Olhando para o futuro: um novo material de construção - concreto carbono
Os materiais compósitos não surpreendem construtores ou clientes há muito tempo. Todo mundo conhece suas propriedades únicas, sua capacidade de resistir a fatores externos agressivos é muito melhor do que os materiais tradicionais. No entanto, a vida não pára e a cada ano novos desenvolvimentos aparecem nessa área.
Um deles - carvão-concreto - vale a pena contar em detalhes. Sobre a ideia de sua criação, propriedades e perspectivas de implantação em construção.
O conteúdo do artigo
Fibra de carbono
A fibra de carbono é um material que há muito é conhecido e tem grande demanda em vários campos da produção industrial. Mas muito caro.
O processo de produção de filamentos de grafite consiste no aquecimento em várias etapas de fibras de poliacrilonitrila ou viscose em diferentes meios para o estágio de carbonização. Como resultado, um material que consiste em carbono puro aparece.
Propriedades da fibra de carbono
A espessura da fibra de carbono é de apenas 5 a 10 mícrons, mais fina que um cabelo humano. Consiste em cadeias de átomos de carbono dispostas em uma treliça de cristal.
- Para a produção de fibras, os fios são conectados em feixes nos quais pode haver até 50.000.
- Quais propriedades do material atraíram a atenção e permitiram usá-lo na fabricação de estruturas operando nas condições operacionais mais difíceis?
- Primeiro de tudo, é uma resistência à tração única. É quatro vezes o mesmo indicador para as melhores classes de aço.
É interessante. Para quebrar uma haste de fibra de carbono com 5 mm de espessura, é necessária uma força de 2500 kg. Considerando que a mesma barra de ferro fundido entrará em colapso a 150 kg.
A densidade da fibra de carbono é quatro vezes menor que a do mesmo aço. Consequentemente, o material pesa quatro vezes menos.
Onde é usada a fibra de carbono?
Os materiais compósitos, nos quais a fibra de carbono é usada como elemento de reforço, são utilizados na construção de máquinas e aeronaves, na produção de equipamentos esportivos e na construção.
Estamos interessados em construção, portanto, vamos nos concentrar nesta área de aplicação:
- Aqui, a fibra de carbono é a base para o reforço de fitas, mantas e até reforços compostos para estruturas de concreto.
- As fitas e telas feitas de fios de grafite são um material têxtil de tecelagem especial impregnado com resinas;
- Reforço são hastes feitas de fibras de carbono impregnadas com aglutinante de polímero endurecido.
Para referência. Para garantir uma aderência confiável ao concreto, um revestimento de areia é aplicado à superfície das hastes ou são formadas nervuras salientes.
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- Acessórios em fibra de carbono
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- Armação de reforço em barras compostas
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- Malha de reforço em fibra de carbono
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- Reforço de grade
A fibra de carbono tem uma resistência muito alta, portanto, com sua ajuda, reforça novos designs ou retorna as características perdidas aos antigos.
Tudo isso tem pouco a ver com concreto carbono. Mas foram as propriedades especiais da fibra de carbono que levaram os cientistas alemães a pensar em criar um novo material.
O que é concreto de carvão
Assim, cientistas do Instituto Dresden de Construção Monolítica decidiram substituir o reforço metálico no concreto por fibra de carbono. Em vez disso, um material têxtil obtido a partir desta tecelagem para obter uma estrutura de treliça especial.
Como resultado, eles receberam material que literalmente supera todos os tipos de concreto hoje conhecidos. Com muito maior força e menor gravidade específica.
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- Externamente, o material difere pouco do concreto tradicional
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- Estrutura de concreto carbono
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- Bloco de construção de concreto de carbono
Apesar da aparente simplicidade da invenção, os cientistas químicos trabalharam nela por várias décadas, garantindo que os tecidos de fibra de carbono adiram de maneira confiável à mistura de concreto. Para isso, é tratado com um revestimento especial, cuja composição ainda é mantida em segredo pelo fabricante.
Tecnologias para a produção de produtos de concreto carbono
Atualmente, foram desenvolvidos dois métodos para a produção de produtos de concreto carbono:
- Um conjunto de camadas. A tecnologia consiste em camadas de tecido sobre concreto com vazamento subsequente. Ou seja, os têxteis são depositados na camada de mistura, vazados com uma fina camada de concreto e assim sucessivamente até a espessura necessária ser obtida.
- Despejando na cofragem. A maneira tradicional é que, na cofragem ou na forma, o reforço de fibra de carbono é primeiro fixado e depois a mistura de concreto é derramada.
Benefícios materiais
Quando comparado ao concreto armado, o concreto carbono oferece as seguintes vantagens:
- É muito mais leve, o que facilita e acelera a construção;
- O concreto de carvão é várias vezes mais forte;
- Não racha, e o reforço interno não enferruja, enquanto o concreto armado começa a deteriorar-se com o tempo precisamente por esse motivo.
- Como conseqüência dos dois últimos pontos, o concreto carbono é muito mais durável e confiável do que os análogos do reforço metálico.
O único ponto negativo do material é seu alto custo. No entanto, se levarmos em conta que as estruturas feitas são extremamente duráveis e não requerem reparo e reconstrução por muitos anos, esse valor negativo é compensado pela durabilidade da operação.
Possíveis aplicações
Até o momento, os desenvolvedores já encontraram aplicativos para este material exclusivo. Em particular, eles o usaram para reconstruir edifícios antigos de valor histórico em duas cidades alemãs. Sem a ajuda deles, esses edifícios teriam que ser demolidos.
No futuro, está planejado o uso de concreto carbono em novas construções. Uma experiência na construção de um pavilhão de quatro metros de elementos complexos com uma espessura de 4 centímetros já foi realizada. É impossível construir esse edifício a partir de concreto armado, e não diferirá na resistência necessária.
Os cientistas ainda hoje recebem pedidos de todo o mundo, nos quais muitos edifícios de concreto armado precisam de reconstrução urgente. Eles, por sua vez, esperam que em dez anos a proporção de concreto carbono e concreto armado usado na construção seja de 1: 4.
