Използването на въглеродни влакна в строителството: армиране и подсилване на носещи конструкции

Съдържанието на статията

• Въглеродна тъкан: характеристики и характеристики
• Предимства от използването
• Приложение при довършителни работи
• Използване на въглеродни влакна
• Външни армировъчни системи

Двадесет и първият век е пълен с иновации и строителната индустрия не прави изключение. Един от най-новите и най-популярни материали – въглеродни (въглеродни) влакна – зае своето достоверно място, като частично измества стъклени влакна и подобни подсилващи материали.

Въглеродна тъкан: характеристики и характеристики

Строго погледнато, въглеродните влакна не са изобретение на този век. Той отдавна се използва в самолети и ракети, но обикновеният човек е запознат с този материал под формата на въглеродни влакна и кевлар. След като премина дълъг етап на усвояване и усъвършенстване на технологиите, индустрията най-накрая стана готова да осигури на други индустрии въглеродна тъкан, включително строителство.

Основната характеристика на въглеродните влакна е висока специфична якост на опън спрямо собственото им тегло. Продуктите, подсилени с въглеродни влакна, запазват най-известната якост на опън, докато по отношение на консумацията на материали и общото тегло те са много по-изгодни от стоманата, която е широко разпространена днес..

В първоначалния си вид въглеродните влакна са тънки микрофибри, които могат да бъдат вплетени в нишки, от които на свой ред могат да бъдат изтъкани платна от всякакъв размер. Благодарение на правилната ориентация на молекулите, тяхната силна връзка, се постига такава висока якост. В противен случай влакната просто изпълняват функцията на армировка за всякакъв вид структурен пълнител, от епоксидни смоли до бетон..

Една от най-изразените характеристики на въглеродните влакна е високата му сорбционна способност. Предимството на използването на въглерод за подсилване на вътрешните елементи на облицовката е, че въглеродът не позволява на естествените примеси, багрила или разтворители да влизат във въздуха на дома. В същото време сорбционните процеси са абсолютно безвредни за самото влакно..

Предимства от използването

Като цяло две свойства на въглеродните влакна са интересни за строителството. Първата, структурна многостранна армировка, се използва за придаване на материала на повишена твърдост и якост на натиск. Структурата е подсилена с влакна с дебелина 5-10 µm при различни дължини на влакната. Има смисъл да укрепите структурно довършителните повърхности и носещата конструкция на сградите.

Втората цел на въглеродните влакна в строителната индустрия – вградената армировка – се осъществява чрез допълнително рециклирани първични влакна, които приемат формата на платно, гребване, конци, въжета и пръти, подсилени с полимерни смоли. В този случай въглеродните влакна не укрепват самото ядро ​​като цяло, а служат като надеждна, устойчива на разкъсване основа за него..

Каква е ползата от въглеродните влакна и защо те трябва да бъдат предпочитани пред по-малко екзотични материали? Да започнем с факта, че по отношение на физическите и химичните свойства най-близкият конкурент на въглеродните влакна са стъклените влакна, които са доста широко разпространени под формата на фибростъкло за вътрешно измазване. Обаче стъклото има много по-ниска устойчивост на разкъсване и по-голямо тегло, докато въглеродният полимер е не само здрав, но и се прилепва много по-добре към околния твърд материал поради високата му присъща адхезия..

Подсилената по този начин облицовка и структура също показват повишена якост на срязване и усукване, което винаги е било съществен проблем за стоманата, стъклото и други пластмаси..

Тя обаче не е без усложнения. По-специално при вътрешната декорация на сгради се повдига въпросът за пожарната безопасност на въглеродните влакна. При наличие на кислород той изгаря дори при температури от около 350–400 ° C, но, като се „консервира“ в безвъздушна среда, въглеродът запазва свойствата си дори при нагряване над 1700 ° C. По-високата топлоустойчивост е гарантирана от влакна и нейните производни, покрити с различни видове карбиди – това трябва да се има предвид при избора на материал за довършителни работи.

Приложение при довършителни работи

Широката гама от декоративни материали изисква основа, която е абсолютно без напукване. Това включва акрилна боя, полимерни подови покрития, венецианска мазилка и други тънки и крехки съединения..

Ако за фалшивите стени, изработени от гипсокартон, този проблем не е особено остър, тогава други материали поради по-ясно изразено линейно разширение изискват специален подход. Например вземете армировката и изолацията на фугите на еднослойна обшивка, изработена от OSB. Почти всяка шпакловка или лепило ще се разпадне точно в шева след година или две.

Такива фуги трябва да бъдат напълнени със силно полимерно лепило, след това покрийте съседните ръбове с 25–30 мм с тънка лента от въглеродни влакна и отново покрийте със слой пълнител, като внимателно изглаждате пълнежа със шпатула.

Подобна обработка в повечето случаи не изисква последващо изравняване на повърхността. Обшивката придобива монолитна якост и получените структурни пренапрежения се компенсират изцяло от свойствата на OSB.

Подобен принцип може да се приложи при окончателното изравняване на измазаните стени с акрилна замазка. В този случай въглеродните влакна са безспорен лидер в придаването на устойчивост на удар и устойчивост на напукване. Монтажът се извършва по аналогия с фибростъкло:

1. Първо, тънко непрекъснато покритие на повърхността.
2. След това поставете платното и го изгладете.
3. След това можете веднага да продължите с окончателното подравняване..

Платното не се проявява по никакъв начин върху външния вид на готовата повърхност, нито преди композицията да изсъхне, нито след това.

Използване на въглеродни влакна

Укрепването на носещите елементи на сгради на място или на фабриката е възможно чрез добавяне на въглеродни влакна към състава на течния пълнител. Вече въглеродните влакна могат да бъдат закупени в големи количества, за да се намали дебелината на стените, колоните и други елементи от бетонни конструкции, които изпитват вертикален аксиален натиск. Поради това се освобождава много място за структурна изолация или топлоизолация на конструкции..

Този материал ще бъде особено интересен за любителите на пилотно-решетъчни основи, където работата на въглеродната прежда е напълно визуална. Стълбът, който запазва якостта на натиск от 12-15 тона, като се вземат предвид всички препоръчителни граници на безопасност, има дебелина около 80 мм. Вътре в него има само две нишки от полимерна армировка, а от другите две страни са положени нишки от въглерод..

Колко въглеродни влакна са необходими за подсилване на бетон? В никакъв случай само 0,05-0,12% от масата на готовите бетонни изделия. Концентрацията може да бъде дори по-висока, когато става дума например за хидравлични конструкции или бетонни подови конструкции.

Външни армировъчни системи

Структурата, подсилена с въглеродни влакна, е толкова здрава, че дори може да се използва като обшиваща армировка за силно натоварени конструкции. От високоетажна конструкция на жилища до сглобяеми рамкови конструкции, външният арматурен колан осигурява безпрецедентна устойчивост на експлоатационни претоварвания.

Долната линия е, че сърцевината на самия елемент, съдържаща вградена армировка, се отлива както обикновено, но с минимален защитен слой от бетон отстрани. След отстраняване на кофража продуктът, независимо дали е колона или армиращ колан, се увива със слой карбонов плат или дебела нишка и след това се изсипва с пясъчен бетон, съдържащ фибри. Този подход елиминира необходимостта от използване на тежък гранитен бетон, като напълно се наследяват неговите якостни характеристики. Освен това, дори и най-малкият слой от бетон, подсилен с въглерод, значително намалява корозията на вградената армировка..

Конкретен случай на външна армировка може да се нарече залепване на фуги с ламели или лента от въглеродни влакна, въглеродна тъкан със съпътстващо импрегниране с епоксидни смоли. Подобна връзка демонстрира три пъти по-висока якост от обичайната, което е безценно за рафтовите системи и по-специално за закрепване на ферми към Mauerlat.