Поглед към бъдещето: нов строителен материал - въглероден бетон

Кондратиева Татяна

Блок от въглероден бетон

Композитните материали отдавна не изненадват нито строителите, нито клиентите. Всеки знае за техните уникални свойства, способността им да издържат на агресивни външни фактори е много по-добра от традиционните материали. Животът обаче не стои неподвижно и всяка година в тази област се появяват нови разработки.

Един от тях - въглища-бетон, си струва да разкажем подробно. За идеята за нейното създаване, свойства и перспективи за внедряване в строителството.

Въглеродни влакна

Въглеродните влакна са материал, който е познат отдавна и е с голямо търсене в различни области на промишленото производство. Но доста скъпо.

Процесът на получаване на графитни нишки се състои в многоетапно нагряване на полиакрилонитрилни или вискозни влакна в различни среди до етапа на карбонизация. В резултат на това се появява материал, състоящ се от чист въглерод.

Свойства на въглеродните влакна

Дебелината на въглеродните влакна е само 5-10 микрона, което е по-тънко от човешката коса. Състои се от вериги от въглеродни атоми, подредени в кристална решетка.

Кристална структура на въглеродните нишки

• За производството на влакна нишките са свързани в снопове, в които може да има до 50 000.
• Какви свойства на материала привлякоха вниманието и позволиха ли да го използват при производството на конструкции, работещи в най-трудните експлоатационни условия?
• На първо място, това е уникална якост на опън. Това е четири пъти по-голям показател за най-добрите марки стомани.

Интересно е. За да се счупи пръчка с въглеродни влакна с дебелина 5 мм, е необходима сила от 2500 кг. Докато една и съща чугунена пръчка ще се срути при 150 кг.

Плътността на въглеродните влакна е четири пъти по-ниска от тази на същата стомана. Съответно материалът тежи четири пъти по-малко.

Къде се използват въглеродни влакна?

Композитните материали, в които въглеродните влакна се използват като подсилващ елемент, се използват в строителството на машини и самолети, производството на спортна екипировка и строителството.

Ние сме заинтересовани от строителството, следователно ще се спрем на тази област на приложение:

• Тук въглеродните влакна са основата за армиране на ленти, ленти и дори композитна армировка за бетонни конструкции.
• Панделки и платна, изработени от графитни нишки, са специален тъкачен текстилен материал, импрегниран със смоли;
• Подсилването представлява пръти от въглеродни влакна, импрегнирани с втвърдено полимерно свързващо вещество.

За справка. За да се осигури надеждна адхезия към бетона, върху повърхността на прътите се полага пясъчно покритие или се оформят изпъкнали ребра.

Въглеродните влакна имат много висока якост, така че с негова помощ подсилват нови дизайни или връщат изгубените характеристики на старите.

Мостови греди, подсилени с плат от въглеродни влакна

Всичко това има малко общо с въглеродния бетон. Но именно специалните свойства на въглеродните влакна подтикнаха германските учени да мислят за създаването на нов материал.

Какво е въглен бетон

Така учените от Дрезденския институт за монолитно строителство решиха да заменят металната армировка в бетон с въглеродни влакна. По-скоро текстилният материал, получен от него чрез тъкане, за да се получи специална решетъчна структура.

В резултат на това те получиха материал, който буквално във всички отношения надминава всички видове бетон, известни днес. С много по-голяма здравина и по-ниска специфична гравитация.

Въпреки очевидната простота на изобретението, химичните учени работиха върху него няколко десетилетия, като гарантираха, че текстилът от въглеродни влакна надеждно се придържа към бетонната смес. За да направите това, той се третира със специално покритие, чийто състав все още се пази в тайна от производителя.

Технологии за производство на изделия от въглероден бетон

В момента са разработени два метода за производство на продукти от въглероден бетон:

1. Набор от слоеве. Технологията се състои в наслояване на текстилна тъкан върху бетон с последващо изливане. Тоест върху текстилния слой се полага текстил, изсипва се с тънък слой бетон и така на реду, докато се получи необходимата дебелина.
2. Изсипване в кофража. Традиционният начин, при който армировката от въглеродни влакна първо се фиксира в кофража или формата, след това се излива бетонната смес.

Изливане на бетон във формата

Материални ползи

В сравнение със стоманобетон, въглеродният бетон дава следните предимства:

• Той е много по-лек, което улеснява и ускорява изграждането;
• Въглищният бетон е няколко пъти по-здрав;
• Той не се напуква и армировката вътре не ръждясва, докато стоманобетонът започва да се влошава с течение на времето именно поради тази причина.

Унищожаване на стоманобетонна конструкция

• В резултат на последните две точки въглеродният бетон е много по-траен и надежден от аналозите с метална армировка.

Единственият минус на материала е неговата висока цена. Ако обаче вземем предвид, че конструкциите, направени от него, са изключително издръжливи и не изискват ремонт и реконструкция в продължение на много години, тогава този минус се компенсира от трайността на експлоатация.

Възможни приложения

Към днешна дата разработчиците вече са намерили приложение за този уникален материал. По-специално, те са го използвали за реконструкция на стари сгради с историческа стойност в два германски града. Без тяхна помощ тези сгради ще трябва да бъдат съборени.

Една област на приложение е реконструкцията на износени конструкции

В бъдеще се предвижда използването на въглероден бетон при ново строителство. Вече е проведен експеримент по изграждането на четириметров павилион от сложни елементи с дебелина 4 сантиметра. Невъзможно е да се изгради такава сграда от стоманобетон и тя няма да се различава в необходимата якост.

Учените дори днес получават заявки от цял ​​свят, в които много стоманобетонни сгради се нуждаят от спешна реконструкция. Те от своя страна се надяват, че след десет години съотношението въглероден бетон и стоманобетон, използвани в строителството, ще бъде 1: 4.