במבט לעתיד: חומר בנייה חדש - בטון פחמן

קונדראטיבה טטיאנה

גוש בטון פחמן

חומרים מורכבים לא הפתיעו בוני ולא לקוחות מזה זמן רב. כולם יודעים על תכונותיהם הייחודיות, יכולתם לעמוד בגורמים חיצוניים אגרסיביים טובה בהרבה מחומרים מסורתיים. עם זאת, החיים אינם עומדים בשקט, ובכל שנה מופיעים התפתחויות חדשות בתחום זה.

אחד מהם - בטון פחם - שווה לספר בפירוט. על הרעיון של יצירתו, המאפיינים והסיכויים ליישוםם בבנייה.

סיבי פחמן

סיבי פחמן הם חומר שהיה ידוע זה מכבר ובביקוש רב בתחומים שונים של ייצור תעשייתי. אבל די יקר.

תהליך ייצור חוטי הגרפיט מורכב בחימום רב-שלבי של סיבי פוליאקרילוניטריל או ויסקוזה במדיות שונות עד לשלב הפחמה. כתוצאה מכך מופיע חומר המורכב מפחמן טהור.

תכונות סיבי פחמן

עובי סיבי הפחמן הוא 5-10 מיקרון בלבד, שהוא דק יותר משיער אנושי. זה מורכב משרשראות של אטומי פחמן המסודרים בסריג גביש.

מבנה גביש של חוטי פחם

• לייצור סיבים, החוטים מחוברים לצרורות בהם יכולים להיות עד 50,000.
• אילו תכונות של החומר משכו תשומת לב ואיפשרו להשתמש בו בייצור מבנים הפועלים בתנאי ההפעלה הקשים ביותר?
• ראשית, זהו חוזק מתיחה ייחודי. זה פי ארבעה מאותו אינדיקטור עבור ציוני הפלדה הטובים ביותר.

זה מעניין. לשבירת מוט סיבי פחמן בעובי 5 מ"מ, נדרש כוח של 2500 ק"ג. ואילו אותו מוט ברזל יצוק יקרוס במהירות של 150 ק"ג.

צפיפות סיבי הפחמן נמוכה פי ארבעה מזו של אותה פלדה. בהתאם, החומר שוקל פי ארבע פחות.

היכן משתמשים בסיבי פחמן?

חומרים מרוכבים, בהם סיבי פחמן משמשים כאלמנט חיזוק, משמשים בבניית מכונות ומטוסים, בייצור ציוד ספורט ובנייה.

אנו מעוניינים לבנות, אם כן, בואו להתעכב על תחום יישום זה:

• כאן סיבי פחמן הם הבסיס לחיזוק קלטות, קורים ואפילו חיזוק מורכב למבני בטון.
• סרטים ובדים עשויים מחוטי גרפיט הם חומר טקסטיל אריגה מיוחד הספוג שרפים;
• חיזוק הוא מוטות של סיבי פחמן הספוגים בקלסר פולימרי מוקשה.

להשוואה. כדי להבטיח הידבקות אמינה בבטון, מוחל ציפוי חול על פני המוטות או נוצרים צלעות בולטות.

סיבי פחמן הם בעלי חוזק גבוה מאוד, כך בעזרתם חיזקו עיצובים חדשים, או השיבו מאפיינים אבודים לישנים.

קורות תוחלת הגשר מחוזקות בבד סיבי פחמן

כל זה לא קשור לבטון פחמן. אבל התכונות המיוחדות של סיבי פחמן הם שהניעו מדענים גרמנים לחשוב על יצירת חומר חדש.

מה זה בטון פחם

אז, מדענים ממכון דרזדן לבנייה מונוליטית החליטו להחליף את חיזוק המתכת בבטון בסיבי פחמן. במקום זאת, חומר טקסטיל המתקבל ממנו באריגה לקבלת מבנה סריג מיוחד.

כתוצאה מכך הם קיבלו חומר שבאופן מילולי מכל הבחינה עולה על כל סוגי הבטון הידועים כיום. עם חוזק גדול בהרבה וכוח כוח משיכה נמוך יותר.

למרות הפשטות לכאורה של ההמצאה, מדענים כימיים עבדו עליה במשך כמה עשורים, והבטיחו כי טקסטיל של סיבי פחמן ידבק באופן אמין לתערובת הבטון. לשם כך, הוא מטופל בציפוי מיוחד, אשר הרכבו עדיין נשמר בסוד על ידי היצרן.

טכנולוגיות לייצור מוצרי בטון פחמן

נכון לעכשיו פותחו שתי שיטות לייצור מוצרי בטון פחמן:

1. סט שכבות. הטכנולוגיה מורכבת בהנחת בד טקסטיל על בטון עם מזיגה לאחר מכן. כלומר טקסטיל מונח על שכבת התערובת, מוזג עם שכבה דקה של בטון וכדומה לסירוגין עד לקבלת העובי הנדרש.
2. שופכים לטפסות. הדרך המסורתית, בה מתקבעים תחילה חיזוק סיבי פחמן בטפס או בצורה, ואז יוצקים את תערובת הבטון.

שופך בטון לתבנית

יתרונות מהותיים

בהשוואה לבטון מזוין, בטון פחמן מעניק את היתרונות הבאים:

• זה הרבה יותר קל, שמקל ומאיץ את הבנייה;
• בטון פחם חזק פי כמה;
• זה לא נסדק, והחיזוק בפנים לא מחליד, ואילו בטון מזוין מתחיל להתדרדר עם הזמן בדיוק מסיבה זו.

הרס מבנה מבטון מזוין

• כתוצאה משתי הנקודות האחרונות, בטון פחמן עמיד ואמין בהרבה מאשר אנלוגים עם חיזוק מתכת.

המינוס היחיד של החומר הוא עלותו הגבוהה. עם זאת, אם ניקח בחשבון שהמבנים העשויים ממנו עמידים ביותר ואינם מצריכים תיקון ושחזור במשך שנים רבות, אז מינוס זה מפוצה על ידי עמידות התפעול.

יישומים אפשריים

נכון להיום, מפתחים כבר מצאו אפליקציה לחומר ייחודי זה. במיוחד השתמשו בו כדי לשחזר מבנים ישנים בעלי ערך היסטורי בשתי ערים גרמניות. ללא עזרתם, היה צריך להרוס את הבניינים הללו.

תחום יישום אחד הוא שחזור מבנים שחוקים

בעתיד מתוכנן להשתמש בבטון פחמן בבנייה חדשה. כבר נערך ניסוי לבניית ביתן בן ארבעה מטרים של אלמנטים מורכבים בעובי של 4 סנטימטרים. אי אפשר לבנות מבנה כזה מבטון מזוין, והוא לא יהיה שונה בעוצמה הנדרשת.

מדענים אף מקבלים היום פניות מרחבי העולם, בהן מבני בטון מזוין רבים זקוקים לשחזור דחוף. הם, בתורם, מקווים כי בעוד עשר שנים היחס בין בטון פחמן ובטון מזוין המשמש לבנייה יהיה 1: 4.