Ser fremover: et nytt byggemateriale - karbonbetong

Kondratieva Tatyana

Blokk av karbonbetong

Komposittmaterialer har ikke overrasket verken byggherrer eller kunder på lenge. Alle vet om sine unike egenskaper, deres evne til å motstå aggressive ytre faktorer er mye bedre enn tradisjonelle materialer. Livet står imidlertid ikke stille, og hvert år dukker det opp nye utviklinger på dette området.

En av dem - kullbetong - er verdt å fortelle i detalj. Om ideen om opprettelse, egenskaper og utsikter til implementering i konstruksjon.

Karbonfiber

Karbonfiber er et materiale som lenge har vært kjent og med stor etterspørsel innen forskjellige felt av industriell produksjon. Men ganske dyrt.

Prosessen med å fremstille grafittfilamenter består i flerstegs oppvarming av polyakrylonitril- eller viskosefibre i forskjellige medier til trinnet med karbonisering. Som et resultat vises et materiale bestående av rent karbon.

Karbonfiberegenskaper

Tykkelsen på karbonfiberen er bare 5-10 mikron, noe som er tynnere enn et menneskehår. Den består av kjeder av karbonatomer anordnet i et krystallgitter.

Krystallstruktur av karbonfilamenter

• For fremstilling av fibre er trådene koblet til bunter der det kan være opptil 50 000.
• Hvilke egenskaper til materialet vakte oppmerksomhet og tillot å bruke det til fremstilling av konstruksjoner som opererer under de vanskeligste driftsforholdene?
• For det første er det en unik strekkfasthet. Det er fire ganger den samme indikatoren for de beste stålkvalitetene.

Det er interessant. For å knekke en 5 mm tykk karbonfiberstang, kreves det en styrke på 2500 kg. Mens den samme støpejernstangen kollapser ved 150 kg.

Tettheten av karbonfiber er fire ganger lavere enn for samme stål. Følgelig veier materialet fire ganger mindre.

Hvor brukes karbonfiber?

Komposittmaterialer, der karbonfiber brukes som et forsterkende element, brukes i maskin- og flybygging, produksjon av sportsutstyr og konstruksjon.

Vi er interessert i bygging, la oss derfor dvele ved dette bruksområdet:

• Her er karbonfiber grunnlaget for armering av bånd, baner og til og med sammensatt armering for betongkonstruksjoner.
• Bånd og lerreter laget av grafitttråder er et spesielt vevende tekstilmateriale impregnert med harpikser;
• Armering er stenger av karbonfibre impregnert med herdet polymerbindemiddel.

For referanse. For å sikre pålitelig vedheft til betong påføres et sandbelegg på overflaten av stengene eller det dannes utstående ribber.

Karbonfiber har en veldig høy styrke, så med sin hjelp forsterker du nye design, eller returnerer tapte egenskaper til gamle.

Bridge span bjelker forsterket med karbonfiber stoff

Alt dette har lite å gjøre med karbonbetong. Men det var de spesielle egenskapene til karbonfiber som fikk tyske forskere til å tenke på å lage et nytt materiale.

Hva er kullbetong

Så forskere fra Dresden Institute for Monolithic Construction bestemte seg for å erstatte metallarmeringen i betong med karbonfiber. Snarere tekstilmaterialet oppnådd av det ved veving for å få en spesiell gitterstruktur.

Som et resultat mottok de materiale som bokstavelig talt i alle henseender overgår alle typer betong som er kjent i dag. Med mye større styrke og lavere spesifikk tyngdekraft.

Til tross for den tilsynelatende enkle oppfinnelsen, kjemiske forskere arbeidet med den i flere tiår, og sikret at karbonfibertekstiler pålitelig fester seg til betongblandingen. For å gjøre dette blir det behandlet med et spesielt belegg, hvis sammensetning fortsatt holdes hemmelig av produsenten.

Teknologier for produksjon av karbonbetongprodukter

For tiden er det utviklet to metoder for produksjon av karbonbetongprodukter:

1. Et sett med lag. Teknologien består i lagdeling av tekstilstoff på betong med påfølgende skjenking. Det vil si at tekstil legges på blandingslaget, helles med et tynt lag betong, og så videre vekselvis til ønsket tykkelse er oppnådd.
2. Helles over i forskalingen. Den tradisjonelle måten, hvor karbonfiberarmering først festes i forskalingen eller formen, helles deretter betongblandingen.

Hell betong i formen

Materielle fordeler

Sammenlignet med armert betong gir karbonbetong følgende fordeler:

• Det er mye lettere, noe som letter og akselererer konstruksjonen;
• Kullbetong er flere ganger sterkere;
• Den sprekker ikke, og armeringen inni ruster ikke, mens armert betong begynner å bli dårligere over tid nettopp av denne grunn.

Ødeleggelse av en armert betongkonstruksjon

• Som et resultat av de to siste punktene er karbonbetong mye mer holdbar og pålitelig enn analoger med metallarmering.

Det eneste minus av materialet er det høye kostnader. Hvis vi imidlertid tar i betraktning at konstruksjonene som er laget av den er ekstremt holdbare og ikke krever reparasjon og gjenoppbygging i mange år, kompenseres dette minus av driften av driften.

Mulige bruksområder

Til dags dato har utviklere allerede funnet søknad om dette unike materialet. Spesielt brukte de den til å rekonstruere gamle bygninger med historisk verdi i to tyske byer. Uten deres hjelp ville disse bygningene måtte rives.

Et anvendelsesområde er rekonstruksjon av slitte strukturer

I fremtiden planlegges det å bruke karbonbetong i nybygg. Et eksperiment på konstruksjon av en fire meter lang paviljong av komplekse elementer med en tykkelse på 4 centimeter har allerede blitt utført. Det er umulig å bygge et slikt bygg fra armert betong, og det vil ikke avvike i den nødvendige styrken.

Forskere mottar til og med i dag forespørsler fra hele verden, der mange armert betongbygninger trenger presserende gjenoppbygging. De håper på sin side at om ti år vil forholdet mellom karbonbetong og armert betong som brukes i konstruksjonen være 1: 4.