески доступных форм армирования, отвечающих требованиям пользователя. Возможность адаптировать архитектуру волокна позволяет оптимизировать производительность продукта, что приводит к снижению веса и затрат.

Хотя многие виды волокон используются в качестве армирующих в многослойных композитных материалах, на стекловолокно приходится более 90 процентов волокон, используемых в армированных пластмассах, поскольку их производство недорогое и они имеют относительно хорошие характеристики прочности к весу.

  • Стекловолокно: На основе алюмооксидно-известково-боросиликатной композиции волокна, полученные из стекла E или E-CR, считаются преобладающими армирующими элементами для композитов с полимерной матрицей из-за их высоких электроизоляционных свойств, низкой восприимчивости влажность и высокие механические свойства. Стекло E-CR также отличается от стекла E своей превосходной стойкостью к коррозии. Другие коммерческие композиции включают стекло S с более высокой прочностью, термостойкостью и модулем, стекло H с более высоким модулем и стекло AR (стойкое к щелочам) с превосходной коррозионной стойкостью.Стекло, как правило, является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно имеет отличные механические характеристики, в некоторых формах оно прочнее стали. Более низкий модуль упругости требует специальной обработки, когда жесткость имеет решающее значение. Стекловолокно прозрачно для радиочастотного излучения и используется в радиолокационных антеннах.
  • Углеродные волокна: Углеродные волокна производятся из органических прекурсоров, включая PAN (полиакрилонитрил), вискозу и смолы, причем последние два обычно используются для низкомодульных волокон.Термины «углеродные» и «графитовые» волокна обычно используются взаимозаменяемо, хотя графит технически относится к волокнам, которые содержат более 99 процентов углерода по сравнению с 93-95 процентами для углеродных волокон на основе ПАН. Углеродное волокно обеспечивает самую высокую прочность и жесткость из всех армирующих волокон. Высокотемпературные характеристики особенно хороши для углеродных волокон. Основным недостатком волокон на основе ПАН является их высокая относительная стоимость, которая является результатом стоимости основного материала и энергоемкого производственного процесса.Композиты из углеродного волокна более хрупкие, чем стекло или арамид. Углеродные волокна могут вызвать гальваническую коррозию при использовании рядом с металлами. Для предотвращения этого используется барьерный материал, такой как стекло и смола.
  • Арамидные волокна (полиарамиды): Самым распространенным синтетическим волокном является арамид. Арамидное волокно — это ароматический полиимид, который представляет собой искусственное органическое волокно для армирования композитов. Арамидные волокна обладают хорошими механическими свойствами при низкой плотности с дополнительным преимуществом в виде прочности или устойчивости к повреждениям / ударам.Они характеризуются достаточно высокой прочностью на разрыв, средним модулем упругости и очень низкой плотностью по сравнению со стеклом и углеродом. Арамидные волокна являются изоляторами электричества и тепла и повышают ударопрочность композитов. Они устойчивы к воздействию органических растворителей, горюче-смазочных материалов. Композиты из арамида не так хороши по прочности на сжатие, как композиты из стекла или углерода. Сухие арамидные волокна жесткие и используются в качестве тросов или канатов и часто используются в баллистических приложениях.Кевлар®, пожалуй, самый известный пример арамидного волокна. Арамид является преобладающим заменителем органического армирующего волокна для стальных лент в шинах.
  • Новые волокна: Полиэфирные и нейлоновые термопластические волокна недавно были введены как в качестве первичного армирования, так и в гибридной конфигурации со стекловолокном. К привлекательным характеристикам можно отнести низкую плотность, разумную стоимость и хорошую устойчивость к ударам и усталости. Хотя полиэфирные волокна обладают довольно высокой прочностью, их жесткость значительно ниже, чем у стекла.Более специализированные арматуры для высокопрочных и высокотемпературных применений включают металлы и оксиды металлов, такие как те, которые используются в самолетах или аэрокосмической отрасли.

Независимо от материала, усиление доступно в различных формах, чтобы удовлетворить широкий спектр процессов и требований к конечному продукту. Материалы, поставляемые в качестве армирующего материала, включают ровинг, измельченное волокно, рубленые пряди, непрерывный, рубленый или термоформованный мат. Армирующие материалы могут быть спроектированы с уникальной архитектурой волокон и иметь предварительную форму (форму) в зависимости от требований к продукту и производственного процесса.

  • Ровинги с несколькими и одинарными концами: Ровинги используются в основном в термореактивных компаундах, но могут применяться и в термопластах. Многоконцевые ровницы состоят из множества отдельных прядей или пучков нитей, которые затем нарезаются и случайным образом осаждаются в матрице смолы. В таких процессах, как формование листов (SMC), преформа и напыление, используется многогранный ровинг. Многоконечные ровницы также могут использоваться в некоторых приложениях для намотки волокон и пултрузии. Односторонний ровинг состоит из множества отдельных нитей, намотанных в одну прядь.Продукт обычно используется в процессах, в которых используется однонаправленное армирование, например, намотка нитей или пултрузия.
  • Маты и вуали: Армирующие маты и вуали из нетканого материала обычно описываются по весу на единицу площади. Например, коврик из рубленых прядей весом 2 унции будет весить 2 унции на квадратный ярд. Тип армирования, дисперсия волокон и количество связующего, которое используется для скрепления мата или вуали, определяют различия между матовыми изделиями. В некоторых процессах, таких как ручная укладка, необходимо, чтобы связующее растворилось.В других процессах, особенно при компрессионном формовании и пултрузии, связующее должно выдерживать гидравлические силы и растворяющее действие матричной смолы во время формования. Следовательно, с точки зрения связующего, производятся две основные категории матов или вуалей, которые известны как растворимые и нерастворимые связующие.
  • Тканые, прошитые, плетеные и трехмерные ткани: Существует множество типов тканей, которые можно использовать для усиления смол в композитах. Многонаправленное армирование производится путем плетения, вязания, сшивания или плетения непрерывных волокон в ткань из крученой и скрученной пряжи.Ткани можно изготавливать с использованием практически любого армирующего волокна. Чаще всего используются ткани из стекловолокна, карбона или арамида. Ткани обладают ориентированной прочностью и высокими усиливающими нагрузками, которые часто встречаются в высокопроизводительных приложениях. Ткани позволяют точно разместить арматуру. Это невозможно сделать с измельченными волокнами или рублеными прядями и возможно только с непрерывными прядями с использованием относительно дорогостоящего оборудования для укладки волокон. Из-за непрерывной природы волокон в большинстве тканей отношение прочности к весу намного выше, чем у вариантов с разрезанным или рубленым волокном.Сшитые ткани позволяют настраивать ориентацию волокон в структуре ткани. Это может быть большим преимуществом при проектировании устойчивости к сдвигу или кручению.
  • Однонаправленное: Однонаправленное армирование включает ленты, жгуты, однонаправленный жгут и ровинг (которые представляют собой совокупности волокон или прядей). Волокна в этой форме все выровнены параллельно в одном направлении и не изогнуты, что обеспечивает высочайшие механические свойства. Композиты, использующие однонаправленные ленты или листы, обладают высокой прочностью в направлении волокна.Однонаправленные листы тонкие, и для большинства структурных применений требуется несколько слоев. Типичные области применения однонаправленного армирования включают высоконагруженные композитные материалы, такие как компоненты самолетов или гоночные лодки.
  • Препрег: Препрег — это готовый материал, состоящий из армирующей формы и полимерной матрицы. Для изготовления препрега используется пропускание армирующих волокон или форм, таких как ткани, через ванну со смолой. Смола пропитывается (пропитывается) волокном, а затем нагревается, чтобы продвинуть реакцию отверждения до различных стадий отверждения.Доступны термореактивные или термопластичные препреги, которые можно хранить в холодильнике или при комнатной температуре в зависимости от составляющих материалов. Препреги можно наносить вручную или механически в различных направлениях в зависимости от требований конструкции.
  • Измельченные: Измельченные волокна — это измельченные волокна, имеющие очень короткие длины волокон (обычно менее 1/8 дюйма). Эти продукты часто используются в термореактивных замазках, отливках или синтаксических пенах для предотвращения растрескивания затвердевшего состава из-за усадки смолы.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с вашим системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Проектирование архитектур биоинспирированного армирующего композита с помощью 3D-магнитной печати

3D-композиты с магнитной печатью

Здесь мы подробно описываем совершенно иной подход, называемый 3D-магнитной печатью, который ориентирует анизотропные армирующие частицы во время печати композитов с использованием магнитных полей. Мы можем производить элегантные армирующие конструкции из керамических микрочастиц с размерами элементов 90 мкм. Эта архитектура позволяет создавать композитные материалы, которые демонстрируют повышенные свойства жесткости, прочности и твердости.Этот надежный, недорогой, масштабируемый, устойчивый метод позволит создать совершенно новый класс прочных и легких композитных прототипов с программируемыми свойствами.

Чтобы продемонстрировать возможности этого метода, мы воссоздали выбранную архитектуру армирования, которую демонстрируют композитные системы из биологических прерывистых волокон, включая структуры остеонов в кортикальной кости млекопитающих, слоистую перламутровую оболочку морских ушек и усиленную холестерином дактильную булаву павлиньего богомола (рис.1). В каждом случае считается, что конкретная ориентация усиливающих элементов способствует выдающимся свойствам композита, включая повышенную прочность, высокую жесткость и необычайную ударную вязкость. Архитектура армирования в каждом натуральном композитном материале выражается в упрощенной микроструктуре, преобразованной в армирование пластинками. Эти микроструктуры импортируются в нашу основу для 3D-магнитной печати для создания объемных композитов с точно настроенным микроструктурным дизайном, созданным с помощью биоинспекций.

Рис. 1. Композиты с микроструктурированной архитектурой, созданные методом биоинспирации, могут быть воссозданы с помощью трехмерной магнитной печати.

( a ) Haliotidae sp. Оболочка морского ушка имеет слоистую структуру из кальцитовых призм, покрывающих плоские пластинки арагонита (перламутр). Печатается по исх. 27 (воспроизведено с разрешения Wiley-VCH). Эта архитектура ( b ) упрощена и ( c ) напечатана на магнитном 3D-принтере. ( d ) Дактильная дубинка креветок павлиньих богомолов демонстрирует холестерическую структуру минерализованных хитиновых волокон 2,3 .Печатается по исх. 3 (воспроизведено с разрешения Elsevier). Эта архитектура ( e ) упрощена и ( f ) напечатана на магнитном 3D-принтере. ( г ) Кортикальная кость млекопитающих демонстрирует концентрические фанерные структуры из армированных ламелями остеонов 4 . Печатается по исх. 28 (воспроизведено с разрешения Elsevier). Эта архитектура ( h ) упрощена и ( i ) напечатана на магнитном поле ( i ). Все напечатанные микроструктуры представляют собой сополимеры акрилата и уретана, усиленные пластинками оксида алюминия с 15 об.%.Масштабная линейка, 5 мкм в и ; 25 мкм в c ; 15 мкм в d ; 50 мкм (черный) и 20 мкм (белый) в f ; 200 мкм в г ; и 5 мм (черный) и 25 мкм (белый) в и .

Процесс 3D-магнитной печати

Мы создали основу для 3D-печати на основе SLA, называемую 3D-магнитной печатью, которая позволяет печатать плотные керамические / полимерные композиты, в которых можно точно настроить направление армирующих керамику частиц. в каждом отдельном вокселе печатного материала (рис.2а). Чтобы обеспечить ориентацию армирующих керамику частиц, мы используем методы магнитной маркировки для покрытия традиционно немагнитных армирующих материалов, таких как высокопрочный оксид алюминия, диоксид кремния и фосфат кальция, номинальными количествами наночастиц оксида железа 20,21 . 3D-магнитная печать позволяет создавать самые разнообразные новые композитные микроархитектуры с четко напечатанными элементами размером до 90 мкм, демонстрирующими уникальное усиление. Процесс 3D-магнитной печати обязательно является иерархическим: магнитные наночастицы (~ 10 нм) реагируют на внешние поля, чтобы ориентировать керамические микрочастицы (~ 10 мкм) во время печати, которые работают для усиления каждого напечатанного полимерного вокселя (~ 100 мкм), что приводит к сложная макроскопическая композитная архитектура (∼10 см).

Рис. 2: Процесс 3D-магнитной печати.

( a ) В установке 3D-магнитного принтера используется цифровой световой процессор (DLP) для фотополимеризации смолы с помощью ультрафиолета (УФ), в то время как магнитное поле одновременно применяется через электромагнитные соленоиды. ( b ) Процесс трехмерной магнитной печати систематически выравнивает и выборочно полимеризует группы вокселей, запрограммированных на определенную ориентацию армирования в каждом слое печатного материала на основе сдвига поля.Платформа построения отслаивается после завершения слоя для печати дополнительных слоев. ( c ) С помощью 3D-магнитной печати можно распечатать подробные микроархитектуры армирования из файлов дизайна, включая этот пример золотого прямоугольника, который демонстрирует четкие элементы размером всего 90 мкм. Масштабная линейка, 2 мм, 500 и 50 мкм в c слева направо.

Стандартные процессы SLA-печати включают ультрафиолетовую (УФ) полимеризацию всего набора активных вокселей одновременно в одном слое неотвержденного полимера.Вместо этого процесс трехмерной магнитной печати включает дополнительные этапы для ориентации керамических микрочастиц во время печати, как показано на рис. 2b. Во-первых, воксели в каждом слое печати разделяются на группы с одинаковой ориентацией армирования. Во-вторых, перед полимеризацией первой активной группировки вокселей применяется вращающееся магнитное поле для выравнивания длинных осей усиливающих микрочастиц 22 . Время выравнивания в суспензии предшественника полимера составляет ~ 12 с в зависимости от приложенного поля, вязкости раствора, покрытия наночастиц и геометрии микрочастиц (см. Дополнительное обсуждение и Дополнительный рис.1). В-третьих, цифровой световой проектор (DLP) полимеризует эту активную группу вокселей одновременно за 10 секунд, консолидируя структуру и фиксируя ориентацию арматуры с помощью УФ-света. В-четвертых, следующий набор активных вокселей выравнивается в сдвинутом магнитном поле, чтобы установить новую ориентацию. В-пятых, эти активные воксели затем подвергаются УФ-полимеризации. Эти последние два шага повторяются для каждой уникальной ориентации армирования, которая должна быть включена в композитный слой. Наконец, отвержденный полимер отделяется от основания при подъеме рабочей пластины.Это приводит к попаданию неотвержденных чернил в область печати для печати следующего слоя.

Чтобы продемонстрировать надежность этого метода, были реализованы различные конструкции для определения микроархитектуры армирования, включая микроструктуры с биовоздушной обработкой, показанные на рис. 1, и геометрический узор золотого прямоугольника, показанный на рис. 2c, который показывает размеры элементов низко 90 мкм. Хотя этот метод не зависит от материала, представленные здесь микроархитектуры представляют собой твердые печатные композитные блоки из сополимера уретана и акрилата, усиленные 15 объемными процентами микропластинок оксида алюминия с ориентацией на конкретную площадку.В качестве примера напечатанный композит на рис. 2с состоит из бинарного армирующего рисунка (углы микропластин, изменяющиеся от θ = 0 ° до θ = 90 °), в котором показаны 300 на 185 вокселей. Ориентация микрочастиц оксида алюминия приводит к оптическому изменению поверхности композита. Арматура, ориентированная в плоскости, рассеивает больше света и кажется более белой, в то время как арматура, ориентированная вне плоскости, поглощает больше света и кажется более темной. Однако ключевым аспектом этого процесса является то, что, за исключением локальной ориентации армирующих частиц, производятся полностью однородные материалы.Этот процесс печати требовал четырех последовательных этапов, включая (i) выравнивание пластинок θ = 0 ° с вращающимся магнитным полем в плоскости, (ii) УФ-отверждение вокселей, запрограммированных на усиление θ = 0 ° с помощью DLP. , (iii) выравнивание оставшихся пластинок θ = 90 ° с вращающимся магнитным полем вне плоскости и (iv) УФ-отверждение вокселей, запрограммированных на усиление θ = 90 ° с помощью DLP. Эти четыре шага заняли 2 минуты, чтобы изготовить весь композитный слой.Анализ нижележащих армирующих микроструктур с помощью СЭМ выявил высокий уровень выравнивания микрочастиц в конечных композитах. Дополнительные примеры см. На дополнительных рисунках с 2 по 13.

3D микроархитектурный дизайн

3D магнитная печать позволяет создать совершенно новый класс прочных и легких композитов. Мы представляем себе производственный процесс, который начинается с того, что пользователь вводит цифровую геометрию с помощью программного обеспечения автоматизированного проектирования (САПР) или устройства обработки изображений (например, 3D-лазерный сканер), применяя механический анализ конечных элементов к цифровой геометрии, чтобы найти оптимизированную архитектуру армирования. и 3D-печать оптимальной архитектуры путем ориентации арматуры в каждом вокселе.Возможность настройки архитектур армирования обеспечивает широкие возможности программирования жесткости, прочности, ударной вязкости и многофункциональности композитных материалов. Чтобы исследовать эти утверждения, мы охарактеризовали монолитные блоки 3D-магнитных печатных композитов (то есть все воксели, имеющие одинаковую ориентацию) с испытаниями на растяжение для измерения свойств материала по каждой оси (рис. 3a, b). Оси с арматурой, выровненной параллельно основным напряжениям (сильная ось), показали как повышенную жесткость, так и твердость, что является ожидаемым результатом теории композитов.Кроме того, композиты с сильной осью имели деформацию при разрыве в два раза больше, чем композиты со слабой осью (4% против 2%, оба намного меньше, чем 300% чистой матрицы). Чтобы подтвердить, что эти свойства материала поддерживаются в каждом вокселе сложной печатной структуры, была разработана микроархитектура, которая подверглась картированию твердости для измерения местных свойств материала (рис. 3c). Картирование твердости было использовано для демонстрации детального программирования композитов в естественном мире, особенно в градиентных структурах, которые имеют неоднородную твердость 23,24 .Воксели с армированием, ориентированным вне плоскости, демонстрируют значительное увеличение внеплоскостной жесткости по сравнению с вокселями с армированием в плоскости.

Рис. 3. Механические свойства композитов, напечатанных на магнитной основе.

( a ) Схема отдельного вокселя, показывающая две сильные и одну слабую оси полимерного вокселя, содержащего полностью ориентированные керамические микропластинки. ( b ) Испытания на растяжение были проведены на печатных композитах с ориентацией монолитного армирования.Печатные композиты с вокселями, содержащими керамические микрочастицы, выровненные параллельно основным напряжениям, показали более высокую жесткость (+ 29%), более высокую твердость (+ 23%) и более высокую деформацию при разрыве (+ 100%) по сравнению с композитами с вокселями, показывающими перпендикулярное выравнивание. ( c ) Схематично показана иерархия блока с трехмерной магнитной печатью с концентрическим квадратным узором. ( d ) Блок изготовлен методом 3D-магнитной печати (блок 2,2 × 2,2 см, толщина 3 мм) и подвергнут картированию твердости.Масштабная линейка, 4 мм в d .

Кроме того, считается, что микроструктура играет роль в определении механики разрушения, особенно в гетерогенных природных композитах, таких как кортикальная кость. Несмотря на наличие множества цилиндрических дефектов, содержащих сосудистую сеть (каналы Харверса), кортикальная кость сохраняет впечатляющие механические свойства, отчасти благодаря концентрической фанерной микроструктуре остеонов, армированных пластинками 4 . С помощью 3D-магнитной печати были напечатаны армированные композитные собачьи кости различной архитектуры, окружающие большие круглые дефекты.Протестированные архитектуры включали структуры «на основе остеонов» с усилением, концентрически выровненным вокруг дефекта, и «монолитные» структуры с полностью выровненным армированием под разными углами (рис. 4a, b, см. Дополнительную таблицу 1). Эти уникальные архитектуры были смоделированы с помощью анализа конечных элементов для наблюдения ожидаемых деформаций, окружающих эти круглые дефекты. Деформация была построена как относительная деформация, ɛ отн. , которая отражает соотношение между основной локальной деформацией и максимальной основной деформацией во всех микроструктурах, которые возникают на краю кольцевого дефекта в монолитной структуре с θ = 90 ° (подробности моделирования см. В дополнительных методах).Архитектура, «вдохновленная остеонами», характеризующаяся концентрической ориентацией усиливающих тромбоцитов, показала самую низкую концентрацию деформации и максимальную среднюю прочность на разрыв, за исключением монолитной микроструктуры 0 ° (рис. 4b, c). Однако, поскольку архитектура, «вдохновленная остеонами», является симметричной, нагрузку можно прикладывать под любым углом относительно микроструктуры для получения столь же высоких характеристик. В рамках 3D-магнитной печати композитная архитектура может быть оптимизирована между цифровым генерированием геометрии и фактической печатью материала.Эта оптимизация архитектуры может быть реализована с помощью анализа FEA для развития композитной архитектуры в направлении улучшенных показателей производительности, таких как более высокая прочность и жесткость.

Рисунок 4: Механический анализ напечатанных композитов с круглыми дефектами.

( a ) Образцы с круглыми дефектами напечатаны на 3D-магнитной печати с программируемой архитектурой армирования, включая микроструктуры «на основе остеонов» с концентрической ориентацией армирования и «монолитные» микроструктуры, как показано в b .( b ) Предполагается, что микроструктуры, «вдохновленные остеонами», будут демонстрировать меньшую относительную деформацию ( отн. ) по сравнению с смещенными «монолитными» микроструктурами. ( c ) Испытания на растяжение напечатанных композитов с круговыми дефектами показывают, что архитектуры, «вдохновленные остеонами», превосходят все, кроме идеально выровненного «монолитного» образца. Поскольку архитектура, «вдохновленная остеонами», является симметричной, нагрузку можно прикладывать под любым углом по отношению к микроструктуре для получения аналогичных характеристик.Масштабная линейка, 5 мм в и .

Устранение трещин с помощью 3D-магнитной печати

Детальный анализ синтетических структур остеона выявил очевидные различия в поведении переломов между «остеонами» и 0 ° монолитными по сравнению с 90 ° монолитными. Монолитная структура под углом 90 ° имела тенденцию демонстрировать прямое быстрое распространение трещины, связанное с расколом 25 , в то время как монолитная архитектура «на основе остеонов» и 0 ° имела тенденцию демонстрировать прогиб во время распространения трещины, ведущего к извилистой траектории трещины.Эти результаты показали, что 3D-магнитная печать позволяет создавать микроархитектуры, которые увеличивают прогиб на пути трещины (см. Дополнительный рисунок 9). Такое отклонение трещин часто связано с повышенной вязкостью разрушения, особенно в человеческой кости 16 и перламутре 26 .

Пути распространения трещин можно дополнительно настроить, создав архитектуры с 3D-магнитной печатью, которые предназначены для преувеличения отклонения пути трещины. На рисунке 5 показаны примеры печатных структур, в которых квадратные островки 4 × 4 мм с различной ориентацией армирования были напечатаны на первом этапе, а объемлющий монолитный фон был напечатан на втором этапе, чтобы получить твердый композит.Когда ориентация островка совпадала с фоном, была создана монолитная структура, и поведение трещин соответствовало ожидаемому от монолитных композитных материалов. Однако, когда ориентация островка контрастировала с ориентацией фона, трещина проходила сквозь материал. В случае, когда ориентация островков была перпендикулярна основному направлению трещины, островки действовали как сильные точки и отталкивали вершину трещины. В случае, когда ориентация островков была параллельна основному направлению трещины, островки действовали как слабые места и притягивали вершину трещины.Управление трещинами обеспечивает возможное управление механизмами упрочнения разрушения в микроструктурах композитов. Например, это свойство можно использовать для программирования механизмов разрушения материала, которые могут отклонять трещины от важных участков конструкции.

Рис. 5. Управление трещинами с помощью трехмерных магнитных печатных архитектур.

Архитектура с трехмерной магнитной печатью с островками, которые соответствуют и контрастируют с ориентацией армирования объемной пленки. Обнаружено, что сложные микроархитектуры способны управлять трещиной (удлинять трещину).Масштабная линейка 4 мм.

Наука и технология композиционных материалов

Слушайте эту тему

В таком развитом обществе, как наше, все мы зависим от композитных материалов в некоторых аспектах нашей жизни.
Стекловолокно

был разработан в конце 1940-х годов и стал первым современным композитом. Он по-прежнему самый распространенный, составляя около 65 процентов всех производимых сегодня композитов. Он используется для изготовления корпусов лодок, досок для серфинга, спортивных товаров, облицовки бассейнов, строительных панелей и кузовов автомобилей.Вы вполне можете использовать что-то из стекловолокна, даже не подозревая об этом.

Лодки, доски для серфинга, автомобили и многое другое: нас окружают стекловолокно и другие композитные материалы. Источник изображения: sobri / Flickr.

Что делает материал композитным

Композиционные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, которые имеют совершенно разные свойства. Различные материалы работают вместе, чтобы придать композиту уникальные свойства, но внутри композита вы можете легко отличить разные материалы друг от друга — они не растворяются и не смешиваются друг с другом.

Композиты существуют в природе. Кусок дерева представляет собой композит, состоящий из длинных волокон целлюлозы (очень сложной формы крахмала), удерживаемых вместе гораздо более слабым веществом, называемым лигнином. Целлюлоза также содержится в хлопке и льне, но именно связующая сила лигнина делает кусок древесины намного прочнее, чем пучок хлопковых волокон.

Идея не нова

Люди использовали композитные материалы на протяжении тысячелетий. Возьмем, к примеру, сырцовые кирпичи.Если вы попытаетесь согнуть лепешку из засохшей грязи, она легко сломается, но она окажется крепкой, если вы попытаетесь раздавить или сжать ее. Кусок соломы, с другой стороны, обладает большой силой, когда вы пытаетесь ее растянуть, но почти не имеет силы, когда вы ее сминаете. Когда вы объединяете грязь и солому в блок, свойства двух материалов также объединяются, и вы получаете кирпич, который прочен как на сжатие, так и на разрыв или изгиб. Говоря более технически, у него есть и хорошие
прочность на сжатие

и хорошо
предел прочности

.

Мужчина реконструирует древнюю цитадель из сырцового кирпича в Иране после того, как она была повреждена в результате землетрясения. Глиняные кирпичи — это те же материалы, которые использовались для его строительства около 2500 лет назад. Источник изображения: OXLAEY.com / Flickr.

Еще один известный композит — бетон. Здесь заполнитель (мелкие камни или гравий) скреплен цементом. Бетон имеет хорошую прочность при сжатии, и его можно сделать более прочным при растяжении, добавив в композит металлические стержни, проволоку, сетку или тросы (таким образом создавая железобетон).

Композиты были сделаны из формы углерода, называемой графеном, в сочетании с металлической медью, в результате чего был получен материал, в 500 раз более прочный, чем сама медь. Точно так же композит графена и никеля имеет прочность более чем в 180 раз больше никеля.

Что касается стекловолокна, то оно изготовлено из
пластик

армированный нитями или стекловолокном. Эти нити можно либо связать вместе и сплести в мат, либо их иногда можно разрезать на короткие отрезки, которые произвольно ориентированы в пластиковой матрице.

Больше чем сила

В настоящее время многие композиты производятся не только для улучшения прочности или других механических свойств, но и для других целей. Многие композиты предназначены для того, чтобы быть хорошими проводниками или изоляторами тепла или иметь определенные магнитные свойства; свойства, которые очень специфичны и специализированы, но также очень важны и полезны. Эти композиты используются в огромном количестве электрических устройств, включая транзисторы, солнечные элементы, датчики, детекторы, диоды и лазеры, а также для изготовления антикоррозионных и антистатических покрытий на поверхности.

Композиты, изготовленные из оксидов металлов, также могут иметь определенные электрические свойства и используются для производства кремниевых чипов, которые могут быть меньше и плотнее упакованы в компьютер. Это увеличивает объем памяти и скорость компьютера. Оксидные композиты также используются для создания высокотемпературных сверхпроводящих свойств, которые теперь используются в электрических кабелях.

Изготовление композита

Большинство композитов состоит всего из двух материалов.Один материал (матрица или связующее) окружает и связывает скопление волокон или фрагменты гораздо более прочного материала (армирования). В случае глиняных кирпичей две роли берут на себя грязь и солома; в бетоне — цементом и заполнителем; в дереве целлюлозой и лигнином. В стекловолокне армирование обеспечивается тонкими нитями или стекловолокном, часто вплетенными в нечто вроде ткани, а матрица представляет собой пластик.

Примеры различных форм армирования стекловолокном, которые будут использоваться при создании стекловолокна.Источник изображения: Cjp24 / Wikimedia Commons.

Стекловолоконные нитки из стекловолокна очень прочные при растяжении, но они также хрупкие и ломаются при резком сгибании. Матрица не только удерживает волокна вместе, но и защищает их от повреждений, разделяя любые
стресс

среди них. Матрица достаточно мягкая, чтобы ее можно было формовать с помощью инструментов, и ее можно размягчить подходящими растворителями, чтобы можно было произвести ремонт. Любая деформация листа стекловолокна обязательно растягивает часть стекловолокна, и они способны этому противостоять, поэтому даже тонкий лист очень прочен.Кроме того, он довольно легкий, что является преимуществом для многих приложений.

За последние десятилетия было разработано много новых композитов, некоторые из которых обладают очень ценными свойствами. Тщательно выбирая арматуру, матрицу и производственный процесс, который их объединяет, инженеры могут адаптировать свойства к конкретным требованиям. Они могут, например, сделать композитный лист очень прочным в одном направлении, выравнивая волокна таким образом, но более слабым в другом направлении, где прочность не так важна.Они также могут выбирать такие свойства, как устойчивость к теплу, химическим веществам и атмосферным воздействиям, выбирая подходящий матричный материал.

Выбор материалов для матрицы

В качестве матрицы многие современные композиты используют термореактивные или термопластичные пластмассы (также называемые смолами). (Использование пластика в матрице объясняет название «армированный пластик», которое обычно дают композитам). Пластмассы
полимеры

которые удерживают арматуру вместе и помогают определить физические свойства конечного продукта.

Термореактивные пластмассы являются жидкими при приготовлении, но затвердевают и становятся твердыми (т. Е. Затвердевают) при нагревании. Процесс схватывания необратим, поэтому эти материалы не становятся мягкими при высоких температурах. Эти пластмассы также устойчивы к износу и воздействию химикатов, что делает их очень прочными даже в экстремальных условиях окружающей среды.

Термопласты, как следует из названия, твердые при низких температурах, но размягчаются при нагревании. Хотя они используются реже, чем термореактивные пластмассы, они обладают некоторыми преимуществами, такими как более высокая вязкость разрушения, длительный срок хранения сырья, возможность вторичной переработки и более чистое и безопасное рабочее место, поскольку для процесса отверждения не требуются органические растворители.

Керамика, углерод и металлы используются в качестве матрицы для некоторых узкоспециализированных целей. Например, керамика используется, когда материал будет подвергаться воздействию высоких температур (например, теплообменники), а углерод используется для продуктов, которые подвергаются трению и износу (например, подшипники и шестерни).

Изображение под электронным микроскопом в искусственных цветах композита с магниевой матрицей, армированного карбидом титана и алюминия. Источник изображения: ZEISS Microscopy / Flickr.

Выбор материалов для армирования

Хотя стекловолокно является наиболее распространенным армированием, во многих современных композитах сейчас используются тонкие волокна из чистого углерода.Можно использовать два основных типа углерода — графит и углеродные нанотрубки. Оба являются чистым углеродом, но атомы углерода расположены в разных кристаллических конфигурациях. Графит — очень мягкое вещество (используется в «свинцовых карандашах») и состоит из листов атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Связи, удерживающие шестиугольники вместе, очень прочные, но связи, удерживающие вместе листы шестиугольников, довольно слабые, что и делает графит мягким. Углеродные нанотрубки изготавливаются путем скатывания одного листа графита (известного как графен) в трубку.Это создает чрезвычайно прочную структуру. Также возможно изготовление трубок из нескольких цилиндров — трубок внутри трубок.

Композиты из углеродного волокна легки и намного прочнее, чем стекловолокно, но при этом более дороги. Из этих двух графитовые волокна дешевле и их легче производить, чем углеродные нанотрубки. Они используются в конструкциях самолетов и в высокопроизводительном спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа, теннисные ракетки и гребные лодки, и все чаще используются вместо металлов для ремонта или замены поврежденных костей.

Нити бора даже прочнее (и дороже) углеродных волокон. Нанотрубки из нитрида бора обладают дополнительным преимуществом, поскольку они намного более устойчивы к нагреванию, чем углеродные волокна. Они также обладают пьезоэлектрическими качествами, что означает, что они могут генерировать электричество при приложении к ним физического давления, такого как скручивание или растяжение.

Полимеры также могут использоваться в качестве армирующего материала в композитах. Например, кевлар, первоначально разработанный для замены стали в радиальных шинах, но наиболее известный благодаря использованию в пуленепробиваемых жилетах и ​​шлемах, представляет собой чрезвычайно прочное полимерное волокно, придающее прочности композитному материалу.Он используется в качестве арматуры в композитных изделиях, которые требуют легкой и надежной конструкции (например, структурные части корпуса самолета). Еще более прочным, чем кевлар, является вещество, состоящее из комбинации графена и углеродных нанотрубок.

Выбор производственного процесса

Для изготовления объекта из композитного материала обычно используется какая-либо форма. Армирующий материал сначала помещается в форму, а затем полужидкий матричный материал распыляется или закачивается для формирования объекта.Можно приложить давление, чтобы вытеснить пузырьки воздуха, а затем форму нагревают, чтобы матрица затвердела.

Процесс формования часто осуществляется вручную, но автоматическая обработка становится все более распространенной. Один из этих методов называется
пултрузия

(термин, образованный от слов «вытягивание» и «экструзия»). Этот процесс идеально подходит для производства прямых изделий с постоянным поперечным сечением, например мостовых балок.

Во многих тонких структурах сложной формы, таких как изогнутые панели, композитная структура создается путем наложения листов тканого армирующего волокна, пропитанного пластиковым матричным материалом, поверх базовой формы соответствующей формы.Когда панель будет достигнута подходящей толщины, матричный материал отверждается.

Сэндвич-композиты

Многие новые типы композитов создаются не с помощью матрицы и метода армирования, а путем укладки нескольких слоев материала. Структура многих композитов (например, используемых в панелях крыла и корпуса самолетов) состоит из пластиковых сот, зажатых между двумя обшивками из композитного материала, армированного углеродным волокном.

Сотовая композитная сэндвич-структура от НАСА.Источник изображения: НАСА / Wikimedia Commons.

Эти многослойные композитные материалы сочетают в себе высокую прочность и, в частности, жесткость на изгиб и малый вес. Другие методы включают в себя простую укладку нескольких чередующихся слоев разных веществ (например, графена и металла) для создания композита.

Зачем использовать композиты?

Самым большим преимуществом композитных материалов является прочность и жесткость в сочетании с легкостью.Выбирая подходящую комбинацию армирования и материала матрицы, производители могут создавать свойства, которые точно соответствуют требованиям для конкретной конструкции для конкретной цели.

  • Композиты в Австралии

    Австралия, как и все развитые страны, проявляет большой интерес к композитным материалам, которые многие люди считают «материалами будущего». Основная задача — снизить затраты, чтобы композитные материалы можно было использовать в продуктах и ​​приложениях, которые в настоящее время не оправдывают затрат.В то же время исследователи хотят улучшить характеристики композитов, например сделать их более устойчивыми к ударам.

    Одна из новых технологий включает «текстильные композиты». Вместо того, чтобы укладывать армирующие волокна по отдельности, что является медленным и дорогостоящим процессом, их можно связать или сплести вместе, чтобы получить своего рода ткань. Он может быть даже трехмерным, а не плоским. Пространства между текстильными волокнами и вокруг них затем заполняются матричным материалом (например, смолой) для изготовления продукта.

    Этот процесс довольно легко может быть выполнен машинами, а не вручную, что делает его быстрее и дешевле. Соединение всех волокон вместе также означает, что композит с меньшей вероятностью будет поврежден при ударе.

    По мере того, как стоимость снижается, другие применения композитов начинают выглядеть привлекательными. При изготовлении корпусов и надстроек лодок из композитов используется их устойчивость к коррозии. У минных охотников ВМС Австралии композитный корпус, поскольку магнитный эффект стального корпуса может помешать обнаружению мин.

    Также в разработке находятся вагоны для поездов, трамваев и других средств передвижения, сделанные из композитных материалов, а не из стали или алюминия. Здесь привлекательность заключается в легкости композитов, поскольку в этом случае автомобили потребляют меньше энергии. По той же причине в будущем мы увидим все больше и больше композитов в автомобилях.

Современная авиация, как военная, так и гражданская, является ярким тому примером. Без композитов было бы гораздо менее эффективно. Фактически, требования, предъявляемые этой отраслью к легким и прочным материалам, были основной движущей силой развития композитов.Сейчас обычным явлением являются крылья и хвостовое оперение, гребные винты и лопасти несущего винта, сделанные из современных композитных материалов, а также большая часть внутренней конструкции и деталей. Каркасы некоторых небольших самолетов полностью сделаны из композитных материалов, как и крыло, хвостовое оперение и панели корпуса больших коммерческих самолетов.

Размышляя о самолетах, стоит помнить, что композиты с меньшей вероятностью, чем металлы (например, алюминий), полностью разрушатся под действием нагрузки. Небольшая трещина в куске металла может очень быстро распространиться с очень серьезными последствиями (особенно в случае самолета).Волокна в композите блокируют расширение любой небольшой трещины и распределяют напряжение вокруг нее.

Правильные композиты также хорошо выдерживают нагрев и коррозию. Это делает их идеальными для использования в продуктах, работающих в экстремальных условиях, таких как лодки, оборудование для обработки химикатов и космические корабли. В целом композитные материалы очень прочные.

Еще одно преимущество композитных материалов состоит в том, что они обеспечивают гибкость конструкции. Из композитов можно придавать сложные формы, что является отличным преимуществом при производстве чего-то вроде доски для серфинга или корпуса лодки.

Кроме того, в настоящее время большая работа направлена ​​на разработку композитных материалов, изготовленных из отходов, таких как сельскохозяйственные отходы, строительные материалы или пластиковые контейнеры для напитков.

Обратной стороной композитов обычно является их стоимость. Хотя при использовании композитов производственные процессы часто бывают более эффективными, сырье стоит дорого. Композиты никогда полностью не заменят традиционные материалы, такие как сталь, но во многих случаях это именно то, что нам нужно.И без сомнения, по мере развития технологии будут найдены новые применения. Мы еще не видели всего, на что способны композиты.

Современная авиация была основным двигателем развития композитов. Источник изображения: Пол Нелхэмс / Flickr.

Подкрепление

Gurit поставляет широкий ассортимент арматуры, подходящей для изготовления и ремонта композитных компонентов. Эти материалы основаны на наиболее широко используемых типах волокон и ориентации волокон и включают в себя множество конструктивных технологий при их производстве.

Наш ассортимент армирования представлен типами волокон:

  • Стеклянные изделия — E Glass
  • Углеродные продукты
  • Гибридные комбинации вышеперечисленных волокон
  • Изделия из натурального льняного волокна

Продукты из натурального льняного волокна

В 2019 году Gurit начал сотрудничество с Bcomp, швейцарским высокотехнологичным стартапом, специализирующимся на экологически безопасных решениях для облегчения веса на основе натуральных волокон. В настоящее время Gurit продает продукты Bcomp ampiTex ™ и powerRibs ™, часто в сочетании с аккредитованными Gurit растворами смол на биологической основе или низкотоксичными смолами.

Технология powerRibs ™ — это чрезвычайно легкая армирующая сетка из натурального волокна. Вдохновленный прожилками листьев, он обеспечивает максимальную жесткость при минимальном весе за счет создания ребристой структуры на одной стороне тонкостенного элемента оболочки. Ассортимент армирующих тканей ampiTex ™ отличается разнообразной архитектурой, оптимизированной для множества применений.

Благодаря этим усилениям, выбросы CO2 от полуструктурных элементов, например внешние панели могут быть уменьшены на 75% по сравнению с углеродными волокнами при сохранении соответствующих характеристик.Для внутренних панелей вес может быть уменьшен до 50%, а для пластика — до 80% при соответствующих характеристиках. Комбинация биосмол Gurit и натуральных волокон Bcomp теперь представляет собой важный первый шаг к созданию композитных панелей на основе биологических материалов для различных отраслей промышленности.
Коды изделий из льняной ткани, препрега и SPRINT ™, которые теперь доступны для заказа, доступны в последних каталогах продукции Gurit. Для получения дополнительной информации или технических характеристик продукта обратитесь к местному представителю службы поддержки клиентов Gurit или партнеру по распространению (см. Страницу контактов Gurit).

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие документы на боковой панели или обратитесь к представителю службы поддержки клиентов.

Композитная арматура | Scientific.Net

Композитная арматура как способ повышения прочности строительных конструкций

Авторы: Варвара Е.Румянцева Виктория Сергеевна Коновалова

Реферат: Проведено исследование жидкостной коррозии цементного бетона, результаты которого позволяют определить параметры массообмена в исследуемой системе и рассчитать срок службы бетонного изделия в средах разной степени агрессивности. Математически рассчитаны и экспериментально установлены даты начала электрохимической коррозии стальной арматуры в железобетоне и достижения предельного состояния стальной арматуры в условиях жидкостной коррозии железобетона в хлоридсодержащей среде.Проведены исследования коррозионной стойкости стекловолоконной арматуры в различных средах. Рассмотрена возможность замены стальной арматуры на стеклопластик при армировании бетонных изделий.

336

Совместная работа цементобетона и композитной арматуры с периодической обмоткой профиля

Авторы: Сергей Викторович Федосов, Варвара Е.Румянцева, Виктория Сергеевна Коновалова, Б. Нармания

Аннотация: Проведено исследование совместной работы цементобетона и материала обмотки стеклопластиковой композитной арматуры с разными типами покрытий и типами намоток. Представлен тип намотки периодического профиля, повышающий сцепление материала намотки стекловолоконной арматуры с цементобетоном. Установлено, что навивка периодического профиля улучшает прочностные свойства композитного армирующего материала.Оценено влияние агрессивных сред на сцепление стеклопластиковых стержней с различными видами подготовки поверхности из цементобетона.

119

Влияние конфигурации теста на прочность соединения стержней из стеклопластика

Авторы: Ондржей Янус, Франтишек Гиргле, Войтех Костиха, Петр Штепанек, Павел Сулак

Аннотация: Хорошо известно, что конфигурация теста влияет на поведение сцепления стальной арматуры, но этот эффект еще не получил достаточной количественной оценки при использовании арматуры FRP.В этой статье представлены частичные результаты текущей экспериментальной программы, посвященной прочности сцепления стержней из стеклопластика с бетоном, в отношении эффекта обработки поверхности стержней и конфигурации испытаний. В этом исследовании представлен модифицированный тест балки вместе с тестом на вытягивание с эксцентрическим размещением стержня. Была испытана прочность сцепления арматуры GFRP с обработкой песком с использованием кварцевого песка и ребристого типа с фрезерованными ребрами. Прутки с песчаным покрытием демонстрируют другое поведение сцепления по сравнению с ребристыми из-за разницы сил, передаваемых от арматуры к бетону.Толщина защитного слоя бетона также оказывает значительное влияние на сцепление арматуры.

217

Численный анализ ремонта асимметрично связанных композитных пятен и влияния фронта плоско-скошенной трещины на КИН

Авторы: Балтах Абдельгани, Эйд Абделькарим, Абделькадер Джебли, Башир Буйеджра Белаббесс, Бенхамена Али

Аннотация: Нелинейный трехмерный анализ методом конечных элементов был проведен для анализа поведения фронта трещины в алюминиевой пластине с центральной трещиной, асимметрично отремонтированной с помощью композитной заплатки.Согласно экспериментальным наблюдениям, фронт трещины был смоделирован как наклонная форма от начального состояния, когда фронт трещины прямой и параллельный направлению толщины от стороны с заплатами к стороне без заплат. Установлено, что степень перекоса сильно влияет на распределение коэффициента интенсивности напряжений (КИН) вдоль фронта трещины. Фактически, полученные тенденции распределения КИН различны и изменяются на стадиях роста трещин. Главный вывод заключается в том, что независимо от формы (наклона) фронта трещины средний коэффициент интенсивности напряжений через фронт трещины остается постоянным и, следовательно, означает, что он является эффективным параметром для оценки усталостной долговечности и роста трещин асимметрично залатанных структур.Выполненные модели дали хорошие результаты по сравнению с литературой, и различные результаты хорошо коррелируют с экспериментальными наблюдениями и имеют смысл с реалистичным развитием трещины.

11

Анализ прогрессирующего отказа трубопроводов, ремонтируемых композитной оболочкой

Авторы: Ян Ив Ван, Чжи Цян Ченг, Бао Шэн Лю

Аннотация: Композитные системы обертывания широко используются для ремонта поврежденных трубопроводов.Его эффективность доказана многими исследованиями и инженерными приложениями. Однако об исследованиях режима прогрессирующего разрушения ремонтируемой конструкции не сообщалось. В данной статье метод конечных элементов с критериями отказов Хашина разработан для реализации анализа прогрессивных отказов. Прогнозируемое давление разрыва хорошо согласуется с экспериментом со взрывом. В отличие от широко распространенных отказов в композитных сосудах под давлением с оберткой (COPV), анализ прогрессирующего отказа для дефектного трубопровода, покрытого композитным материалом, выявляет очень разные стадии отказа: стабильное распространение отказа и быстрое распространение отказа.Определение критического давления между этими двумя этапами имеет важное значение при проектировании композитного ремонта поврежденного трубопровода.

483

Композитная арматура ООО «СК»

Авторы: Светлана Киски, Жанна Теплова, Алексей Соколов

Аннотация: В статье представлен обзор основных физико-механических характеристик стальной и неметаллической композитной арматуры.Также проводится комплексное изучение, анализ и обобщение доступной информации. Большое внимание уделяется рекомендациям по проектированию строительных конструкций различного назначения с неметаллической композитной арматурой. Рассмотрены области применения неметаллической композитной арматуры в строительной отрасли в России и за рубежом. В статье представлена ​​информация об основном производителе и официальном дистрибьюторе композитной арматуры. Компания является официальным дистрибьютором на Северо-Западе Российской Федерации.Их продукция успешно применяется на многих строящихся объектах России. Материалы статьи основаны на реальных фотоматериалах, предоставленных личным архивом компании.

749

Сцепление композитной арматуры, изготовленной из ровингов с высокоэффективным бетоном

Авторы: Томаш Влах, Магдалена Новотна, Цтислав Фиала, Ленка Лайблова, Петр Гайек

Аннотация: Армирование бетона композитным техническим текстилем создает несущую способность при растяжении.Это позволяет отказаться от стальной арматуры и минимизировать бетонное покрытие. Исходя из этого, бетонное покрытие рассчитывается с учетом сцепления арматуры с бетоном. Используя текстильное армирование, можно создавать очень тонкие конструкции. Целью данной работы было определение условий взаимодействия углеродной и базальтовой композитной арматуры в матрице из эпоксидной смолы с высокоэффективным бетоном (HPC). Предел прочности использованной композитной арматуры и другие механические параметры HPC были определены экспериментальными испытаниями.Эксперименты копировали метод производства технического текстиля. Эти две комбинации материалов оказывают влияние на дизайн структур с текстильным армированием.

397

Разработка и исследование механических свойств бетона, армированного стекловолокном

Авторы: Михаил Беляев, Сергей Семенов, Олег Столяров

Аннотация: В настоящее время новые типы армирования бетона находят все большее применение в гражданском строительстве.Использование волокнистых материалов в качестве арматуры строительных конструкций дает возможность изготавливать бетонные элементы меньшей толщины, высокой прочности и коррозионной стойкости. Эта статья включает разработку и определение механических свойств бетона, армированного стекловолокном, ровингом и композитной арматурой.

642

Сравнение различных методов определения модуля упругости композитной арматуры, полученной из ровинга

Авторы: Томаш Влах, Ленка Лайблова, Александру Чира, Магдалена Новотна, Цтислав Фиала, Михал Женишек, Петр Гайек

Аннотация: В настоящее время высокоэффективный бетон (HPC) становится все более популярным в основном из-за его отличных механических параметров.Как и в случае с обычным силовым бетоном (ОРБ), необходимо повысить несущую способность за счет армирования. Современная эпоха требует использования очень тонких структур как по экологическим параметрам, так и по визуальному качеству. Исходя из этого, для армирования начинают использовать прочные композитные материалы, например, технический текстиль из них. Элемент HPC с таким типом армирования называется бетоном с высокими эксплуатационными характеристиками, армированным текстильным материалом (TRHPC). Невозможно использовать традиционный подход для обычно используемой стальной арматуры, если мы хотим спроектировать эти сверхтонкие конструкции.Моделируемые конструкции очень чувствительны к входным параметрам и разработке стандартов для лагов материала TRC. Настоящее исследование сосредоточено на различных методах определения модуля упругости при растяжении композитной арматуры. Три использованных метода сравниваются между собой с помощью численного анализа испытания фасадного элемента на четырехточечный изгиб на изгиб для одного типа использованной арматуры. Кривые численного анализа, наконец, сравниваются с кривой реального эксперимента, и на основании этого производится окончательная оценка.

104

Оценка эксплуатационных свойств композитной арматуры, применяемой в бетонных конструкциях

Авторы: Виктор Валентинович Родевич, Артем Анатольевич Овчинников, Елена Валерьевна Шильникова.

Аннотация: Работа посвящена исследованию композитной арматуры из стекловолокна и базальтовой фибры, в частности их эксплуатационных свойств в агрессивной щелочной среде легкого заполнителя бетона.Поскольку их тепловое сопротивление значительно меньше, чем у обычных стальных композитов, они могут использоваться в трехслойных ограждающих конструкциях зданий для обеспечения улучшенных тепловых свойств. Однако данных и экспериментальных результатов по этой теме нет. Предыдущие исследования показали высокую щелочную стойкость арматуры из базальтового волокна, но необходимы дальнейшие исследования. Для получения композитной арматуры, которая используется в качестве гибких соединителей для многослойных стеновых панелей, проведен ряд экспериментальных исследований.Данные исследования показали удовлетворительную производительность гибких ссылок.

57

Директивы FCA для композитной арматуры

Строгие рейтинги краш-тестов и стандарты экономии топлива побуждают производителей оригинального оборудования проявлять творческий подход к укреплению транспортных средств при сохранении или даже уменьшении общего веса.Используются различные материалы, а также добавляется дополнительное армирование. Если вы ремонтировали автомобили Fiat Chrysler Automobiles (FCA) последнего модельного года, вы могли заметить использование композитных усилителей.

Хотя эти композитные арматуры могут показаться незначительными, в руководствах по ремонту FCA подчеркивается, что их абсолютно необходимо заменить. Можно найти два разных предупреждения, в которых говорится: «Композитная арматура должна быть установлена ​​для соблюдения стандартов прочности компонентов.В руководстве также говорится: «Несоблюдение этих указаний может привести к серьезным или смертельным травмам».

В зависимости от того, где используется арматура, применяются разные правила ее обслуживания и установки. Некоторые композитные арматуры можно заменить отдельно, а некоторые поставляются в виде сборки, требующей замены компонента, к которому они прикреплены. Для композитных арматурных элементов, которые подлежат обслуживанию или переустанавливаются, для их крепления используется структурный клей. Если удаляется сама арматура или удаляется любой компонент, который касается арматуры, композитную арматуру необходимо прикрепить заново.

В Ram 1500 (DT) 2019 года используется композитная арматура, которая сама по себе не обслуживается. В руководстве указано: «Если композитная арматура передней двери (3) повреждена, переднюю дверь необходимо заменить».

Ищите эти усиления на многих автомобилях FCA. Общие области, в которых используется композитная арматура, включают, но не ограничиваются:

  • Двери
  • Передняя стойка
  • Центральная стойка
  • Рамка лобового стекла
  • Пол салона
  • Стойка D
  • Рейка на крышу

Обязательно соблюдайте руководство по ремонту кузова при обращении с композитной арматурой.Рекомендации по их замене могут отличаться от модели к модели.

Для получения дополнительной информации FCA посетите следующие страницы:
Информация об OEM Alfa Romeo
Информация об OEM Chrysler
Информация об OEM Dodge
Информация об OEM Fiat
Информация об OEM Jeep
Информация об OEM RAM


Связанные курсы I-CAR

Курс Fiat Chrysler Automobiles (FCA) Обзор ремонта при столкновении

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *