Med tanke på framtiden: ett nytt byggnadsmaterial - kolbetong

Kondratieva Tatyana

Block av kolbetong

Kompositmaterial har inte förvånat varken byggare eller kunder på länge. Alla vet om sina unika egenskaper, deras förmåga att motstå aggressiva yttre faktorer är mycket bättre än traditionella material. Livet står dock inte stilla, och varje år dyker upp nya utvecklingar inom detta område.

En av dem - kolbetong - är värt att berätta i detalj. Om idén om dess skapande, egenskaper och framtidsutsikter för implementering i konstruktion.

Kolfiber

Kolfiber är ett material som länge har varit känt och efterfrågat inom olika industriella produktionsområden. Men ganska dyrt.

Processen för framställning av grafitfilament består av flerstegsuppvärmning av polyakrylonitril- eller viskosfibrer i olika media till stadiet med karbonisering. Som ett resultat visas ett material bestående av rent kol.

Kolfiberegenskaper

Tjockleken på kolfibern är endast 5-10 mikron, vilket är tunnare än människohår. Den består av kedjor av kolatomer anordnade i ett kristallgitter.

Kristallstruktur av kolfilament

• För produktion av fibrer är trådarna anslutna till buntar där det kan finnas upp till 50 000.
• Vilka egenskaper hos materialet väckte uppmärksamhet och fick använda det vid tillverkning av konstruktioner som fungerar under de svåraste driftsförhållandena?
• Först och främst är det en unik draghållfasthet. Det är fyra gånger samma indikator för de bästa stålkvaliteterna.

Det är intressant. För att bryta en 5 mm tjock kolfiberstav krävs en kraft på 2500 kg. Medan samma gjutjärnstång kollapsar vid 150 kg.

Densiteten för kolfiber är fyra gånger lägre än för samma stål. Följaktligen väger materialet fyra gånger mindre.

Var används kolfiber?

Kompositmaterial, där kolfiber används som ett förstärkande element, används i maskin- och flygplanbyggnad, produktion av sportutrustning och konstruktion.

Vi är därför intresserade av konstruktion, låt oss därför bo på detta användningsområde:

• Här är kolfiber basen för armering av band, banor och till och med sammansatt armering för betongkonstruktioner.
• Band och dukar av grafittrådar är ett speciellt vävande textilmaterial impregnerat med hartser;
• Armering är stänger av kolfiber impregnerade med härdat polymerbindemedel.

Som referens. För att säkerställa tillförlitlig vidhäftning till betong appliceras en sandbeläggning på stavarnas yta eller utskjutande ribbor bildas.

Kolfiber har en mycket hög hållfasthet, så med sin hjälp kan du förstärka nya mönster eller återlämna förlorade egenskaper till gamla.

Bridge span bjälkar förstärkt med kolfiber tyg

Allt detta har lite att göra med kolbetong. Men det var de speciella egenskaperna hos kolfiber som fick de tyska forskarna att tänka på att skapa ett nytt material.

Vad är kolbetong

Så forskare från Dresden Institute for Monolithic Construction beslutade att ersätta metallarmeringen i betong med kolfiber. Snarare textilmaterialet erhållet av det genom vävning för att erhålla en speciell gitterstruktur.

Som ett resultat fick de material som bokstavligen i alla avseenden överträffar alla typer av betong som är kända idag. Med mycket större styrka och lägre specifik vikt.

Trots den uppenbara enkelheten hos uppfinningen arbetade kemikalier med den under flera decennier och säkerställde att kolfibertextilier pålitligt håller fast vid betongblandningen. För att göra detta behandlas det med en speciell beläggning, vars sammansättning fortfarande hålls hemlig av tillverkaren.

Teknologier för produktion av kolbetongprodukter

För närvarande har två metoder för produktion av kolbetongprodukter utvecklats:

1. En uppsättning lager. Tekniken består i att lägga textilväv på betong med efterföljande hällning. Det vill säga textil läggs på blandningsskiktet, hälls med ett tunt lager betong, och så vidare växelvis tills den erforderliga tjockleken erhålls.
2. Hälla i forskalningen. Det traditionella sättet, på vilket förstärkning av kolfiber först fixas i formen eller formen, hälls sedan betongblandningen.

Hälla betong i formen

Väsentliga fördelar

Jämfört med armerad betong ger kolbetong följande fördelar:

• Det är mycket lättare, vilket underlättar och påskyndar konstruktionen;
• Kolbetong är flera gånger starkare;
• Det spricker inte, och armeringen inuti rostar inte, medan armerad betong börjar försämras med tiden just av detta skäl.

Förstörelse av en armerad betongkonstruktion

• Som ett resultat av de två senaste punkterna är kolbetong mycket mer hållbart och pålitligt än analoger med metallförstärkning.

Materialets enda minus är dess höga kostnad. Men om vi tar hänsyn till att konstruktionerna som är gjorda av den är extremt hållbara och inte kräver reparation och återuppbyggnad under många år kompenseras detta minus av driftens hållbarhet.

Möjliga applikationer

Hittills har utvecklare redan hittat applikationer för detta unika material. I synnerhet använde de det för att rekonstruera gamla byggnader av historiskt värde i två tyska städer. Utan deras hjälp skulle dessa byggnader måste rivas.

Ett användningsområde är rekonstruktion av slitna strukturer

I framtiden planeras det att använda kolbetong i nybyggnation. Ett experiment på konstruktion av en fyra meter paviljong av komplexa element med en tjocklek av 4 centimeter har redan genomförts. Det är omöjligt att bygga en sådan byggnad av armerad betong, och den kommer inte att skilja sig i den erforderliga hållfastheten.

Forskare får till och med idag förfrågningar från hela världen, där många armerade betongbyggnader behöver akut återuppbyggnad. De hoppas i sin tur att om tio år kommer förhållandet mellan kolbetong och armerad betong som används i konstruktionen att vara 1: 4.