Арматура композиционная: Арматура композитная ТУ 12 мм 50 м цвет оранжевый

Содержание

Стеклопластиковая арматура в Самаре | СтеклоПласт

Строительный рынок Самары с уверенностью можно отнести к одной из самых развивающихся областей. В связи с этим реализация строительных материалов растёт с каждым днём. В том числе речь идёт и о композитной арматуре – высокопрочном пучке непрерывных стеклянных волокон, что пропитаны синтетической смолой и защищены от агрессивного воздействия внешней среды. Профессиональная стеклопластиковая арматура в Самаре реализуется по доступной цене за метр и применяется в различных областях строительства. Всего лишь за пару год активных продаж она заняла первое место в рейтинге востребованных материалов, что подтверждает её надёжность и соответствие нормам и правилам строительства. 

Сферы использования композитной арматуры

Высококачественная пластиковая арматура нашла своё применение в различных областях промышленного, дорожного и гражданского строительства, а именно:

  1. Стеклопластиковая арматура используется в качестве крепежа при возведении теплоизоляционной сетки;
  2. Применяется при реконструкции дорожного покрытия, тротуаров;
  3. Предназначена для сооружения каналов водоотведения, мелиорации, возведения конструкций портового назначения;
  4. Используется как облицовочный и связующий материал в кирпичной и каменной кладке;
  5. Служит прекрасным укрепляющим материалом в домах высотой свыше 3 этажей;
  6. Предназначена для укладки бетонного фундамента различной сложности.

Вышеперечисленный список использования композитной арматуры в Самаре далеко не полный. Современная стеклопластиковая арматура применяется и в других областях строительства, что возносит её в ряды самых востребованных.

Преимущества и недостатки композитной арматуры

Недорогая стеклопластиковая арматура давно завоевала популярность среди крупных застройщиков Самары, которые признали её одним из лучших и доступных строительных материалов. 
Среди преимуществ пластиковой арматуры стоит выделить:

  1. Наличие различных диаметров стержня;
  2. Длительный срок службы, что объясняется одинаковым коэффициентом расширения стеклопластиковой конструкции и бетона. Во время воздействия на эти материалы тепла не возникает трещин и деформаций;
  3. Устойчивость к влаге и химикатам;
  4. Удерживает тепло, за что стеклопластиковая арматура в Самаре был признана лучшим утеплителем домов и промышленных объектов;
  5. Не проводит электричества;
  6. Имеет небольшой вес, благодаря чему стеклопластиковую арматуру в Самаре можно транспортировать и укладывать самостоятельно;
  7. Порог прочности составляет 1100МПа. 

Покупая такую стеклопластиковую арматуру в Самаре, каждый человек получает уникальную возможность соорудить согласно стандартам ГОСТ и правилам безопасности крепкое и долговечное здание. Покупайте композитную арматуру, сравните её характеристики с металлической конструкцией и убедитесь в превосходстве первой.

Стоит ли доверять композитной арматуре

Композитная арматура – сравнительно молодой в строительстве материал, который, несмотря на свой возраст, успел себя положительно зарекомендовать среди сообщества строителей, и прочно обосноваться на стройплощадке, потеснив стальную арматуру. Это – материал, состоящий из нескольких компонентов. Точнее, основных компонентов два:

  1. Волокна, которые несут основную нагрузку, и непрерывно тянутся по всей длине арматурного стержня. Объем волокон должен быть не менее 75% от массы арматуры.
  2. Связующее на основе термореактивных смол, благодаря которому компоненты соединяются в единое целое.

Диаметр арматуры, согласно нормативному документу ГОСТ 31938-2012, устанавливается и используется следующий: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28 и 32 мм. Из них диаметры от 4 до 8 производятся и продаются в скрученном виде (мотках, барабанах), что облегчает транспортировку. Остальные диаметры производятся и продаются в прутках со стандартной длиной 6 – 12 метров.

Состав композитной арматуры бывает различный, и, в зависимости от компонентов, меняются свойства и себестоимость готового продукта.

Какая бывает композитная арматура

Классификация композитной арматуры в соответствии с составом волокон, несущих основную нагрузку, следующая:

  • стеклопластиковая,
  • базальтокомпозитная;
  • углекомпозитная,
  • арамидокомпозитная
  • комбинированная композитная арматура.

В последнем варианте разные волокна комбинируются в необходимой пропорции. Оптимальный вариант по себестоимости и свойствам – стеклопластиковая арматура, которая и получила наибольшее распространение.

На наружную оболочку композитной арматуры следует обратить особое внимание. Арматура (и композитная, и стальная) должна как можно плотнее сцепляться с бетоном, который она армирует, и эту задачу решает именно наружная поверхность. У разных производителей оболочка выполнена по-разному; например, где-то – это выступы волокон определённой формы, где-то – песок крупной фракции, и т.д.

Как правильно укладывать композитную арматуру

Перед заливкой бетонного элемента композитная арматура укладывается и вяжется в виде пространственного жесткого каркаса. Если вы покупали материал в бухте, её необходимо размотать, разрезать на нужные отрезки, и дать ей распрямиться, отлежаться, вернуть свою форму.

Далее, мы определяем необходимую для нашего бетонного изделия форму каркаса (или прибегая к помощи квалифицированных специалистов, или ищем информацию в интернете, и на свой страх и риск сами проектируем каркас). К сожалению, каждое изделие индивидуально, и в каждом конкретном случае правильный путь – это работа инженера-проектировщика, который в составе проекта дома, опираясь на расчетные данные проекта дома, предоставит дополнительно формы и размеры каркасов для армирования, а также диаметр арматуры и другие данные.

В местах пересечения прутков их необходимо зафиксировать. Фиксация выполняется либо при помощи специальных кляймеров (это идеальный вариант), либо при помощи пластиковых хомутов, если нет специализированного крепежа. Угловые пересечения прутков могут быть выполнены либо в металле (комбинируем композитный каркас и стальную арматуру), либо могут быть изготовлены на заводе-производителе цельнолитым элементом.

Так, как композитный каркас имеет малую жесткость и меняет свои размеры от малейших наружных воздействий, его необходимо закрепить. Идеальным решением будет применение стальных элементов каркаса, которые увеличат жесткость и позволят композитным пруткам не сдвинуться с места при заливке бетоном.

Что лучше: композитная или стальная арматура?

Поскольку до композитной арматуры свойства бетона улучшали исключительно стальной арматурой, и композитная арматура является прямым конкурентом стальной, повсеместно принято сравнивать два вида арматуры. Сравним и мы.

Итак, плюсы композитной арматуры:

  1. Вес. Композитная арматура весит меньше в несколько раз.
  2. Форм-фактор. Композитная арматура малых диаметров продается в скрученном виде, в бухтах. Это позволяют транспортировать её на личном автомобиле.
  3. Коррозия на стеклопластиковую арматуру не распространяет свое действие, в отличие от стальной арматуры. Вследствие этого, более долгая служба.
  4. Не проводит электричество. Не создает препятствий для радиосигналов, для сигналов мобильных телефонов.
  5. Более устойчива к воздействию отрицательных температур. Сталь при низких температурах становится более хрупкой, композитная арматура сохраняет свои свойства.
  6. Теплопроводность небольшая, вследствие этого дом, армированный композитной арматурой, в холодное время года лучше сохраняет тепло.
  7. Экологична. Не наносит вред природе при разложении.

Минусы композитной арматуры:

  1. Не пластична. Арматуру в условиях строительства часто необходимо гнуть, с последующим сохранением формы. Стальная арматура гнется и фиксируется в согнутом положении, а вот стеклопластиковая, к сожалению, нет. После того, как термореактивная смола-связующее затвердеет, изменить её форму уже нельзя, можно только сломать. Но выход есть, и даже не один: можно заказать на заводе арматуру какой угодно формы или комбинировать стальную и композитную арматуру.
  2. Не сваривается. К сожалению, сварка композитной арматуры невозможна. Но есть решение. Если есть такая необходимость, можно использовать композитную арматуру, оканчивающуюся металлическими прутками. Соединение композитной арматуры и металлического прутка выполняется на производстве.
  3. Не стойка к тепловому разрушению. Держит температуру до 150-160 градусов по цельсию. То есть, при пожаре бетон, армированный стальной арматурой, при разрушении повиснет на прутках стали, а вот бетон с композитной арматурой после нагрева более 150 градусов, просто упадет.
  4. Высокая вредность при резке. При обработке образуются мельчайшие острые частицы, загрязняющие рабочее пространство, угрожающие дыхательным путям, органам зрения.
  5. Не жесткая. Модуль упругости композитной арматуры меньше аналогичного у стальной в 4 раза. То есть, для того, чтобы армированный композитной арматурой бетон работал на растяжение так же, как армированный стальной арматурой, нужно увеличить диаметр композитной арматуры. Пример: диаметр стальной арматуры 12 мм, диаметр композитной арматуры должен быть 24 мм. То есть, это не выгодно экономически, и для перекрытий лучше брать стальную арматуру.

Вывод: Композитная арматура имеет как плюсы, так и минусы. Поэтому, в каждом конкретном случае нужно тщательно взвесить все качества стальной и композитной арматуры, и выбрать для себя нужный вариант в соответствии с конкретной ситуацией.

Композитная арматура: виды, характеристики, область применения | Армирование композитной арматурой

Композитная арматура – материал не новый, но сегодня активно расширяющий границы применения, благодаря экономичным технологиям производства полимерных материалов. Эта современная альтернатива стальным арматурным стержням и проволоке отличается от металлических аналогов сырьевой базой, техническими свойствами и внешним видом. Выпускается в соответствии с ГОСТом 31938-2012 и техническими условиями производителей.

Основные составляющие полимерной композитной арматуры

В состав этой продукции входят два или более материалов – основной (матрица) и наполнители, в том числе армирующие. Матрица и наполнитель подбираются таким образом, чтобы они составили общую структуру, обеспечивающую оптимальные эксплуатационные характеристики для конкретного целевого назначения.

Матрица

Представляет собой отвержденную термореактивную смолу, обеспечивающую передачу и распределение напряжений в упрочняющем наполнителе. От этой структурной составляющей зависят устойчивость продукции к влаге, огню, химическим средам. Термореактивная смола – полиэфирная, эпоксидная, винилэфирная, фенольная – после отверждения представляет собой твердый материал с трехмерной структурой в виде сетки.

Армирующие наполнители

Представляют собой волокна – непрерывные или штапельные, что зависит от способа изготовления. В зависимости от применяемого сырья, различают волокна:

  • Стеклянные – изготавливаются из неорганического стекла.
  • Базальтовые – производят из базальта и габродиабаза.
  • Углеродные – образуются пиролизом органических волокон прекурсоров – полиакрилонитрильных или гидратцеллюлозных. По величине модуля упругости и пределу прочности углеродные армирующие наполнители разделяют на – общего назначения, высокопрочные, средне-, высоко-, сверхвысокомодульные.
  • Арамидные. Исходное сырье – линейные волокнообразующие полиамиды.
  • Комбинированные композиты включают упрочняющие наполнители из двух или нескольких сырьевых материалов. Например, стержни АСПЭТ содержат стекловолокна и волокна из термопластичных полимеров.

Полимерную композитную арматуру обозначают в соответствии с армирующим наполнителем, присутствующим в ее составе:

  • АСК (АСП) – стеклокомпозитная, преимущества материала – сочетание небольшого веса, высокой прочности и доступной стоимости;
  • АБК (АБП) – базальтокомпозитная;
  • АУК (АУП) – углекомпозитная, отличается хорошей прочностью, но из-за высокой стоимости ее применение ограничено;
  • ААК (ААП) – арамидокомпозитная;
  • АКК – комбинированная. В этой серии широкое применение получили изделия, изготовленные на основе стеклянных и базальтовых волокон, благодаря сочетанию хорошей износостойкости и приемлемой стоимости.

Таблица основных характеристик различных видов композитной арматуры

Характеристика АСК АБК АУК ААК АКК
Предел прочности на растяжение, МПа 800 800 1400 1000 1000
Предел прочности при сжатии, МПа 300 300 300 300 300
Модуль упругости при растяжении, ГПа 50 50 130 70 100
Предел прочности при поперечном срезе, МПа 150 150 350 190 190

Конструктивные особенности

Полимерная композитная арматура изготавливается с периодическим профилем. В конструкцию изделия входят:

  • Силовой стержень – сплошной элемент, от которого зависят основные технические характеристики продукта.
  • Анкеровочный слой. Располагается равномерно, под углом к продольной оси. Образуется намоткой на силовой стержень волокон. Улучшает сцепление полимерной арматуры с твердеющей бетонной смесью.

Арматуру периодического профиля характеризуют следующие параметры:

  • Наружный диаметр. Измеряется по вершинам периодических выступов.
  • Номинальный диаметр. Эта величина указывается в маркировке изделий и используется при расчетах конструкций.
  • Шаг периодического профиля. Дистанция между центрами соседних выступов, определяется параллельно вертикальной оси стержня.

Положительные и отрицательные характеристики полимерной композитной арматуры

Этот вид арматуры пока не может выступать в качестве полноценной замены стальным усиливающим стержням. Однако существуют области применения, в которых использование композитной арматуры является более рациональным, благодаря комплексу преимуществ, среди которых:

  • Химическая пассивность. Благодаря этому свойству, полимерную продукцию можно использовать в условиях воздействия морской воды, щелочных и кислых сред, дорожных химических реагентов.
  • Скорость резки в размер в условиях строительной площадки значительно выше, по сравнению с резкой стальных стержней.
  • Низкая теплопроводность. Полимерная арматура повышает теплоизоляционные характеристики конструкции, благодаря отсутствию мостиков холода.
  • Устойчивость к низким температурам.
  • Небольшая масса. Облегчает транспортировку продукции, складирование, осуществление монтажных работ.
  • Отсутствие проводимости тока, магнитоинертность и радиопрозрачность. Это качество обеспечивает востребованность полимерной продукции при строительстве лабораторий и других объектов, для которых важен фактор экранирования электромагнитных волн. В конструкциях, в которых используется полимерная арматура, отсутствуют блуждающие токи.

Характеристики, ограничивающие области применения композитной арматуры:

  • Невозможность гибки стержней под малым углом на месте монтажа. Если есть такая необходимость, то изготовление гнутых изделий заказывают на производственных участках.
  • Низкий модуль упругости, ограничивающий применение в вертикальных армирующих конструкциях.
  • Исключена возможность сварки каркасов. Плоские и объемные конструкции из полимерных стержней сооружают только связыванием и с помощью пластиковых клипс.
  • Малая устойчивость к высоким температурам. Поэтому использовать такие изделия в конструкциях, которые подвергаются нагреву, или на объектах с высокой пожарной опасностью не рекомендуется.
  • Старение. Как и все полимеры, композитная арматура с течением времени теряет характеристики. Хотя производители заявляют, что ее эксплуатационный период – не менее 80 лет.

Области применения

Наиболее эффективен этот строительный материал в областях, в которых использование металлической арматуры нежелательно или невозможно. Полимерные усиливающие стержни используются для:

  • устройства фундаментов строений, эксплуатируемых в агрессивных средах;
  • укрепления оснований или несущих стен;
  • усиления дорожного полотна, насыпей;
  • укрепления грунтов в шахтах;
  • устройства опалубки для крупногабаритных резервуаров;
  • усиления стяжек пола;
  • укрепления береговой линии;
  • изготовления гибких связей между конструктивными элементами зданий, например между наружной стеной и отделочным фасадным материалом.

Внимание! Использование композитной арматуры в плитах перекрытия, перемычках и других конструктивных элементах, работающих на растяжение, не рекомендовано из-за высокой гибкости материала.

Сравнение свойств полимерной композитной и стальной арматуры

Таблица сравнения характеристик стеклопластиковой и стальной арматуры

Тип арматуры Стальная Стеклопластиковая
Материал Низколегированная сталь 25Г2С или 35ГС Волокна из расплава неорганического стекла, термореактивные смолы и другие добавки
Плотность, кг/м3 7900 1900
Сопротивление на растяжение, МПа 360 800
Модуль упругости, ГПа 200 55
Относительное удлинение, % 24 2,3
Устойчивость к химически агрессивным средам Подвержена коррозии, для повышения антикоррозионных характеристик требуется защитное покрытие, например цинковое Высокая устойчивость, антикоррозионные мероприятия не требуются
Электропроводность Высокая Отсутствует
Теплопроводность, Вт/мК 47 0,46

В качестве довода в пользу замены стальной арматуры полимерной приводится возможность использования полимерного изделия меньшего диаметра, по сравнению с металлическим, на основании нормативных величин сопротивления растяжению. Приказом Министерства Строительства и ЖКХ РФ №493 от 08.07.2015 г. в Приложении «Л» были установлены понижающие коэффициенты на нормативное сопротивление растяжению, учитывающие реальные эксплуатационные условия.

Таблица понижающих коэффициентов к нормативным значениям сопротивления растяжению, представленным в ГОСТе 31938-2012

  Виды композитной арматуры
  АСК АБК АУК ААК АКК
Условия эксплуатации
В помещениях 0,8 0,9 1,0 0,9 0,9
На открытом воздухе 0,7 0,8 1,0 0,8 0,8
Длительность нагрузки
Длительная 0,3 0,4 0,6 0,4 0,4
Кратковременная 1 1 1 1 1

Эта таблица означает, что, если полимерная композитная арматура, например стеклопластиковая (АСК), предназначена для работы при длительных нагрузках в помещении, то расчетное значение сопротивления растяжению находится по формуле:

R расч.= R норм.*0,8*0,3 = 800*0,8*0,3 = 192 МПа

Поэтому при выборе диаметра полимерной арматуры, которая должна заменить стальную, следует пользоваться не нормативными значениями сопротивления на разрыв, представленными в ГОСТе, а рассчитанными в соответствии с реальными эксплуатационными условиями.

В связи с изложенными выше факторами можно сделать вывод, что композитные усиливающие стержни – перспективный строительный материал. Однако он эффективен только в определенных областях применения, перед его использованием рекомендуется проконсультироваться с квалифицированными специалистами.

Композитная арматура по низкой цене в Самаре


Разновидность неметаллической арматуры, изготовленная из базальтовых волокон на основе полимерных компонентов и эпоксидной смолы. Поверхностный рельеф для увеличения адгезии с бетоном создает специальный тонкий жгут, намотанный спиралями на стержень еще на стадии производства. В отличие от стеклопластиковой, композитная арматура характеризуется устойчивостью на излом, коэффициентом расширения, аналогичным бетонному, и большей упругостью, что позволяет ее использовать для фундамента с повышенными динамическими нагрузками. При этом композитная арматура, купить которую можно сразу на нашем сайте, имеет коэффициент теплопроводности в 82 раза меньше, чем у металла. Не ржавеет, не лопается и не растягивается, нейтральна к кислым и щелочным средам, является диэлектриком.


Цена на композитную арматуру в Самаре


Как и в большинстве городов России в Самаре при строительстве домов в 90% случаев используется композитная арматура. Цена за метр зависит от объема партии и диаметра. Строительным компаниям и торговым организация мы предоставляем существенные скидки.









Диаметр, мм


До 1000 п.м.


Более 1000 п.м.


4


10


8


6


12


10


8


18


17


10


25,50


24


12


38


33


14


49


45


Композитная стеклопластиковая арматура поставляется в бухтах 10-300 п.м. или нарезанная на хлысты 12-16 п.м. Мы нарезаем хлысты на любую необходимую длину бесплатно.


Инженеры компании помогут рассчитать количество материала. И помните! Более 10% уходит на обрезки, если неправильно сделан расчет.


Производство арматуры в Самаре


На каждой стадии производства соблюдаются требования ГОСТ 31938-2012. Арматура композитная полимерная изготавливается путем протягивания ровинга базальтового волокна, пропитанного полимерными клеящими составами. По мере затвердения на волокна наматывается тонкая нить, создающая ребристую поверхность для увеличения сцепки с бетоном. После всего волокна запекаются и нарезаются на хлысты или плети. Любой метраж может быть намотан большими кольцами или на бухту для удобства транспортировки. Раскрученный материал сразу же укладывается ровно без загибов и заломов.


Композитная арматура — плюсы и минусы


Преимущества:


Цена


Уменьшение итоговой цены по сравнению со стальными прутьями складывается из нескольких факторов:


  • меньшее количество при одинаковой прочности;

  • нарезка бесплатно в заводских условиях – нет отходов;

  • не требует сварочных работ для сборки каркаса;

  • облегченный монтаж и сборка.

Прочность


При условии аналогичного диаметра коэффициент прочности выше стального в 3 раза и в 11 раз по сравнению с прочностью фундамента.


Удобная транспортировка


Бухты, на которые намотано от 3-х до 300 метров можно перевозить даже в легковом автомобиле


Не образует трещины на бетоне


Композит имеет точно такой же коэффициент теплового расширения, что и бетон, что исключает растрескивание последнего и необходимость замены.


Недостаток всего один — относительно слабый модуль упругости, что не всегда рационально использовать при армировании плит перекрытия. Хотя, как отмечают специалисты, если правильно рассчитать и расположить арматуру, коэффициент растяжения существенно снижается.


Согласно приведенной ниже таблице можно определить, как подобрать равнопрочную замену металлическим стержням и какой будет композитная арматура. Купить у производителя в Самаре ее можно в любом объеме и диаметра.












Металлическая арматура


Композитная арматура


Диаметр


М.п. в 1000 кг


Диаметр


М.п. в 1000 кг


8


2293


6


25000


10


1531


8


12500


12


1079


10


8333


14


806


12


5000


16


595


14


3571


18


485


16


2941


20


392


18


2222


22


328


20


1784


На складе в наличии весь ассортимент продукции. Доставка по городу Самара от 100 кг бесплатно. Отправляем заказ в любой регион России.

Арматура композитная 10мм АСК-10 (бухта 50 м/п)

  • Цвет:

    черный

  • Диаметр:

    10 мм

  • Длина:

    50000 мм

  • Материал:

    композит

  • Основа:

    стекловолокно, композитный состав

  • Плотность:

    1.9 кг/м3

  • Производитель:

  • Прочность на изгиб, МПа:

    1000 МПа

  • Прочность, МПа:

    1000

  • Страна происхож.:

    Россия

  • Температура эксплуатации, C:

    до +60

  • Теплопроводность, Вт/(м.С):

    низкая

  • Торговая марка:

  • Вес:

    6.5 кг

  • Вяжущий компонент:

    полимерная матрица

  • Шаг волны, мм:

    15

Торговый дом «ВИМОС» осуществляет доставку строительных, отделочных материалов и
хозяйственных товаров. Наш автопарк — это более 100 единиц транспортных стредств. На каждой
базе разработана грамотная система логистики, которая позволяет доставить Ваш товар в
оговоренные сроки. Наши специалисты смогут быстро и точно рассчитать стоимость доставки с
учетом веса и габаритов груза, а также километража до места доставки.

Заказ доставки осуществляется через наш колл-центр по телефону: +7 (812) 666-66-55 или при
заказе товара с доставкой через интернет-магазин. Расчет стоимости доставки производится
согласно тарифной сетке, представленной ниже. Точная стоимость доставки определяется после
согласования заказа с вашим менеджером.

Уважаемые покупатели! Правила возврата и обмена товаров, купленных через наш интернет-магазин
регулируются Пользовательским соглашением и законодательством РФ.

ВНИМАНИЕ! Обмен и возврат товара надлежащего качества возможен только в случае, если
указанный товар не был в употреблении, сохранены его товарный вид, потребительские свойства,
пломбы, фабричные ярлыки, упаковка.

Цена, описание, изображение (включая цвет) и инструкции к
товару Арматура композитная 10мм АСК-10 (бухта 50 м/п) на сайте носят информационный
характер и не являются публичной офертой, определенной п.2 ст. 437 Гражданского
кодекса Российской федерации. Они могут быть изменены производителем без предварительного
уведомления и могут отличаться от описаний на сайте производителя и реальных характеристик
товара. Для получения подробной информации о характеристиках данного товара обращайтесь
к сотрудникам нашего отдела продаж или в Российское представительство данного
товара, а также, пожалуйста, внимательно проверяйте товар при покупке.

Купить Арматура композитная 10мм АСК-10 (бухта 50 м/п) в магазине
Санкт-Петербург вы можете в интернет-магазине «ВИМОС».

Стеклопластиковая арматура или стальная, что выбрать?

Утверждение №5: «Композитная арматура заменит металлическую везде».

Нормативы не запрещают применение композитного армирования для возведения какого-либо вида конструкций. Их задача – обеспечить необходимую прочность и другие значимые свойства конструкции. Если композитный материал дает такую возможность, то он может быть применен. Для тех, кто желает построить коттедж, баню, гараж, забор на бетонном фундаменте, этот материал будет экономически вы-годен и удобен в использовании, поскольку позволит создать прочные и надежные бетонные и кирпичные конструкции, слоистую кладку с гибкими связями, бетонные фундаменты и полы на основе сетки из композитной арматуры, армированную кладку из газо- и пеноблоков. Ответ на вопрос «Могут ли применяться композитные материалы при строительстве многоэтажек?» то-же положительный, но где и как конкретно – решают проектанты, производящие расчеты. Они оценивают композитную арматуру очень высоко. Помимо выше охарактеризованных диэлектрических свойств, долговечности и легкости:

  • композитный материал практически не проводит тепло (показатель в 130 раз ниже, чем у металла), предотвращая «мостики холода»;
  • близкий к бетону коэффициент теплового расширения позволяет избежать образования трещин при температурных колебаниях, что делает данный материал применимым в интервале температур от -70°до +100°С.

Эти и другие свойства, действительно, дают простор для применения композитных материалов.

Утверждение № 6: «Композитная арматура не может применяться в строительстве из-за малого модуля упругости».

Данный показатель, действительно, используется при расчете ряда бетонных конструкций. Но его значение важно только в конструкциях, работающих на прогиб (СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения») — для предотвращения раскрытия микротрещин.

В соответствии с расчетами, производимыми по вышеуказанному СНиП, композитная арматура также может использоваться в данных конструкциях, но ввиду меньшего модуля упругости необходимо закладывать большие диаметры по отношению к металлической, что выгодно только в условиях строительства специальных объектов (строительство в зонах повышенной щелочности, кислотности, влажности, действий агрессивных вод и других) в связи с быстрым разрушением металлической.

В то же время, в элементах, находящихся на упругом основании значимость характеристики – модуля упругости почти равна нулю, т.к. само основание не дает конструкции прогнуться, обеспечивая равно-мерную поддержку. В данном случае расчет ведется по основному показателю – предел прочности на растяжение, который у композитной арматуры в 2,5 раза выше, чем у металлической, поэтому использование композитной арматуры в таких конструкциях будет экономически выгоднее, а надежность конструкций значительно выше, по сравнению с армированием стандартной железной арматурой. Это, прежде всего, все фундаменты и их отдельные части (блоки, плиты) и другие.

Ленточный фундамент, принимая на себя нагрузки от стен и, частично, от всего строения передает их на несущее основание — землю. Основание в данном случае противодействует образованию прогиба.

Монолитный плитный фундамент, принимая распределенную нагрузку от всего строения, также опирается на основание, противодействующее прогибу. Таким образом, применение композитной арматуры не целесообразно только в конструкциях, работающих на прогиб, однако это небольшая часть бетонных изделий. В остальных же случаях использование такой арматуры выгодно повышает характеристики надежности изделия.

В любом случае, армируемую конструкцию необходимо рассчитывать согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»; СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» и т.д., и только вследствие полученных результатов делать вы-воды о применимости того или иного материала.

Утверждение № 7: «Композитная арматура снижает огнестойкость сооружений».

Под огнестойкостью (СП 2.13130.2009 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты») понимают способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара положенное количество времени.

Действующие государственные нормы – СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», НПБ 244-97 «Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Матери-алы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности». В настоящих нормах приведены противопожарные требования, подлежащие обязательному соблюдению.

Для подтверждения соответствия композитной арматуры ООО «ПолиКомпозит» существующим нормам компания передала образцы продукции в аккредитованный лабораторный центр ООО «ПожСтандарт» для проведения необходимых испытаний. В соответствии с ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96 и ГОСТ 12.1.044-89 специалисты «ПожСтандарта» подтвердили соответствие композитной арматуры АСК требованиям пожарной безопасности НПБ 244-97 по СниП 21-01-97.

На основании проведенных испытаний ООО «ПолиКомпозит» выдан сертификат соответствия нормам пожарной безопасности, удостоверяющий возможность использования композитной арматуры в строи-тельных конструкциях без ограничений.

Утверждение № 8: «Невозможность скрепления полимерной арматуры методом сварки».

Это – факт, как и то, что жидкости нельзя резать, а квадратное – сложно катать». Но является ли это их не-достатком? Данное мнение в отношении композитной арматуры имеет налет ущербности в угоду традиции, ведь ее предшественницу – металлическую арматуру – десятилетиями именно сваривали, чтобы получать прочные пространственные конструкции. Композитную арматуру сваривать нельзя, но и не требуется. В статье «Вязка композитной арматуры» (ссылка) уже сообщалось о множестве других методов скрепления арматуры.

При этом именно сварка на сегодняшний день является самым проблемным способом крепления ввиду ослабления прочностных характеристик от температурных воздействий, ускоренной коррозии металла из-за нарушения его структуры в месте сварного соединения, необходимости держать на стройке сварочные аппараты с опытными сварщиками и невозможности безопасного выполнения работ при наличии атмосферных осадков.

Утверждение № 9: «Создавать гнутые элементы из композитной арматуры невозможно».

При создании объёмных арматурных каркасов для ответственных конструкций необходимо применять гнутые элементы. Традиционно строители на месте изгибают отрезки металлических стержней для придания им необходимой формы. Действительно, композитную арматуру нельзя качественно согнуть на строительном объекте. При этом есть, как минимум, два выхода: использовать смешанное армирование (стержни композитной арматуры скрепляются металлическими угловыми элементами. Данное армирование значительно упрощает и удешевляет строительство без снижения прочностных характеристик) или заказывать изготовление гнутых элементов производителю. Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».

На сегодняшний день применение композитной арматуры в строительных объектах РФ предусмотрено ГОСТ и, соответственно, разрешено. Если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, нет или недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.

Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».

На сегодняшний день качество арматуры, выполненной из композита, подтверждено ГОСТ, что позволяет ее применять в строительных объектах РФ. Имеются СНиПы. Таким образом, если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, пока недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.

Композитная арматура — применение в строительстве, характеристики и сравнение

Изобретение композитной арматуры знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.

Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.

Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.

Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?

Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.

Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.

Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.

Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется. Причина – повышенная гибкость данного материала.

Физические свойства композитной арматуры

Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.

Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012

Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).

Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна (АУК).

К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.

А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:

  • К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
  • Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной. Это дает экономию при транспортировке.
  • Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
  • Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
  • Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.

Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь

Недостатки композитной арматуры:

  • Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать у производителя.
  • Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
  • Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
  • Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.

Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?

Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с металлической арматурой, – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.

Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании  этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.

Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 08.07. 2016 г.

В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.

Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):

  • При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
  • Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).

Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры

Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации

Далее, как требует норматив, полученные 168 МПа нужно разделить на коэффициент надежности (запас прочности), равный 1,5. В итоге мы получим 112 МПа.

Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.

Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.

Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.

Сортамент и цена композитной арматуры

Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.

О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.

Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.

Выводы и рекомендации

Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.

Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.

Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры

Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.

Руководство по композитным материалам: Армирование — NetComposites

Роль армирования в композитном материале заключается в улучшении механических свойств чистой полимерной системы. Все различные волокна, используемые в композитах, имеют разные свойства и поэтому по-разному влияют на свойства композитов. Свойства и характеристики обычных волокон описаны ниже.

Однако отдельные волокна или пучки волокон могут использоваться только сами по себе в некоторых процессах, таких как намотка волокон (описанных ниже).Для большинства других применений волокна должны быть скомпонованы в лист какой-либо формы, известный как ткань, чтобы можно было манипулировать им. Различные способы сборки волокон в листы и разнообразие возможных ориентаций волокон приводят к тому, что существует множество различных типов тканей, каждый из которых имеет свои особенности. Эти различные типы тканей и конструкции будут объяснены позже.

Опубликовано любезно Дэвидом Криппсом, Gurit

http://www.gurit.com


Ткань для развязки

Эти ткани обеспечивают сверхлегкое усиление ткани для композитных материалов.

Узнать больше

Свойства волокна

Охватывает механические свойства армирующих волокон.

Узнать больше

Свойства ламината

Охватывает механические свойства волокон с точки зрения прочности и жесткости.

Узнать больше

Ударный ламинат

Подчеркивает проблемы, вызванные ударным повреждением.

Узнать больше

Стоимость волокна

Графическая информация о стоимости различных типов волокон.

Узнать больше

Стекловолокно

Объясняет, как формируется стекловолокно и какие варианты доступны.

Узнать больше

Арамидное волокно

Объясняет, как производится арамид и его различные торговые наименования.

Узнать больше

Углеродное волокно

Объясняет производственные процессы, связанные с изготовлением углеродного волокна.

Узнать больше

Сравнение волокон

Подчеркивает преимущества и недостатки типов волокон.

Узнать больше

Прочие волокна

Охватывает несколько других широко используемых типов волокон.

Узнать больше

Волокнистая отделка

Объясняет различные виды обработки поверхности волокон.

Узнать больше

Калибровочная химия

Обзор химического состава проклейки по сравнению с матрицей, подлежащей усилению.

Узнать больше

Типы тканей

Объясняет типы волокна, категории ориентации волокна и методы построения.

Узнать больше

Ткани

Объясняет обычно используемые типы переплетений.

Узнать больше

Гибридные ткани

Объясняет, что подразумевается под термином «гибридная ткань».

Узнать больше

Мультиаксиальные ткани

Объясняет основные характеристики многоосных тканей.

Узнать больше

Прочие ткани

Покрывает циновку из рубленых прядей, салфетки и тесьму.

Узнать больше

Поделиться статьей

Твиттер

Facebook

LinkedIn

Электронная почта


Перейти к основным материалам

Вернуться к Покрытиям

Армированный композит — обзор

2.4.7 Применение арамида

Композиты, армированные арамидным волокном, обладают низкой плотностью, высокой специальной прочностью и удельным модулем, хорошими усталостными характеристиками при растяжении, хорошей ударной вязкостью, но низкой прочностью на сжатие и прочность на межслойный сдвиг, а также сложностью в процессе резки. Применения арамида и его композитов представлены ниже.

(1) Аэрокосмическая отрасль. В авиации он в основном используется для различных обтекателей, передних крыльев, закрылков, руля направления, наконечника стабилизатора, хвостового конуса, системы аварийного вывоза, оконной рамы, потолка, переборки, пола, двери, багажника, сидений и т. Д.Использование арамидных композитов позволяет снизить вес на 30% по сравнению с композитными материалами из стекловолокна. Для уменьшения веса и повышения экономической эффективности, как правило, арамидные композиты широко используются в коммерческих самолетах и ​​вертолетах. Например, общий объем арамидных композитов, используемых на самолете Samsung L-1011, составляет 1135 кг, а вес самолета уменьшается на 365 кг. Объем арамидных композитов на внешней поверхности коммерческих вертолетов С-16 достигает 50%. Из смеси арамида с CF изготовлены легкие композитные компоненты самолетов Boeing 767 и 777.Арамидный ламинированный гибридный армированный алюминий (ARALL) как новый вид авиационного конструкционного материала успешно применяется в самолетостроении. В космосе он в основном используется для изготовления корпусов твердотопливных ракетных двигателей и сосудов под давлением, кабины космических кораблей, контейнеров с кислородом, азотом и гелием, вентиляционных каналов и т. Д.

(2) Области, связанные с электричеством и электроникой. Мы используем термостойкую эпоксидную смолу для пропитки нетканого арамидного полотна для изготовления высококачественной печатной платы.

(3) Сфера гражданского строительства.Поскольку арамид обладает легким весом, высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, немагнитными, непроводящими свойствами и т. Д., Он широко используется в области гражданского строительства. Типичные области применения включают бетон, армированный коротким волокном из арамида, материалы из армированной арамидом смолы для замены стального стержня, навесной стены, армированного моста и т. Д.

(4) Арамидные композиты, используемые в судостроительной промышленности, эффект легкости лучше, чем армированный стекловолокном пластик и алюминий, корпус может снизить вес на 28-40%.Экономия топлива на 35% и увеличение навигационного маршрута на 35%.

(5) В спорте он успешно используется для изготовления многих видов спортивного оборудования, таких как смесь арамида с деревом в хоккейной клюшке, смесь арамида с углеродным волокном в клюшке для гольфа, теннисная ракетка, копье, лук, удочка. и лыжи. В смешанной структуре арамид улучшает прочность на разрыв, ударные и экономические свойства композитов.

(6) Изготовление баллона со сжатым природным газом и дыхательного аппарата для дайвинга и т. Д.

(7) Для защитных материалов, таких как цистерна, бронетранспортер, самолет, защитная пластина лодки, шлем, пуленепробиваемые жилеты и т. Д.

(8) Арамид обладает такими характеристиками, как высокая прочность, легкий вес, стабильность размера и т. Д., Поэтому его также можно использовать для покрытия ткани. Он особенно подходит для покрытия строительных конструкций, поддерживаемых воздухом и надувными тканевыми покрытиями, такими как резиновая лодка, спасательный плот, надувной мост, дирижабль, воздушный шар, специальная одежда и топливный баллон для самолета и т. Д.

Выбор правильного формата армирования для Композиты — Coventive Composites

Введение

При выборе правильного армирующего материала для нового композитного компонента может возникнуть соблазн сосредоточиться исключительно на типе волокна (т.е.е. стекло, углерод, натуральное волокно и др.). Однако способ расположения армирующих волокон — формат волокна — может иметь, по крайней мере, такое же влияние на конечные свойства компонента, как и выбранный тип волокон. Формат волокна также может определять возможные производственные маршруты. В этом пояснении мы кратко опишем наиболее распространенные форматы волокна и выделим области применения и производственные процессы, в которых они обычно встречаются.

Однонаправленный (UD)

Наиболее эффективное использование волокон — это создание «однонаправленного» композита из непрерывных волокон.В этом случае все волокна ориентированы в одном направлении. В результате получается композит с максимальной прочностью и жесткостью для данного содержания волокон… но только в направлении волокон. Под углом 90 градусов к направлению волокна есть только матрица, удерживающая материал вместе, и поэтому прочность и жесткость в этом направлении будут значительно ниже. Однако, если вам нужна действительно легкая система и вы четко понимаете, где в компоненте необходимы прочность и жесткость (например,грамм. в результате некоторых предварительных работ по моделированию), тогда армирование UD может обеспечить оптимальное решение.

Способы производства композитов, в которых используются волокна UD (или жгуты волокон), включают намотку нитей, автоматическое размещение волокон (AFP) и пултрузию. В качестве альтернативы, волокна UD могут быть преобразованы в промежуточные материалы, такие как ленты UD или препреги UD (термореактивные или термопластические), которые затем используются для производства композитных деталей.

Унидрекционная лента из углеродного волокна

Для процессов инфузии (RTM, вакуумная инфузия) или ручной укладки часто используются ткани «псевдо-UD».Эти ткани обычно либо скрепляются тонкой строчкой (так называемая «прошивка UD»), либо содержат термопластическое связующее для удержания волокон на месте. Также возможно плести материал, в котором гораздо большая доля волокон направлена ​​в одном направлении; создание «смещенного переплетения», которое иногда считается эквивалентом UD.

Короткие и случайные волокна

На противоположном конце шкалы — использование коротких и случайных волокон для создания композитов.Это более низкие характеристики, чем у армированных длинных волокон, но их можно использовать с более широким спектром методов производства. Например, можно соединить короткие волокна в гранулы термопласта, которые затем можно экструдировать или литье под давлением. В этом случае волокна ведут себя больше как наполнитель, хотя и обеспечивают некоторое улучшение свойств материала по сравнению с материалами без наполнителя.

Пеллеты и формование

Короткие волокна также могут использоваться в термореактивных смолах, особенно для деталей с более низкими технологиями.Он может быть в форме мата из сухих волокон, состоящего из коротких волокон, скрепленных связующим веществом. Мат из рубленых прядей (CSM) этого типа является обычным армированием, используемым для многих традиционных применений типа «стекловолокно», обычно с полиэфирными смолами.

Короткие волокна также можно комбинировать со смолами для получения формовочных смесей, которые регулярно используются в автомобильной промышленности. Хотя свойства этих типов материалов ниже, они по-прежнему интенсивно используются, поскольку их стоимость невысока, и они по-прежнему обеспечивают разумное улучшение свойств по сравнению с аналогами без наполнителя.

Из-за хаотической природы волокон композиты с короткими волокнами обычно имеют в целом одинаковые свойства во всех направлениях.

Ткани

Тканые ткани широко используются в композиционных материалах, поскольку они обеспечивают эффективный способ доставки длинных волокон для различных процессов. Тканые материалы состоят из непрерывных нитей основы (или жгутов) с нитями утка (или наполнителя), проложенными сверху и снизу. Они хорошо подходят для широкого спектра процессов, таких как RTM, инфузия, предварительная подготовка, влажная укладка, вытяжка и многое другое.В переплетении можно использовать более одного типа волокна. Например, термопластические волокна можно комбинировать с такими волокнами, как стекло или углерод, для получения гибридов, которые можно использовать для изготовления термопластичных композитов.

Тканый текстиль

В случае тканых материалов часто возникает необходимость сбалансировать стабильность (то есть способность ткани сопротивляться деформации нитей основы и утка и оставаться неповрежденной) с драпируемостью (способностью ткани принимать сложные формы). Эти два свойства ткани регулируются стилем переплетения.

Однако даже самые драпируемые ткани с трудом справляются, когда компоненты имеют значительную степень сложности в z-направлении. Для таких деталей, как эта, обычно требуется предпринять дополнительные этапы обработки, чтобы ввести желаемые свойства, такие как склеивание или формование.

Другим, более общим недостатком тканых материалов является изгиб волокон, в результате чего волокна не остаются плоскими, а изгибаются, проходя друг над другом и друг под другом.Этот обжим приводит к ухудшению механических свойств.

Также ознакомьтесь с нашими советами по работе с атласным переплетением.

Сшитые мультиаксиалы

Компромисс между свойствами чистого UD и удобством тканого текстиля — это прошитая многоосная ткань. Эти материалы состоят из нескольких слоев UD с разной ориентацией, сшитых вместе из легкого волокна. Они могут быть двухосными (2 направления), трехосными (3 направления), четырехосными (4 направления) и т. Д.В отличие от тканых материалов, мультиаксиальные ткани почти всегда очень стабильны и не имеют обжима, по этой причине их иногда называют «не обжимными тканями», и они могут иметь более высокие характеристики. Драпировка обычно хуже, поэтому она менее подходит для деталей со сложными элементами или узкими углами.

Двухосный текстиль

Эти типы материалов особенно хорошо подходят для процессов RTM или инфузии, так как материалы могут быть доставлены с очень большим поверхностным весом. Препрег возможен в случае двухосных материалов, но многослойная структура может очень затруднить производство трехосных тканей или тканей с более высоким слоем.

Резюме

Литье под давлением Компрессионное формование Экструзия Пултрузия Мокрая укладка Препрег Настой
UD жгуты / пряжа
Ткань UD
Коротковолокнистые наполнители
Связанные короткие волокна (CSM)
Ткани
Прошитые мультиаксиалы
= рекомендуется, = не рекомендуется, = не подходит

Поделиться статьей

Твиттер

Facebook

LinkedIn

Электронная почта


Нашли эту статью полезной? У нас есть полный спектр услуг, чтобы помочь вам…

Ознакомьтесь с полным спектром наших услуг


Об авторе


Композитов

Композит получают путем физического объединения двух или более материалов (компонентов) для получения комбинации (смеси) структурных свойств, отсутствующих в каком-либо отдельном компоненте. Они могут, например, обеспечивать большую прочность и жесткость, чем любой из отдельных компонентов, при этом будучи максимально легкими.

Композиты все чаще разрабатываются для решения множества задач. Например, композиты, армированные волокном, используются для замены таких материалов, как металлы и их сплавы.

Композиты могут предложить:

  • малый вес
  • жесткость и прочность
  • низкий коэффициент расширения
  • сопротивление усталости
  • простота изготовления сложных форм
  • простой ремонт поврежденных конструкций
  • устойчивость к коррозии

Есть много разных типов композитов.В этом устройстве рассматриваются два наиболее важных элемента, которые в настоящее время разрабатываются для многих целей:

  • Полимерные композиты, армированные волокном
  • Композиты, армированные частицами

Фазы в композитах

Композиты, армированные волокнами и частицами, обычно состоят из более или менее непрерывной фазы. Эта непрерывная фаза также известна как матрица , а материал, который распределяется по матрице, известен как дисперсная фаза (Фиг.1).

Рисунок 1, иллюстрирующий фазы композита.

Дисперсную фазу иногда называют арматурой , если это фаза, добавляемая для увеличения прочности. В качестве альтернативы, он называется наполнителем , если он добавляется для других целей, например, для увеличения объема матрицы по низкой цене, не влияя на свойства композита. Также может быть фаза для создания связи между слоями или фазами, иногда называемая интерфейсом .

При проектировании композитов необходимо учитывать следующие факторы:

  • Соотношение матрицы и дисперсной фазы может варьироваться в зависимости от предполагаемого использования композита. Матричная фаза может быть сыпучим материалом с диспергированными в нем частицами или волокнами. Это также может быть второстепенная фаза, больше похожая на клей, склеивающий частицы или волокна вместе, придающий жесткость очень гибким волокнистым массивам и придающий структуру тому, что в противном случае было бы рыхлыми частицами.Матрица также служит для защиты дисперсной фазы от механических повреждений и химического воздействия. Если матрица пластичная, она предотвращает распространение трещин между волокнами или частицами, даже когда она подвергается сильному износу.
  • Размер и форма частиц и волокон дисперсной фазы определяют, насколько плотно они могут быть упакованы. Хотя более мелкие частицы обеспечивают большую площадь поверхности для контакта с матрицей, более длинные волокна дают лучшее армирование. Необходимо найти баланс.
  • Граница раздела между матрицей и дисперсной фазой также контролирует общие характеристики композита. Прочность композита зависит не только от свойств матрицы, но и от того, насколько хорошо он прилипает к частицам и волокнам дисперсной фазы.

Полимерные композиты, армированные волокном

Армированные волокном полимерные композиты (FRP, также известные как композиты с полимерной матрицей (PMC)) подразделяются на:

a) Полимерные композиты, армированные углеродным волокном (CFRP)
b) Полимерные композиты, армированные стекловолокном (GFRP)
c) Полимерные композиты, армированные арамидным волокном (AFRP)

В каждом случае волокно заключено в матрицу из смолы (непрерывная фаза).Эти матрицы обычно представляют собой акрилицепоксифенольные или полиэфирные смолы.

Производство

Производство армированного волокном композитного материала включает несколько этапов, на которых производится наполнитель (волокно) и затем, если требуется, выравнивается перед введением матрицы.

Волокна, изготовленные из полимеров (например, арамидов, см. Ниже), стекла и металлов, могут быть получены из расплавленного состояния путем их вытягивания. Большинство углеродных волокон сначала получают из полимера, например поли (пропенонитрила) (полиакрилонитрила), который затем окисляют с последующим пиролизом.Если волокна не выровнены (случайная ориентация) друг с другом, наполнитель и матрица могут быть смешаны вместе в виде порошков или суспензий, сформированы или отформованы, а матрица отверждена и связана с наполнителем под действием тепла или химической реакции. Формование может быть выполнено литьем под давлением или литьем композита. При необходимости перед дальнейшей обработкой для упрочнения композита выполняется дополнительная обработка.

Производство композитных материалов с ориентированным волокном (рис. 1) более сложное.Волокна могут использоваться как моноволокна, или они могут быть скручены в пряжу, содержащую до 10 000 нитей. Затем пряжу ткут или связывают в двух- или трехмерные ткани, которые затем могут быть сформированы в ленты путем плетения или плетения. Нити также можно перерабатывать в нетканые маты из волокон, произвольно ориентированных в двух измерениях.

Маты, ленты и ткани могут быть пропитаны матричным материалом (или материалами, из которых изготовлена ​​матрица) перед окончательной сборкой и обработкой, и в этом случае их называют препрегом ( preg -im preg , номер ).

Таким образом, нет необходимости обрабатывать отдельные химические вещества. Его просто раскатывают и используют как ламинат. Отверждение происходит путем нагревания.

Ткани и маты помещают в формы, иногда вручную, пропитывают матричным материалом и обрабатывают. Они могут быть сжаты механически или с помощью методов прессования или вакуумного формования. Нити или ленты также могут быть намотаны, пропуская через ванну с матрицей, прежде чем они будут преобразованы в твердую форму.

Простым примером препрега является повязка, которая используется для закрепления сломанных конечностей (Блок 67).Бинт изготовлен из полиэстера и пропитан линейным полиуретаном, матрицей. Повязка, препрег, гибкая и наматывается на сломанную конечность. При замачивании молекулы полиуретана вступают в реакцию с водой, образуя поперечные связи между молекулами, создавая сильный, но легкий отблеск.

(a) Полимерные композиты, армированные углеродным волокном (углепластик)

Углеродные волокна обычно получают путем нагревания нитей из поли (пропенонитрила) (полиакрилонитрила, PAN) при температуре около 500 K в атмосфере воздуха с образованием окисленного PAN.Окисленный PAN затем помещают в печь с инертной атмосферой газа, такого как аргон, и нагревают до ~ 2000 K, процесс, известный как пиролиз, нагрев вещества в отсутствие воздуха. Продукт, углеродное волокно, содержит цепочки атомов углерода, которые связаны из стороны в сторону (лестничные полимеры), образуя узкие слои атомов углерода толщиной в один атом, известные как графен. Выделение графена профессорами Андре Геймом и Константином Новоселовым из Манчестерского университета настолько важно, что эти два ученых были удостоены Нобелевской премии по физике в 2010 году.

Можно представить это как кусок проволочной сетки в очень маленьком (атомном) масштабе. Графен также является основной структурой графита и углеродных нанотрубок. В случае углеродного волокна листы сливаются, образуя единую круговую нить. Углеродные волокна используются в качестве наполнителя в непрерывной матрице полимера, часто эпоксидной смолы. Слои ткани из углеродного волокна укладываются в требуемую форму, обычно в форме, которую затем заполняют эпоксидной смолой и нагревают.

использует

Композиты из углеродного волокна являются относительно дорогими строительными материалами и поэтому используются, когда их легкость и прочность имеют первостепенное значение.Примеры использования включают высококачественное спортивное оборудование, такое как рамы теннисных ракеток, клюшки для гольфа и удочки, а также в ноутбуках и фотоаппаратах.

Они также широко используются при строительстве самолетов. Фюзеляжи новейших коммерческих самолетов (Boeing 787 (Dreamliner) и Airbus A350) изготавливаются в основном из углепластика из-за его превосходной легкости и прочности.

Другое свойство углепластика используется в тормозах самолетов. Они необходимы для быстрого поглощения значительного количества энергии без механических повреждений или заеданий.Обычная конструкция основана на нескольких вращающихся и неподвижных дисках, температура поверхности которых может достигать 3000 К. Следовательно, материал диска должен иметь отличную термостойкость и ударопрочность, а также высокотемпературную стойкость вместе с хорошей теплопроводностью. Углерод — идеальный материал, а диски изготовлены из углеродного композита, в котором наполнитель — углеродное волокно, а матрица — углерод, полученный в результате пиролиза метана. Кроме того, они весят примерно на 30% меньше, чем стальные диски, и поэтому значительно экономят топливо.

Углепластики

также использовались в течение многих лет для изготовления кузовов гоночных автомобилей F1, обеспечивая водителям большую защиту даже при авариях на скорости более 300 км / ч. -1 . В настоящее время они используются в автомобилях класса люкс (часть линейки Mercedes Benz и для крыши GM Corvette ZR1) и в качестве защитного снаряжения для мотоциклистов.

Углепластики

все чаще используются для «модернизации» существующих крупных конструкций, таких как мосты из железобетона. Ткань из углеродного волокна оборачивается вокруг деталей, нуждающихся в укреплении.

(b) Полимерные композиты, армированные стекловолокном (GFRP)

Стекловолокно изготовлено из кремнезема (песка), карбоната натрия и карбоната кальция вместе с другими соединениями, которые придают необходимые свойства. Материалы нагреваются до температуры около 1700 К в печи, а затем экструдируются прямо из печи через металлические (платина / родиевый сплав) отверстия различного диаметра (4–34 мкм) для получения нитей. Высокоскоростная намоточная машина, вращающаяся быстрее выходящего расплавленного стекла, втягивает их под натяжением в очень тонкие волокна.Количество отверстий от 200 до 8000.

Нити покрыты смазкой, чтобы защитить их, и собраны вместе на барабане, выглядя как катушка с нитью.

В стекловолокне, в котором стекловолокно является наполнителем (дисперсная фаза), матрица обычно представляет собой полиэфирную смолу, хотя также используются эпоксидные и акриловые полимеры.

использует

GFRP широко используются в производстве лодок по причинам стоимости и обслуживания. В то время как большие суда обычно строятся из стали, более 80% корпусов судов длиной менее 40 м изготовлены из полимера, армированного стекловолокном.Это гораздо более дешевый процесс, и за корпусом легче ухаживать. Кроме того, существуют определенные применения, в которых магнитные, электрические или тепловые свойства GFRP являются предпочтительными, например, тральщики, которые должны быть немагнитными, чтобы избежать активации мин.

Препреги на основе стеклофенольной смолы также используются для улучшения защиты бронированных автомобилей.

(c) Полимерные композиты, армированные арамидом (ARPC)

Арамид представляет собой полимерный ароматический амид.Кевлар ® — особенно широко используемый арамид.

С ним очень трудно обращаться, так как единственный эффективный растворитель — концентрированная серная кислота. Кевлар ® состоит из легких атомов, но он очень прочный и гибкий, его вес к весу в пять раз превышает прочность стали. Его сила зависит от того, как полимерные цепи выровнены, а плоские молекулы удерживаются вместе водородными связями. Эти слои молекул могут складываться вдоль оси волокна (рис. 2).

Эти уже прочные волокна используются в качестве наполнителя в ARPC с фенольной смолой или эпоксидной смолой в качестве матрицы.Они особенно полезны там, где необходимо поглощать и рассеивать энергию, и они также способны противостоять истиранию.

Рис. 2 Структура кевлара ® .

использует

Эти композиты широко используются в авиации, для лопастей винта вертолетов, в спорте, для изготовления ракеток для тенниса, бадминтона и сквоша, а также для изготовления лодок, таких как каяки и шлюпки.

Рис. 3 Кевлар ® и другие полиароматические амиды также используются в качестве волокон в тканях для защитной одежды.Их огнестойкие свойства приводят к тому, что их используют пожарные, а их прочность означает, что они используются для бронежилетов.
С любезного разрешения DuPont.

Композиты, армированные частицами (PRC)

Существует два основных типа композитов, армированных частицами: композиты, армированные крупными частицами, и композиты, армированные мелкими частицами. Материалы классифицируются не строго по физическим размерам частиц, а скорее по механизму армирования.В материале, армированном мелкими частицами, механизм находится на молекулярном уровне, и частицы могут диспергироваться в матрице или осаждаться из нее.

Армирование крупными частицами, как следует из названия, включает в себя более крупные частицы и распределение нагрузки между фазами. Какой бы ни была их геометрия, частицы малы по сравнению с размером структуры и равномерно распределены в ней.

Частицы могут улучшить прочность композита на излом по сравнению с матрицей, предотвращая или препятствуя распространению трещин через матрицу, либо физически блокируя и останавливая трещины, либо отклоняя и разделяя их, чтобы препятствовать их продвижению по куску.Они также могут улучшить жесткость и прочность композита по сравнению с матрицей, перенося часть нагрузки.

Использует

Бетон представляет собой простой повседневный образец PRC, состав которого варьируется в зависимости от предполагаемого использования. Наиболее распространенной матрицей является паста из портландцемента, которая подвергается химическим реакциям, приводящим к схватыванию в течение нескольких часов, а затвердевание продолжается в течение нескольких недель или месяцев. Этот материал армирован заполнителем (дисперсной фазой), например галькой или стружкой (1-2 см) и песком (1-2 мм).Помимо армирования, дисперсная фаза дает и другие преимущества. Реакции начального схватывания бетона являются экзотермическими, и когда используются только цемент и вода, это приводит к проблемам с отводом тепла и растрескиванием. Добавление заполнителя решает эту проблему, действуя как теплоотвод, снижая скорость и величину повышения температуры.

Бетон часто содержит дополнительную фазу в виде стальной проволоки, стержней или троса для придания еще большей прочности.

Тугоплавкие карбиды — это твердые износостойкие керамические материалы, такие как карбиды титана и вольфрама (TiC и WC). Они могут быть включены в матрицу из металла, часто из кобальта или никеля, для изготовления режущих кромок станков. Это пример металлокерамики, комбинации керамики и металла. Твердый сплав обеспечивает износостойкую режущую кромку, но сам по себе может расколоться при ударе с формируемым металлом. Металлическая матрица повышает упругость и упрощает изготовление.Со временем, по мере того, как частицы удаляются, новые частицы обнажаются, чтобы удерживать острую режущую кромку, в результате чего инструмент в некоторой степени самозатачивается.

Технический углерод по существу состоит из сферических частиц углерода, образующихся при сгорании масла или газа с ограниченным поступлением кислорода, и часто называется печной сажей. Наиболее важное использование частиц — это армирующая фаза в виде твердых частиц в резине, используемой при производстве шин. Шины могут быть изготовлены из различных смесей натурального каучука и синтетических каучуков, причем смесь зависит от предполагаемого использования (например, для боковой стенки, протектора или внутренней облицовки).

К синтетическим каучукам относятся:

Использование технического углерода в резине улучшает износостойкость. Однако для того, чтобы усиление было эффективным, частицы должны быть в диапазоне 20-50 нм, равномерно распределены в количествах до 30% и хорошо связаны с матрицей. Хотя шины из этого композитного материала дороже в производстве, они обладают большей долговечностью.

Дата последнего изменения: 18 марта 2013 г.

Полимерные композиты

Часть 3: Общие армирующие элементы, используемые в композитах

В этой вводной статье будут представлены общие армирующие элементы для композитов.Это послужит «накрытием стола» для будущих дискуссий по препрегам, ламинатам и широкому спектру композитов, армированных волокном. Выбор армирования является решающим фактором при проектировании или выборе композитных материалов, поскольку во многих случаях свойства композитного материала определяются армированием. Армирование обычно неизотропно (то есть имеет направленность), что приводит к свойствам, которые могут отличаться в направлениях X, Y и Z. Например, однонаправленный волокнистый композит может иметь очень высокую прочность в направлении волокон из-за того, что большую часть нагрузки несет волокно, и плохую прочность в поперечном направлении из-за нагрузки, которую несет матрица смолы.Композиты спроектированы таким образом, что большая часть нагрузки воспринимается арматурой, что обеспечивает высокое соотношение прочности к весу. Химическая природа армирования, а также форма армирования являются важными расчетными параметрами композитного материала. В следующих двух разделах будут обсуждаться типы армирования и формы армирования.

Виды подкрепления

  • Стекловолокно
  • Углеродные или графитовые арамидные (кевларовые) волокна
  • Волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)
  • Экзотические волокна (бор)
  • Твердые наполнители (керамические наполнители (карбонат кальция, коллоидальный диоксид кремния), металлические наполнители)

На Рисунке 1 показана кривая деформации напряжения для некоторых типичных волокон, используемых в композитах.

Рис. 1. Растягивающее напряжение в зависимости от деформации растяжения для различных армирующих материалов, обычно используемых в композитах (1)

Самый распространенный вид композитной арматуры — стекло E. Судя по данным «напряжение-деформация», стекло E имеет самый низкий модуль упругости, но имеет относительно хорошую прочность на разрыв. Е-стекло также является самым недорогим стекловолокном. E-стекло обычно доступно во многих формах (см. Ниже). S-стекло предлагает более высокий модуль упругости и прочность на разрыв, но имеет более высокую стоимость по сравнению с E-стеклом.Переходя к левому краю рисунка 1, можно увидеть, что кевлар 49 имеет более высокий модуль упругости и прочность на разрыв по сравнению со стекловолокном. Углеродные волокна имеют самые высокие модули, а высокопрочные углеродные волокна имеют примерно такую ​​же прочность на разрыв, что и Е-стекло, со значительно более высоким модулем. Обратите внимание, что для высокомодульного углеродного волокна прочность на разрыв уменьшается, поэтому это волокно будет использоваться там, где модуль и жесткость будут более важными критериями проектирования. Таблица 2.1 в ссылке 1 дает хороший обзор свойств материала (модуль упругости, предел прочности, деформация до разрушения, КТР и коэффициент Пуассона) для широкого спектра промышленных армирующих волокон.

Общие формы армирования:

  • Буксиры непрерывные (однонаправленные)
  • Ткани и плетеные рукава (двунаправленные)
  • Непрерывные рубленые волокна (дискретные волокна и волокнистые маты)
  • Твердые наполнители

На следующем рисунке схематически показаны различные формы армирования и их использование в многослойной укладке конечного композита.

Рис. 2. Основные строительные блоки из армированных волокном композитов (1)

После выбора типа волокна (например,грамм. стекло, карбон, кевлар), то в зависимости от области применения подбирается форма. Однонаправленные волокна потенциально могут выдерживать высокие нагрузки при использовании, но обычно их необходимо наносить слоями в стопке для достижения желаемых свойств. Как можно видеть в ламинате в левом нижнем углу на Рисунке 2, несколько однонаправленных слоев уложены стопкой в ​​точках 0 o , 90 o и 45 o (0, 90, 45,45,45,45,45, 90,0) в симметричной укладке. Преимущество тканых материалов заключается в том, что геометрию переплетения можно адаптировать для придания требуемых свойств в направлениях X и Y.Ткани имеют разные типы переплетения (полотняное / квадратное, саржевое, атласное) и могут иметь разное количество пряжи в направлениях X (основа) и Y (уток / набивка). Например, стеклоткань с атласным переплетением имеет хорошую драпируемость (для формирования сложных изогнутых форм) и низкую изгибаемость. Обжим — это угол между пересекающимися волокнами, и более низкий обжим дает улучшенные механические свойства, поскольку более прямые волокна могут нести более высокие нагрузки.

Композиты, изготовленные с использованием формовочных масс (BMC) и листовых формовочных смесей (SMC), изготавливаются с использованием рубленого стекловолокна.BMC обычно содержат произвольно ориентированные короткие рубленые волокна Е-стекла. Материалы SMC также производятся с использованием хаотично ориентированных рубленых волокон Е-стекла. Как показано в правом нижнем углу рисунка 2, комбинация внешних слоев с однонаправленными волокнами может быть объединена с внутренними слоями, содержащими однонаправленные прерывистые (рубленые) волокна, чтобы обеспечить требуемые механические свойства по заданной цене.

В следующих нескольких статьях мы более подробно рассмотрим матричные смолы, используемые в типичных композитах

Артикулы:

1) Армированные волокном композиты, материалы, производство и дизайн, стр.К. Маллик, CRC Press, 2007

Краткий анализ композитных материалов, используемых в качестве армирования бетона

Надежность, долговечность и безопасность имеют колоссальное значение при проектировании и строительстве бетонной инфраструктуры. Абсолютно необходимо уменьшить традиционные дефекты железобетона, чтобы построить конструкции с длительным сроком службы. Полимерная арматура, армированная волокном (FRP), оказалась замечательным строительным материалом, способным повысить прочностные параметры железобетона.Это сообщение в блоге предоставит краткое введение в композитные материалы FRP, используемые в качестве арматуры в бетонных конструкциях.

За последние пару десятилетий композиты из стеклопластика превратились в конструктивно и экономически жизнеспособное строительное решение для мостов, морских сооружений и зданий. Они производятся в различных формах с различными свойствами и производственными процессами. Типичные композитные материалы FRP, используемые в гражданском строительстве, состоят из стекла, углерода и арамида.Эти материалы поставляются либо в виде готовых к использованию материалов, таких как арматура, либо в виде отдельных составляющих, таких как волокно и полимерная смола.

Невероятные характеристики композитных материалов в качестве арматуры делают их привлекательной альтернативой обычным армирующим материалам. Применимость армированных волокном полимерных стержней в строительных конструкциях в качестве замены стальных арматурных стержней и стержней была тщательно исследована и проанализирована. Доступно большое количество исследований, касающихся структурной осуществимости и практических характеристик передовых композитных материалов.Коррозионная стойкость, высокая прочность на разрыв и простота установки — вот некоторые из выдающихся характеристик стержней из стеклопластика, которые могут помочь в строительстве устойчивых бетонных конструкций.

Чтобы получить оптимальное сочетание свойств материала, качество составляющих материалов и производственного процесса необходимо поддерживать на более высоком уровне. Например, физические и механические свойства матрицы могут иметь большое влияние на конечные механические свойства стержней. Пултрузия — это распространенный производственный процесс, который используется для производства стержней из стеклопластика непрерывной длины.Поверхность композитных стержней покрыта тонким слоем песка для обеспечения отличного сцепления между бетоном и стержнями.

Полимер, армированный стекловолокном (GFRP), один из вариантов FRP, является конкурентоспособным вариантом армирования бетона в бетонных элементах, подвергающихся суровым условиям окружающей среды. Арматура из стеклопластика, являясь коррозионно-стойким и электромагнитно прозрачным строительным материалом, является многообещающим материалом для конструкций, которые работают в морских и чувствительных средах.Ниже приведены некоторые из идеальных областей применения арматуры из стеклопластика:

  • Конструкции, построенные в потенциально агрессивных средах: настилы мостов, подпорные стены, инфраструктура общественного транспорта, дороги и т. Д.
  • Сооружения, построенные у морской воды: сваи, палубы, бассейны, плавучие конструкции, лодочные аппарели, дамбы, здания и т. Д.
  • Конструкции, подверженные воздействию сильных коррозионных агентов: электростанции, водоочистные сооружения, градирни, взлетно-посадочные полосы аэропортов и т. Д.
  • Приложения, требующие электромагнитной нейтральности: аппараты МРТ, телекоммуникационные объекты, исследовательские центры, военные структуры и т. Д.
  • Временные бетонные конструкции: горные работы, проходка туннелей, бурение и т. Д.

После обширных исследований, проектных норм и доступности данных на практике инженеры-строители все больше доверяют арматуре из стеклопластика . Композиты FRP, несомненно, являются строительным материалом 21 века.

Как выбрать правильную армирующую ткань

Композитные ламинаты или препреги обычно состоят из смолы и ткани, часто с ткаными нитями, поддерживающими и инкапсулирующими матрицу смолы — ткань считается базовой подложкой композита. Конечный материал демонстрирует комбинацию свойств, которая лучше, чем свойства, индивидуально проявляемые составляющими материалами. В результате функциональные и эстетические характеристики композитного материала будут значительно различаться в зависимости от используемой ткани и смолы.По этой причине важно тщательно выбирать оба компонента, чтобы обеспечить производительность в предполагаемом приложении.

В следующем руководстве обсуждаются некоторые ключевые моменты, которые следует учитывать при выборе ткани. Поскольку производители композитов обычно используют ткани, а не отдельные волокна во время операций по производству материалов, чтобы облегчить обращение, он охватывает такие факторы дизайна, как тип волокна, тканый или нетканый, рисунок переплетения, вес, толщина и отделка. В статье также освещаются общие преимущества и типичные области применения тканых материалов.

Конструктивные особенности при выборе тканей

При выборе композитного материала необходимо учитывать множество факторов. Ниже мы перечислим некоторые из наиболее важных из них.

Тип волокна

Производители композитов используют широкий спектр тканей в своих материалах для достижения различных свойств конечного материала для различных областей применения. Некоторые из наиболее часто используемых тканей для композитных материалов включают:

  • Стекло. Стеклоткань отличается превосходной прочностью на сдвиг, термической стабильностью и электроизоляцией при невысокой стоимости.К наиболее распространенным типам тканей относятся S-стекло и E-стекло. S-стекло имеет более высокую прочность, ударопрочность, жесткость и термостойкость, чем E-стекло. Хотя E-glass предлагает несколько более низкие характеристики по этим показателям, оно более экономично и обладает отличными электрическими и теплоизоляционными свойствами.
  • Арамид. Арамидные ткани — это материалы с низкой плотностью, которые обладают исключительной ударной вязкостью, огнестойкостью и теплоизоляционными свойствами.

Хотя вышеупомянутые ткани широко используются для изготовления композитов, производители композитных материалов могут также использовать другие ткани в зависимости от области применения.Например:

  • Они используют бор для покрытия углеродных / металлических волокон для повышения производительности. Однако высокая стоимость покрытых бором волокон ограничивает их использование в критических областях (например, в аэрокосмической отрасли) или в узкоспециализированных областях (например, в специализированном спортивном оборудовании).
  • В них используются керамические волокна для композитных материалов, требующих более высокой термостойкости.
  • Они используют натуральных волокон в низкотехнологичных приложениях.
  • В них используются полиэфирные волокна для уменьшения веса материала, повышения ударопрочности и / или сопротивления истиранию, а также снижения производственных затрат.
  • В них используются кварцевые волокна для сложных применений, требующих низких диэлектриков, высокой прочности и превосходного термического сопротивления (до и выше 1000 ° C).

Конструкция из ткани

Обычное плетение

Ткани можно разделить на тканые и нетканые. Тканые ткани имеют плотный рисунок основы и утка, что затрудняет их разделение. Нетканые материалы представляют собой матрицу из взаимосвязанных волокон, связанных друг с другом химическими или термическими методами.Хотя тканые материалы обычно обладают большей прочностью, чем нетканые материалы, последние различаются по долговечности в зависимости от используемых волокон и покрытий.

Ткани также можно разделить на однонаправленные и двунаправленные. В однонаправленных тканях все волокна ориентированы в одном направлении. В результате они обеспечивают композитные материалы с максимально возможной прочностью и жесткостью для конкретного волокнистого материала в этом направлении. В двунаправленных тканях волокна ориентированы в двух направлениях, перпендикулярных друг другу.В результате они обеспечивают прочность и жесткость в обоих направлениях.

Узор переплетения

Восемь ремней сатинового переплетения

Тканые ткани бывают разных видов переплетения, каждый из которых влияет на жесткость, драпируемость и толщину материала. Для композитных материалов чаще всего используются следующие узоры: полотняное переплетение, корзина, лено, атлас с четырьмя ремнями, сатин с восемью ремнями и саржа. Ткани полотняного переплетения являются наиболее устойчивыми, а восемь атласных тканей для ремней обеспечивают максимальную драпируемость.

Вес и толщина

Вес и толщина ткани зависят от веса и толщины волокон. Для стеклоткани вес обычно составляет от 0,50 до 52 унций (от 17 до 1773 г / м2), а толщина обычно составляет от 0,001 дюйма до 0,060 дюйма. Единица «оси» означает унции на квадратный ярд, а термин «г / м2» означает граммы на квадратный метр.

Отделка

Отделка стеклоткани относится к химическому нанесению на ее поверхность оплетки, предназначенной для последующего применения.

Преимущества композитных материалов

Композитные материалы при правильном проектировании и изготовлении предлагают клиентам множество преимуществ. Вот некоторые из ключевых преимуществ:

  • Более широкая гибкость конструкции. Композитные материалы доступны с различными вариантами полимеров и волокон, что упрощает и упрощает для клиентов выбор материала, который наилучшим образом соответствует их потребностям. Кроме того, полученный в результате материал может принимать практически любую форму или форму.
  • Повышенная производительность. Хорошо продуманный композитный продукт может объединить несколько этапов производства в один, оптимизируя производственный процесс и экономя время и деньги.
  • Повышенная долговечность. Композитные материалы обычно прочные и долговечные. Кроме того, они предлагают различные уровни устойчивости к химическим веществам, коррозии, теплу / пламени, дыму и токсичности. Заказчики могут выбрать материал с характеристиками, которые соответствуют требованиям и ограничениям их применения, гарантируя, что готовый компонент будет работать так, как задумано.
  • Более высокое отношение прочности к массе. По сравнению с другими материалами композиты имеют превосходное соотношение прочности и веса. Комбинация полимера и волокна обеспечивает прочность и долговечность, сравнимые с металлами при небольшой массе материала.
  • Превосходная стабильность размеров. Композиты подходят для компонентов, требующих высокой точности размеров, поскольку они несут низкий риск усадки после формования.

Применение композитных материалов

Композиционные материалы находят применение в широком спектре отраслей, включая, помимо прочего, следующие:

  • В аэрокосмической промышленности композитные материалы используются для компонентов самолетов и спутников , такие как структурные опоры, прокладки, элементы интерьера и грузовые вкладыши.
  • В баллистической промышленности композитные материалы используются в различных областях безопасности и защиты. Некоторые из наиболее распространенных типов включают параарамидные материалы, такие как Kevlar® и Twaron®, и материалы из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, такие как Dyneema® и Spectra®.
  • В электронной промышленности композитные материалы используются в качестве базовой подложки для печатных плат (ПП) в коммуникационной, аэрокосмической, автомобильной, военной / оборонной и других отраслях.
  • В электроэнергетике композиты используются в качестве изоляционных компонентов для оборудования для производства электроэнергии и управления.
  • В пищевой промышленности и производстве промышленных лент композиты используются в пищевой промышленности, кулинарии, выпечке и приготовлении пищи, а также в упаковке.
  • В индустрии развлечений композитные материалы используются в строительстве различного оборудования, такого как серфинг и сноуборды, гоночные автомобили, велосипеды, биты, хоккейные клюшки и другое спортивное снаряжение.

Качественные композитные материалы от JPS

Компания JPS Composites Materials является ведущим производителем высокопрочных композитных армирующих тканей. Если вам нужен композитный материал, мы поможем вам. Мы предлагаем широкий выбор тканей для различных областей применения, включая армирование, звуко- и теплоизоляцию, а также баллистическую защиту. Сотрудничая с нами, вы получаете выгоду от наших экспертов, которые обладают знаниями и навыками, которые помогут вам найти продукт, соответствующий вашим потребностям.

Наши предложения материалов включают:

  • Glass : E-Glass, S2® Glass, T-Glass и L-Glass®
  • Quartz : Astroquartz®
  • Para-aramid : Kevlar® by Dupont and Twaron® от Teijin
  • UHMWPE : Dyneema® от DSM и Spectra® от Honeywell

Помимо производства тканей, наша команда постоянно ищет новые и новые материалы для использования. Мы можем плести термопласты, базальт и другие нетрадиционные армирующие материалы по нетрадиционным узорам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *