Privind spre viitor: un nou material de construcție - beton carbon
Materialele compozite nu au surprins nici constructorii, nici clienții de multă vreme. Toată lumea știe despre proprietățile lor unice, capacitatea lor de a rezista la factori externi agresivi este mult mai bună decât materialele tradiționale. Cu toate acestea, viața nu stă nemișcată și în fiecare an apar noi evoluții în acest domeniu.
Unul dintre ei - cărbune-beton - merită spus în detaliu. Despre ideea creării sale, proprietăți și perspective de implementare în construcții.
Conținutul articolului
Fibra de carbon
Fibra de carbon este un material cunoscut de multă vreme și cu o mare cerere în diverse domenii ale producției industriale. Dar destul de scump.
Procesul de producere a filamentelor de grafit constă în încălzirea în mai multe etape a fibrelor de poliacrilonitril sau viscoză în diferite medii până la stadiul de carbonizare. Drept urmare, apare un material format din carbon pur.
Proprietățile fibrei de carbon
Grosimea fibrei de carbon este de numai 5-10 microni, care este mai subțire decât părul uman. Este format din lanțuri de atomi de carbon dispuse într-o rețea de cristal.
- Pentru producerea de fibre, firele sunt conectate în pachete în care pot fi până la 50.000.
- Ce proprietăți ale materialului au atras atenția și au permis utilizarea acestuia la fabricarea structurilor care funcționează în cele mai dificile condiții de operare?
- În primul rând, este o rezistență la tracțiune unică. Este de patru ori același indicator pentru cele mai bune note de oțel.
Este interesant. Pentru a rupe o tijă din fibra de carbon cu grosimea de 5 mm, este necesară o forță de 2500 kg. În timp ce aceeași tijă din fontă se va prăbuși la 150 kg.
Densitatea fibrei de carbon este de patru ori mai mică decât cea a aceluiași oțel. În consecință, materialul cântărește de patru ori mai puțin.
Unde se folosește fibra de carbon?
Materialele compozite, în care fibra de carbon este folosită ca element de întărire, sunt utilizate la construcția de mașini și aeronave, la producția de echipamente sportive și la construcții.
Suntem interesați de construcție, prin urmare, să ne adăpostim în acest domeniu de aplicare:
- Aici, fibra de carbon este baza pentru armarea benzilor, pânzelor și chiar armăturii compozite pentru structuri de beton.
- Panglicile și pânzele din fire de grafit sunt un material textil special țesut impregnat cu rășini;
- Armarea este tijă din fibre de carbon impregnate cu liant polimeric întărit.
Pentru trimitere. Pentru a asigura aderența fiabilă la beton, se aplică un strat de nisip pe suprafața tijelor sau se formează nervuri proeminente.
-
- Fitinguri din fibră de carbon
-
- Cadru de armare din tije compozite
-
- Plasa de armare din fibră de carbon
-
- Armare grilă
Fibra de carbon are o rezistență foarte ridicată, astfel încât, cu ajutorul său, să consolideze noile modele sau să returneze caracteristicile pierdute celor vechi.
Toate acestea nu prea au legătură cu betonul din carbon. Dar proprietățile speciale ale fibrei de carbon au determinat oamenii de știință germani să se gândească la crearea unui material nou.
Ce este betonul de cărbune
Așadar, oamenii de știință de la Dresda Institute for Monolithic Construction au decis să înlocuiască armătura metalică din beton cu fibra de carbon. Mai degrabă, materialul textil obținut din acesta prin țeserea obținerii unei structuri speciale de zăbrele.
În consecință, au primit material care, în toate privințele, literalmente depășește toate tipurile de beton cunoscute astăzi. Cu o rezistență mult mai mare și o gravitate specifică mai mică.
-
- Extern, materialul diferă puțin de betonul tradițional
-
- Structura din beton carbon
-
- Bloc de construcție din beton carbon
În ciuda simplității aparente a invenției, oamenii de știință chimici au lucrat timp de câteva decenii, asigurându-se că materialele textile din fibră de carbon aderă în mod fiabil la amestecul de beton. Pentru a face acest lucru, acesta este tratat cu un strat special, a cărui compoziție este încă păstrată secretă de către producător.
Tehnologii pentru producerea produselor din beton carbon
În prezent, s-au dezvoltat două metode pentru producerea produselor din beton carbon:
- Un set de straturi. Tehnologia constă în stratificarea țesăturilor textile pe beton cu turnare ulterioară. Adică materialele textile sunt așezate pe stratul de amestec, turnate cu un strat subțire de beton, etc., alternativ până la obținerea grosimii necesare.
- Se toarnă în cofraj. Metoda tradițională este aceea că, în cofraj sau formă, armarea fibrelor de carbon este mai întâi fixată, apoi se toarnă amestecul de beton.
Beneficii materiale
În comparație cu betonul armat, betonul din carbon oferă următoarele avantaje:
- Este mult mai ușor, ceea ce facilitează și grăbește construcția;
- Betonul de cărbune este de câteva ori mai puternic;
- Nu se fisurează, iar armătura din interior nu ruginește, în timp ce betonul armat începe să se deterioreze în timp, tocmai din acest motiv.
- Ca urmare a ultimelor două puncte, betonul din carbon este mult mai durabil și mai fiabil decât analogii cu armarea metalică.
Singurul minus al materialului este costul ridicat al acestuia. Cu toate acestea, dacă luăm în considerare faptul că structurile realizate sunt extrem de durabile și nu necesită reparație și reconstrucție timp de mai mulți ani, atunci acest minus este compensat de durabilitatea funcționării.
Aplicații posibile
Până în prezent, dezvoltatorii au găsit deja aplicație pentru acest material unic. În special, au folosit-o pentru a reconstrui clădiri vechi cu valoare istorică în două orașe germane. Fără ajutorul lor, aceste clădiri ar trebui să fie demolate.
În viitor, se planifică utilizarea betonului carbon în construcții noi. A fost deja realizat un experiment privind construcția unui pavilion de patru metri cu elemente complexe cu o grosime de 4 centimetri. Este imposibilă construirea unei astfel de clădiri din beton armat și nu va diferi în rezistența necesară.
Oamenii de știință primesc chiar astăzi cereri din întreaga lume, în care multe clădiri din beton armat au nevoie de reconstrucție urgentă. La rândul lor, speră că peste zece ani raportul dintre betonul carbon și betonul armat utilizat în construcții va fi de 1: 4.
