Katse tulevaisuuteen: uusi rakennusmateriaali - hiilbetoni

Kondratieva Tatjana

Hiilbetonin lohko

Yhdistelmämateriaalit eivät ole yllättäneet rakentajia tai asiakkaita pitkään aikaan. Kaikki tietävät ainutlaatuisista ominaisuuksistaan, niiden kyky kestää aggressiivisia ulkoisia tekijöitä on paljon parempi kuin perinteiset materiaalit. Elämä ei kuitenkaan ole paikallaan, ja tällä alueella ilmenee vuosittain uutta kehitystä.

Yksi niistä - kivihiilbetoni - kannattaa kertoa yksityiskohtaisesti. Tietoja ideasta sen luomisesta, ominaisuuksista ja toteutuksenäkymistä rakentamisessa.

Hiilikuitu

Hiilikuitu on materiaali, joka on jo kauan tiedossa ja jolla on suuri kysyntä teollisen tuotannon eri aloilla. Mutta melko kallis.

Grafiittifilamenttien valmistusprosessi koostuu polyakryylinitriili- tai viskoosikuitujen monivaiheisesta kuumennuksesta eri väliaineissa hiilenemisvaiheeseen. Seurauksena on puhdasta hiiltä sisältävä materiaali.

Hiilikuidun ominaisuudet

Hiilikuidun paksuus on vain 5-10 mikronia, mikä on ohuempi kuin ihmisen hiukset. Se koostuu hiiliatomien ketjuista, jotka on järjestetty kidehilaan.

Hiililankojen kiderakenne

• Kuitujen tuottamiseksi langat yhdistetään kimppuiksi, joissa voi olla jopa 50 000.
• Mitkä materiaalin ominaisuudet herättivät huomion ja antoivat mahdollisuuden käyttää niitä vaikeimmissa käyttöolosuhteissa toimivien rakenteiden valmistuksessa?
• Ensinnäkin se on ainutlaatuinen vetolujuus. Se on neljä kertaa sama indikaattori parhaimmilla teräslaatuilla.

Se on kiinnostavaa. 5 mm paksun hiilikuitutangon murtamiseksi tarvitaan 2500 kg: n voima. Kun taas sama valurauta tanko romahtaa 150 kg: lla.

Hiilikuidun tiheys on neljä kertaa pienempi kuin saman teräksen. Vastaavasti materiaali painaa neljä kertaa vähemmän.

Missä hiilikuitua käytetään?

Yhdistelmämateriaaleja, joissa hiilikuitua käytetään lujiteelementtinä, käytetään koneiden ja lentokoneiden rakentamisessa, urheiluvälineiden tuotannossa ja rakentamisessa.

Olemme kiinnostuneita rakentamisesta, siksi pitäkäämme mielessämme tätä sovellusaluetta:

• Hiilikuitu on tällöin perusta nauhojen, rainojen ja jopa komposiittivahvisteiden vahvistamiseksi betonirakenteille.
• Grafiittilangoista valmistetut nauhat ja kankaat ovat erityinen kudontatekstiilimateriaali, joka on kyllästetty hartseilla;
• Vahvistus on hiilikuitujen tankoja, jotka on kyllästetty kovetetulla polymeerisideaineella.

Viitteeksi. Luotettavan tarttumisen varmistamiseksi betoniin levitetään sauvojen pinnalle hiekkapäällyste tai muodostetaan ulkonevat kylkiluut.

Hiilikuidulla on erittäin korkea lujuus, joten sen avulla vahvistetaan uusia malleja tai palautetaan kadonneet ominaisuudet vanhoihin.

Hiilikuitukankaalla vahvistetut siltapalkit

Kaikella tällä on vähän tekemistä hiilbetonin kanssa. Mutta hiilikuidun erityisominaisuudet saivat saksalaiset tutkijat ajattelemaan uuden materiaalin luomista.

Mikä on kivihiilbetoni?

Joten Dresdenin monoliittisen rakentamisen instituutin tutkijat päättivät korvata betonin metallivahvistuksen hiilikuitulla. Pikemminkin siitä kutomalla saatu tekstiilimateriaali erityisen hilarakenteen saamiseksi.

Seurauksena on, että he saivat materiaalia, joka kirjaimellisesti kaikilta osiltaan ylittää kaikki nykyisin tunnetut betonityypit. Paljon suurempi lujuus ja pienempi ominaispaino.

Keksinnön ilmeisestä yksinkertaisuudesta huolimatta kemian tutkijat työskentelivät sen parissa useita vuosikymmeniä varmistaen, että hiilikuitutekstiilit tarttuvat luotettavasti betoniseokseen. Tätä varten se käsitellään erityisellä pinnoitteella, jonka koostumus valmistaja pitää edelleen salassa.

Hiilbetonituotteiden valmistustekniikat

Tällä hetkellä hiilbetonituotteiden tuottamiseksi on kehitetty kaksi menetelmää:

1. Sarja kerroksia. Teknologia koostuu tekstiilikankaan kerrostamisesta betonille ja sitä seuraavalla kaatamisella. Toisin sanoen tekstiili asetetaan seoskerrokselle, kaadetaan ohuella betonikerroksella ja niin edelleen vuorotellen, kunnes vaadittu paksuus on saavutettu.
2. Kaataminen muottiin. Perinteinen menetelmä on, että muotissa tai muodossa hiilikuitulujitus kiinnitetään ensin, sitten betoniseos kaadetaan.

Kaatamalla betonia muottiin

Aineelliset hyödyt

Verrattuna teräsbetoniin hiilbetoni antaa seuraavat edut:

• Se on paljon kevyempi, mikä helpottaa ja nopeuttaa rakentamista;
• Kivihiilbetoni on useita kertoja vahvempi;
• Se ei halkeile ja raudoitus sisällä ei ruostu, kun taas teräsbetoni alkaa huonontua ajan myötä juuri tästä syystä.

Teräsbetonirakenteen tuhoaminen

• Kahden viimeisen pisteen seurauksena hiilbetoni on paljon kestävämpi ja luotettavampi kuin metallivahvisteiset analogit.

Materiaalin ainoa miinus on sen korkeat kustannukset. Jos kuitenkin otamme huomioon, että siitä tehdyt rakenteet ovat erittäin kestäviä eivätkä vaadi korjausta ja jälleenrakennusta monien vuosien ajan, tämä miinus kompensoidaan toiminnan kestävyydellä.

Mahdolliset sovellukset

Tähän mennessä kehittäjät ovat jo löytäneet sovelluksen tähän ainutlaatuiseen materiaaliin. Erityisesti he käyttivät sitä rekonstruoimaan vanhoja rakennuksia, joilla oli historiallinen arvo kahdessa saksalaisessa kaupungissa. Ilman heidän apuaan nämä rakennukset olisi purettava.

Yksi sovellusalue on kuluneiden rakenteiden jälleenrakentaminen

Jatkossa hiilbetonia on tarkoitus käyttää uudessa rakentamisessa. Jo 4 senttimetrin paksuisten monimutkaisten elementtien neljän metrin paviljongin rakentamiseen on jo tehty kokeilu. Tällaista rakennusta on mahdotonta rakentaa teräsbetonista, eikä se eroa vaaditulla lujuudella.

Tutkijat saavat nykyäänkin pyyntöjä ympäri maailmaa, joissa monet teräsbetonirakennukset tarvitsevat kiireellistä jälleenrakennusta. He puolestaan ​​toivovat, että kymmenessä vuodessa rakennuksessa käytetyn hiilbetonin ja teräsbetonin suhde on 1: 4.