Geleceğe bakmak: yeni bir yapı malzemesi - karbon beton
Kompozit malzemeler, inşaatçıları veya müşterileri uzun zamandır şaşırtmadı. Herkes benzersiz özelliklerini bilir, agresif dış faktörlere dayanma kabiliyeti geleneksel malzemelerden çok daha iyidir. Ancak, hayat durmuyor ve her yıl bu alanda yeni gelişmeler ortaya çıkıyor.
Bunlardan biri - kömür-beton - ayrıntılı olarak anlatmaya değer. Yapım fikri, inşaatta uygulama özellikleri ve umutları hakkında.
Makalenin içeriği
Karbon fiber
Karbon fiber, endüstriyel üretimin çeşitli alanlarında uzun zamandır bilinen ve büyük talep gören bir malzemedir. Ama oldukça pahalı.
Grafit filamentlerin üretilmesi işlemi, poliakrilonitril veya viskoz liflerin farklı ortamlarda karbonizasyon aşamasına çok aşamalı ısıtılmasından oluşur. Sonuç olarak, saf karbondan oluşan bir malzeme ortaya çıkar.
Karbon fiber özellikleri
Karbon fiberin kalınlığı sadece 5-10 mikron olup, insan saçından daha incedir. Bir kristal kafes içinde düzenlenmiş karbon atomu zincirlerinden oluşur.
- Liflerin üretimi için, iplikler 50.000'e kadar olabilen demetler halinde bağlanır.
- Malzemenin hangi özellikleri dikkat çekti ve en zor çalışma koşullarında çalışan yapıların imalatında kullanılmasına izin verdi?
- Her şeyden önce, benzersiz bir gerilme mukavemeti. En iyi çelik kaliteleri için dört kat aynı göstergedir.
Bu ilginç. 5 mm kalınlığında bir karbon fiber çubuğu kırmak için 2500 kg'lık bir kuvvet gereklidir. Oysa aynı dökme demir çubuk 150 kg'da çökecek.
Karbon fiberin yoğunluğu aynı çeliğe göre dört kat daha düşüktür. Buna göre, malzeme dört kat daha az ağırlığındadır.
Karbon fiber nerede kullanılır?
Karbon fiberin takviye elemanı olarak kullanıldığı kompozit malzemeler, makine ve uçak yapımında, spor ekipmanlarının üretiminde ve yapımında kullanılır.
İnşaatla ilgileniyoruz, bu nedenle bu uygulama alanı üzerinde duralım:
- Burada, karbon fiber, beton yapılar için bantları, ağları ve hatta kompozit takviyeyi güçlendirmek için temel oluşturur.
- Grafit ipliklerden yapılmış şeritler ve tuvaller, reçinelerle emprenye edilmiş özel bir dokuma tekstil malzemesidir;
- Takviye, sertleştirilmiş polimer bağlayıcı ile emprenye edilmiş karbon fiber çubuklardır.
Referans için. Betona güvenilir bir şekilde yapışmasını sağlamak için çubukların yüzeyine bir kum kaplama uygulanır veya çıkıntılı nervürler oluşur.
-
- Karbon fiber bağlantı parçaları
-
- Kompozit çubuklardan yapılmış takviye çerçevesi
-
- Karbon fiber takviye ağı
-
- Şebeke takviyesi
Karbon fiber çok yüksek bir mukavemete sahiptir, bu nedenle yeni tasarımları güçlendirmeye veya kayıp karakteristikleri eski modellere döndürmeye yardımcı olur.
Tüm bunların karbon beton ile ilgisi yoktur. Ancak Alman bilim adamlarını yeni bir malzeme yaratmayı düşünmeye iten karbon fiberin özel özellikleriydi.
Kömür betonu nedir
Bu nedenle, Dresden Monolitik İnşaat Enstitüsü'nden bilim adamları, betondaki metal takviyeyi karbon fiber ile değiştirmeye karar verdiler. Aksine, özel bir örgü yapısı elde etmek için dokuma ile elde edilen tekstil malzemesi.
Sonuç olarak, kelimenin tam anlamıyla bugün bilinen her türlü betonu aşan malzeme aldılar. Çok daha fazla mukavemet ve daha düşük özgül ağırlık ile.
-
- Dışarıdan, malzeme geleneksel betondan çok az farklıdır
-
- Karbon beton yapı
-
- Karbon beton yapı taşı
Buluşun belirgin sadeliğine rağmen, kimya bilimcileri on yıllar boyunca üzerinde çalıştılar ve karbon fiber tekstillerin beton karışımına güvenilir bir şekilde yapışmasını sağladılar. Bunu yapmak için, bileşimi hala üretici tarafından gizli tutulan özel bir kaplama ile muamele edilir.
Karbon beton ürünleri üretimi için teknolojiler
Şu anda, karbon beton ürünlerinin üretimi için iki yöntem geliştirilmiştir:
- Katmanlar kümesi. Teknoloji, müteakip dökülerek tekstil kumaşının beton üzerine döşenmesinden oluşur. Yani, tekstil karışım tabakası üzerine serilir, ince bir beton tabakası ile dökülür ve gerekli kalınlık elde edilene kadar dönüşümlü olarak devam eder.
- Kalıp içine dökme. Karbon fiber takviyenin önce kalıp veya formda sabitlendiği geleneksel yol, daha sonra beton karışımı dökülür.
Maddi avantajlar
Betonarme ile karşılaştırıldığında, karbon beton aşağıdaki avantajları sağlar:
- İnşaatı kolaylaştıran ve hızlandıran çok daha hafiftir;
- Kömür betonu birkaç kat daha güçlüdür;
- Çatlamaz ve içerisindeki takviye paslanmazken, betonarme bu nedenle zamanla tam olarak bozulmaya başlar.
- Son iki noktanın bir sonucu olarak, karbon beton metal takviyeli analoglara göre çok daha dayanıklı ve güvenilirdir.
Malzemenin tek eksi yüksek maliyetidir. Ancak, yapılan yapıların son derece dayanıklı olduğunu ve uzun yıllar onarım ve yeniden inşa gerektirmediğini dikkate alırsak, bu eksi operasyonun dayanıklılığı ile telafi edilir.
Olası uygulamalar
Şimdiye kadar, geliştiriciler zaten bu eşsiz malzeme için uygulama buldular. Özellikle, iki Alman şehrinde tarihi değeri olan eski binaları yeniden inşa etmek için kullandılar. Onların yardımı olmadan bu binaların yıkılması gerekecekti.
Gelecekte, yeni inşaatlarda karbon beton kullanılması planlanmaktadır. 4 santimetrelik bir kalınlığa sahip karmaşık metrelerin dört metrelik bir pavyonunun inşaatı üzerinde bir deney zaten yapılmıştır. Böyle bir binayı betonarme yapmak imkansızdır ve gerekli mukavemette farklılık göstermez.
Bilim adamları bugün bile, birçok betonarme binanın acil olarak yeniden yapılandırılması gereken dünyanın dört bir yanından talepler alıyorlar. Buna karşılık, on yıl içinde inşaatta kullanılan karbon beton ve betonarme oranının 1: 4 olacağını umuyorlar.
