Поглед у будућност: нови грађевински материјал - угљени бетон
Композитни материјали већ дуже време не изненађују ни грађевинце, ни купце. Сви знају за њихова јединствена својства, њихова способност да издрже агресивне спољашње факторе много је боља од традиционалних материјала. Међутим, живот не мирује и сваке године се у овој области појављују нови догађаји.
Један од њих - угљено-бетон - вреди детаљно испричати. О идеји њеног стварања, својствима и перспективама имплементације у грађевинарству.
Садржај чланка
Угљенично влакно
Карбонска влакна су материјал који је одавно познат и који је у великој потражњи у разним областима индустријске производње. Али прилично скупо.
Процес производње графитних филамената састоји се у вишеслојном загревању полиакрилонитрилних или вискозних влакана у различитим медијумима до фазе карбонизације. Као резултат, појављује се материјал који се састоји од чистог угљеника.
Својства угљеничних влакана
Дебљина карбонских влакана је само 5-10 микрона, што је тањи од људске длаке. Састоји се од ланаца угљикових атома распоређених у кристалној решетки.
- За производњу влакана, нити се повезују у снопове у којима може бити и до 50 000.
- Која су својства материјала привукла пажњу и дозволила је да се користе у производњи конструкција које раде у најтежим условима рада?
- Пре свега, то је јединствена затезна чврстоћа. Четири је пута исти показатељ за најбоље врсте челика.
То је занимљиво. Да бисте сломили штап од карбонских влакана дебљине 5 мм, потребна је сила од 2500 кг. Док ће се иста шипка од ливеног гвожђа срушити на 150 кг.
Густина угљеничних влакана је четири пута мања него код истог челика. Према томе, материјал тежи четири пута мање.
Где се користе угљенична влакна?
Композитни материјали у којима се карбонска влакна користе као ојачавајући елемент користе се у изградњи машина и авиона, производњи спортске опреме и грађевинарству.
Заинтересовани смо за грађевинарство, па се мало зауставимо на овој области примене:
- Овде је угљенична влакна основа за ојачавање трака, мрежа и чак и композитне арматуре за бетонске конструкције.
- Траке и платна направљена од графитних нити су посебни текстилни материјали за ткање, импрегнирани смолама;
- Ојачање су шипке направљене од угљеничних влакана импрегнираних очврслим полимерним везивом.
За референцу. Да би се осигурало поуздано пријањање на бетон, на површину шипки наноси се пескани слој или се формирају избочена ребра.
-
- Оков од карбонских влакана
-
- Ојачавајући оквир израђен од композитних шипки
-
- Мрежа за ојачавање угљеничних влакана
-
- Ојачавање решетке
Карбонска влакна имају врло високу чврстоћу, па уз помоћ ње ојачавају нове дизајне или враћају изгубљене карактеристике старим.
Све то има мало везе са угљеним бетоном. Али посебна својства угљен-влакана су навела немачке научнике да размишљају о стварању новог материјала.
Шта је угљени бетон
Тако су научници са дрезденског Института за монолитну градњу одлучили да металну арматуру у бетону замене карбонским влакнима. Уместо, текстилни материјал добијен од ткања како би се добила посебна решеткаста структура.
Као резултат тога, добили су материјал који буквално у сваком погледу надмашује све врсте бетона познате данас. Са много већом снагом и нижом специфичном тежином.
-
- Споља се материјал мало разликује од традиционалног бетона
-
- Конструкција угљеног бетона
-
- Карбонски бетонски блок
Упркос привидној једноставности проналаска, хемијски научници су на њему радили неколико деценија, осигуравајући да се текстил од угљених влакана поуздано пријања за бетонску смешу. За то се третира посебним премазом, чији састав још увек чува тајну од произвођача.
Технологије за производњу производа од угљеничног бетона
Тренутно су развијене две методе за производњу производа од угљеничног бетона:
- Скуп слојева. Технологија се састоји у полагању текстилне тканине на бетон са накнадним изливањем. Односно, текстил се полаже на слој смеше, прелије тањим слојем бетона, и тако наизменично, док се не добије потребна дебљина.
- Уливање у оплате. Традиционални начин на који се армирање угљеним влакнима прво учвршћује у оплату или облик, а затим се сипа бетонска смеша.
Материјалне користи
У поређењу са армираним бетоном, карбонски бетон даје следеће предности:
- Много је лакши, што олакшава и убрзава изградњу;
- Угљени бетон је неколико пута јачи;
- Не пукне, а арматура изнутра не хрђа, док се армирани бетон временом почиње пропадати управо из тог разлога.
- Као резултат последње две тачке, угљени бетон је много трајнији и поузданији од аналога са металном ојачањем.
Једини минус материјала је његова висока цена. Међутим, ако узмемо у обзир да су грађевине израђене од ње изузетно издржљиве и не захтевају поправку и реконструкцију дужи низ година, онда се овај минус компензује трајношћу рада.
Могуће апликације
До данас, програмери су већ пронашли апликацију за овај јединствени материјал. Конкретно, користили су га за реконструкцију старих зграда од историјске вредности у два немачка града. Без њихове помоћи ове зграде би морале бити срушене.
У будућности се планира употреба угљеног бетона у новој изградњи. Већ је спроведен експеримент на изградњи четворометарског павиљона сложених елемената дебљине 4 центиметра. Немогуће је изградити такву зграду од армираног бетона и неће се разликовати у потребној чврстоћи.
Научници и данас добијају захтеве из целог света, у којима је многим армирано-бетонским грађевинама хитна обнова. Они се заузврат надају да ће за десет година однос угљеног бетона и армираног бетона који се користи у изградњи бити 1: 4.
