Den h?r artikeln beskriver de viktigaste aspekterna av metoden f?rst?rkning av strukturer med kolfiber, eller mer exakt, tekniken f?r yttre f?rst?rkning byggnadskonstruktioner kompositmaterial baserade p? kolfibrer. Detta material tj?nar till att bekanta sig med grunderna f?r denna teknik, variationen hos materialen som anv?nds, men kan inte anv?ndas som en teknisk guide eller projektguide p? grund av dess ytlighet och generalisering.

Strukturell f?rst?rkning med kolfiber- en relativt ny metod f?r Ryssland - de f?rsta objekten som implementerades i v?rt land g?r tillbaka till 1998. Denna metod best?r i att limma h?gh?llfast kolfiber p? strukturens yta, vilket absorberar en del av anstr?ngningen och d?rigenom ?kar det f?rst?rkta elementets b?rf?rm?ga. Som lim anv?nds speciella strukturlim (bindemedel) baserade p? epoxihartser eller mineralbindemedel. P? grund av de h?ga fysiska och mekaniska egenskaperna hos kolfiber ?r det m?jligt att ?ka konstruktionens b?rf?rm?ga praktiskt taget utan att f?rlora lokalens anv?ndbara volym och ?ka byggnadens egenvikt - tjockleken p? f?rst?rkningselementen ?r vanligtvis fr?n 1 till 5 mm.

Det b?r f?rst?s att " kolfiber" ?r ett material (som betong, till exempel), inte en f?rdig produkt. Kolfiber anv?nds f?r att g?ra en hel rad material, av vilka n?gra anv?nds i konstruktion - koltejper, lameller och maskor .

I de allra flesta fall kolfiberf?rst?rkning appliceras p? j?rn betongkonstruktioner- Detta beror p? de h?ga tekniska och ekonomiska indikatorerna f?r genomf?randet av s?dana projekt. I alla fall, denna teknik till?mpas p? metall, tr? och stenbyggnader och strukturer.

Konstruktiva beslut.

Vid utformning av f?rst?rkning av strukturer med kolfiber ?r det n?dv?ndigt att v?gledas av regelkoden SP 164.1325800.2014 "F?rst?rkning av armerade betongkonstruktioner med kompositmaterial. Designregler."

F?rst?rkning av bj?lklag och balkar utf?rs genom att kolfiber klistras i de mest belastade omr?dena - vanligtvis i mitten av sp?nnvidden l?ngs konstruktionens nedre kant. Detta ?kar deras b?righet vad g?ller b?jmoment. Alla typer av kolmaterial ?r l?mpliga f?r att l?sa s?dana problem - tejper, lameller och maskor.

Dessutom kr?vs det ofta f?r balkar att utf?ra f?rst?rkning av st?dzoner f?r befordran b?rkraft under inverkan av tv?rkrafter (l?ngs en lutande spricka). F?r detta limmas U-formade kl?mmor gjorda av koltejper, eller n?t.

Koltejper och sajper anv?nds ibland i kombination, eftersom deras installationsmetod och limkompositioner ?r likartade. Anv?ndningen av kolmaskor eliminerar i allm?nhet anv?ndningen av tejper och lameller i samband med produktion av "v?ta" typer av arbeten.

F?rst?rkning av pelare sker genom att klistra dem med koltejper, eller galler i tv?rriktningen. S?ledes uppn?s effekten av "bondage" och inneslutning intr?ffar. tv?rg?ende deformationer betong p? en liknande princip som "betong i ett r?r", eller "triaxiell kompression".

Utf?rande av arbete. Ytf?rberedelse.

Vid f?rst?rkning armerade betongkonstruktioner kolfiber arbetet b?rjar med layouten av strukturen- zoner ritas i vilka f?rst?rkningselement kommer att placeras. Sedan dessa omr?den reng?rs fr?n ytbehandlingsmaterial, smuts och cementmassa tills den stora ballastbetongen fril?ggs. F?r detta anv?nds antingen vinkelslipar med diamantkoppar eller vattensandbl?stringsmaskiner.

Kvaliteten p? den f?rberedda basen (ytan p? vilken kolfibern limmas) p?verkar direkt strukturens kompatibilitet med f?rst?rkningselementet, d?rf?r n?r man f?rbereder grunden, utan misslyckande, kontroll f?ljande parametrar:

• ytj?mnhet;
• styrka och integritet hos materialet i den f?rst?rkta strukturen;
• strukturens yttemperatur;
• brist p? f?roreningar och damm;
• fuktighet;
• och andra (en komplett lista och till?tna v?rden f?r kontrollerade parametrar anges i tekniska kartor f?r byggnadsarbeten).

F?rberedelse av komponenter.

Kolmaterial levereras lindade och f?rpackade i polyeten. Det ?r mycket viktigt att inte fl?cka dem med damm, vilket kommer att vara v?ldigt mycket efter slipning av betongen, annars kolfiber kan inte impregneras med bindemedel, dvs. det kommer att finnas ett tillverkningsfel. D?rf?r b?r beredningszonen t?ckas med t?t polyeten och den erforderliga l?ngden av kolmaterialet ska lindas av l?ngs den. Sk?rning av kolband och maskor kan g?ras med en kontorskniv eller metallsax, och kollameller kan sk?ras med en vinkelslip med ett sk?rhjul f?r metall.

Lim anv?nds vanligtvis tv?komponents - d.v.s. det kr?vs att tv? material blandas i en viss proportion. Tillverkarens instruktioner m?ste f?ljas strikt och vid dosering, anv?nd en v?g eller m?tredskap. Blandningen av kompositionerna sker genom att gradvis tills?tta en komponent till en annan under konstant omr?rning med en l?ghastighetsborr. Doseringsfel, eller felaktig blandning av en komponent med en annan, kan f? limmet att koka.

P? senaste ?ren, de flesta tillverkare levererar limmet i kit – d.v.s. i tv? hinkar med redan doserade volymer av komponenter. S?ledes kan du helt enkelt blanda inneh?llet i en hink i en annan (hinken levereras speciellt med en st?rre volym (halvtom)) och f? en f?rdig limkomposition.

Polymercementlim (f?r koln?t) levereras i p?sar och blandas med vatten enligt instruktionerna, som alla reparationsmaterial.

Det b?r man komma ih?g lim har en begr?nsad livsl?ngd- cirka 30-40 minuter och det minskar kraftigt n?r temperaturen stiger ?ver 20 ° C, s? volymen av det beredda limmet b?r inte ?verstiga de fysiska kapaciteterna f?r dess produktion.

Installation av kolfibermaterial.

Beroende p? typen av kolfibermaterial skiljer sig tekniken f?r installationen avsev?rt:

Installation av koltejper kan utf?ras enligt den "v?ta" eller "torra" metoden. I b?da fallen appliceras ett lager lim p? basen, men med den "v?ta" metoden impregneras koltejpen f?rst med lim och rullas sedan till basen med en rulle, och med den "torra" metoden, tejp rullas till basen och sedan impregneras den med ett lager lim fr?n ovan. Impregnering av koltejpen utf?rs genom att applicera ett lager lim p? dess yta och trycka p? det m?larrulle, eller med en spatel, som s?kerst?ller att det ?versta lagret av bindemedel tr?nger djupt in i kolfibern, och det undre lagret av bindemedel kommer ut. Koltejper kan l?ggas i flera lager, men n?r man klistrar p? en takyta rekommenderas det inte att utf?ra mer ?n 2 lager i ett skift - materialet b?rjar "krypa" under sin egen vikt.

Man b?r komma ih?g att efter polymerisation av limmet kommer dess yta att vara sl?t och det kommer att vara om?jligt att applicera en h?gkvalitativ finish p? den. D?rf?r, ?ven p? det "f?rska" f?rst?rkningselementet, ?r det n?dv?ndigt att applicera ett lager av grov sand.

P? installation av kollameller limmet appliceras p? b?de strukturen och f?rst?rkningselementet. D?refter rullas lamellen till basen med en f?rgrulle, eller en spatel.

Installation av koln?t utf?rs p? en v?t betongyta. F?rst appliceras det f?rsta lagret av polymercementkomposition. Den kan appliceras b?de manuellt och mekaniserad - sprutbetong. Ett koln?t rullas ut ?ver det "f?rska" skiktet av polymercement med en l?tt f?rdjupning i kompositionen. Det ?r mest bekv?mt att g?ra detta med en spatel. D? ?r det n?dv?ndigt att motst? en teknisk paus tills kompositionen b?rjar s?tta sig. Inst?llningstiden beror p? vald sammans?ttning och temperatur. milj?, men det erforderliga tillst?ndet - polymercementet pressas knappt igenom med ett finger. D?refter appliceras ett t?ckskikt av polymercement.

Skyddande bel?ggningar.

Det m?ste man komma ih?g epoxihartslim ?r brandfarliga, och dessutom - ?r f?rem?l f?r spr?dhet n?r de uts?tts f?r ultravioletta str?lar. N?r du anv?nder dem ?r det d?rf?r n?dv?ndigt att tillhandah?lla brandskydd av f?rst?rkningselement f?r en brandmotst?ndsklass som inte ?r l?gre ?n den som deklareras f?r den f?rst?rkta strukturen.

Beh?ver du utf?ra F?rst?rkning av strukturer med kolfiber – ring oss s? ger vi dig r?d och hj?lper dig att g?ra upp en plan f?r att l?sa ditt problem.

Det tjugof?rsta ?rhundradet ?r fullt av innovationer, och byggbranschen ?r inget undantag.

Ett av de nyaste och mest popul?ra materialen - kolfiber (kol) - har tagit sin r?ttm?tiga plats och ers?tter delvis glasfiber och liknande f?rst?rkningsmaterial.

Koltyg: egenskaper och egenskaper

Kolfiber ?r str?ngt taget ingen uppfinning av v?rt ?rhundrade. Det har l?nge anv?nts i flygplans- och rakettillverkning, men lekmannen k?nner till detta material i form av kolfiberfiskesp?n och Kevlar. Efter att ha g?tt igenom ett l?ngt skede av utveckling och f?rb?ttring av teknik, har industrin ?ntligen blivit redo att tillhandah?lla kolv?v till andra industrier, inklusive byggindustrin.

Huvuddragen hos koltr?dar ?r en h?g specifik dragh?llfasthet i f?rh?llande till sin egen vikt. Produkter f?rst?rkta med kolfiber beh?ller den h?gsta k?nda dragh?llfastheten, samtidigt som det n?r det g?ller materialf?rbrukning och totalvikt de ?r mycket mer l?nsamma ?n det st?l som ?r vanligt idag.

I sin ursprungliga form ?r kolfiber en tunn mikrofiber som kan v?vas till tr?dar, fr?n vilken i sin tur en duk av valfri storlek kan v?vas. P? grund av den korrekta orienteringen av molekylerna, deras starka bindning, uppn?s s? h?g styrka. Annars fungerar fibrerna helt enkelt som f?rst?rkning i alla typer av strukturella fyllmedel, fr?n epoxihartser till betong.

En av de mest uttalade egenskaperna hos kolfiber ?r dess h?ga sorptionskapacitet. F?rdelen med att anv?nda kol f?r att f?rst?rka inredningsdetaljerna ?r att kol f?rhindrar naturliga f?roreningar, f?rg?mnen eller l?sningsmedel fr?n att komma in i livsmilj?n. Samtidigt g?r sorptionsprocesserna helt ofarligt f?r sj?lva fibern.

F?rdelar med att anv?nda

I allm?nhet ?r tv? egenskaper hos kolfiber av intresse f?r konstruktion. Den f?rsta - strukturell m?ngsidig f?rst?rkning - anv?nds f?r att ge materialet ?kad h?rdhet och tryckh?llfasthet. Strukturen ?r f?rst?rkt med fiber 5–10 µm tjock vid olika fiberl?ngder. Det ?r vettigt att strukturellt st?rka efterbehandling ytor och b?rande struktur byggnader.

Det andra syftet med kolfiber i byggbranschen- inb?ddad f?rst?rkning - utf?rs med en extra bearbetad prim?r fiber, som har formen av en duk, roving, tr?dar, rep och stavar f?rst?rkta med polymerhartser. I det h?r fallet f?rst?rker inte kolfibern sj?lva aggregatet som helhet, utan fungerar som en p?litlig rivbest?ndig bas f?r det.

Men vad ?r f?rdelen med kolfibrer, och varf?r ska de f?redras framf?r mindre exotiska material? L?t oss b?rja med det faktum att n?r det g?ller fysikaliska och kemiska egenskaper ?r den n?rmaste konkurrenten till kolfiber glasfiber, som ?r ganska utbredd i form av glasfiber f?r inredning putsarbeten. Glas har dock en mycket l?gre rivh?llfasthet och st?rre vikt, medan kolpolymer inte bara ?r stark, utan ?ven vidh?ftar mycket b?ttre till det omgivande fasta materialet p? grund av sin h?ga sj?lvh?ftning.

Den p? detta s?tt f?rst?rkta bekl?dnaden och strukturen k?nnetecknas ocks? av ?kad skjuv- och vridh?llfasthet, vilket f?r st?l, glas och andra syntetiska material har alltid varit ett stort problem.

Det ?r dock inte utan sv?righeter. I synnerhet n?r heminredning byggnader v?cker fr?gan om brands?kerhet kolfiber. I n?rvaro av syre brinner det ut redan vid temperaturer p? cirka 350-400 ° C, men eftersom det "bevaras" i en luftl?s milj?, beh?ller kol sina egenskaper ?ven n?r det v?rms ?ver 1700 ° C. H?gre v?rmebest?ndighet garanteras av fiber och dess derivat belagda med annan sort karbider - detta m?ste beaktas n?r man v?ljer ett material f?r efterbehandling.

Applicering i slutarbeten

Brett utbud av material dekorativa ytbehandlingar kr?ver en bas som absolut inte ?r f?rem?l f?r sprickbildning. Detta inkluderar akrylm?lning, polymergolvbel?ggningar, venetiansk gips och andra tunna och ?mt?liga f?reningar.

Om detta problem inte ?r s?rskilt akut f?r falska v?ggar gjorda av gipsskivor, kr?ver andra material p? grund av en mer uttalad linj?r expansion ett speciellt tillv?gag?ngss?tt. Till exempel, l?t oss ta f?rst?rkningen och isoleringen av lederna i en enskiktsmantel gjord av OSB. N?stan vilket kitt eller lim som helst kommer att smulas s?nder precis inuti s?mmen p? ett eller tv? ?r.

S?dana fogar ska fyllas med ett starkt polymerlim, och sedan ska de intilliggande kanterna t?ckas med 25–30 mm med en tejp av tunna koltr?dar och igen t?ckas med ett lager fyllmedel, f?rsiktigt j?mna ut t?tningen med en spatel.

S?dan bearbetning kr?ver i de flesta fall inte efterf?ljande utj?mning av ytan. H?ljet f?r en monolitisk styrka, och de resulterande strukturella ?versp?nningarna kompenseras helt av OSB:s egenskaper.

En liknande princip kan till?mpas p? slutlig utj?mning putsade v?ggar med akrylspackel. I det h?r fallet ?r koltyg den obestridda ledaren n?r det g?ller att ge slagt?lighet och motst?ndskraft mot sprickbildning. Installationen utf?rs i analogi med glasfiber:

1. F?rst en tunn kontinuerlig bel?ggning av ytan.
2. L?gg sedan duken och j?mna till den.
3. Efter det kan du omedelbart forts?tta till den slutliga justeringen.

Duken visar sig inte p? n?got s?tt p? den f?rdiga ytans utseende, varken innan kompositionen torkar eller efter.

Anv?ndning av kolfiber

Att f?rb?ttra styrkan hos de b?rande elementen i byggnader, gjutna p? plats eller fabrik, ?r m?jligt genom att l?gga till kolfiber till flytande sammans?ttning fyllmedel. Kolfiber kan redan k?pas p? en r?ttvis stora m?ngder, vilket kommer att minska tjockleken p? v?ggar, pelare och andra element i en betongkonstruktion som upplever en vertikal axiell tryckbelastning. P? grund av detta frig?rs mycket utrymme f?r konstruktionsisolering eller isolering av konstruktioner.

Detta material kommer att vara av s?rskilt intresse f?r fans av p?l-grillage-fundament, d?r arbetet med kolgarn ?r helt visuellt. En pelare som bibeh?ller en tryckh?llfasthet p? 12–15 ton, med h?nsyn tagen till alla rekommenderade s?kerhetsmarginaler, har en tjocklek p? cirka 80 mm. Det finns bara tv? tr?dar av polymerf?rst?rkning inuti den, och str?ngar av kolf?rband l?ggs p? de andra tv? sidorna.

Hur mycket kolfiber beh?vs f?r att armera betong? Inte alls, bara 0,05–0,12 % av de f?rdiga betongvarornas massa. Koncentrationen kan bli ?nnu h?gre n?r det g?ller till exempel hydrauliska konstruktioner eller bj?lklag i betong.

Externa f?rst?rkningssystem

Strukturen, f?rst?rkt med kolfiber, ?r s? stark att den till och med kan anv?ndas som g?rdelf?rst?rkning f?r delar av tungt belastade strukturer. Fr?n h?ghusbyggande till prefabricerade ramkonstruktioner ger det yttre f?rst?rkningsb?ltet ett o?vertr?ffat motst?nd mot drifts?verbelastningar.

Summan av kardemumman ?r att sj?lva elementets k?rna, som inneh?ller den ingjutna armeringen, ?r gjuten som vanligt, men med ett minimum av skyddande betonglager p? sidorna. Efter att formen har tagits bort lindas produkten, oavsett om det ?r en pelare eller ett f?rst?rkningsb?lte, med ett lager koltyg eller en tjock tr?d och h?lls sedan med sandbetong som inneh?ller fibrer. Detta tillv?gag?ngss?tt eliminerar behovet av att anv?nda tung granitbetong med fullt arv av dess h?llfasthetsegenskaper. Dessutom minskar ?ven ett minimalt lager av kolarmerad betong korrosionen av inb?ddad armering avsev?rt.

Ett specialfall av yttre f?rst?rkning ?r limning av fogar med lappar eller tejp gjorda av kolfiber, koltyg med ?tf?ljande impregnering med epoxihartser. En s?dan anslutning visar tre g?nger h?gre styrka ?n en konventionell, vilket ?r ov?rderligt f?r fackverkssystem och i synnerhet fasts?ttningen av takstolar till Mauerlat.

Kolfiber ?r ett material som best?r av tunna tr?dar med en diameter p? 5 till 15 mikron, huvudsakligen bildade av kolatomer. Kolatomer kombineras till mikroskopiska kristaller parallella med varandra. Inriktningen av kristallerna ger fibern st?rre dragh?llfasthet.

F?r f?rsta g?ngen f?reslogs och patenterades produktion och anv?ndning av kolfilament av den ber?mda amerikanske uppfinnaren - Thomas Edison - 1880 som gl?dtr?dar i elektriska lampor.

TILLVERKNING AV KOLFIBER Kolfibrer erh?lls vanligen genom att bearbeta kemiska eller naturliga organiska fibrer, d?r huvudsakligen kolatomer (99%) finns kvar i fibermaterialet.

I konstruktion anv?nds kolfiber f?r extern f?rst?rkning och f?r att f?rst?rka strukturer - som ett f?rst?rkande fyllmedel med betydande motst?ndskraft mot deformationer, s?v?l som mot sprickor under skarpa droppar temperaturer.

F?rdelar: Betongv?ggspaneler kan g?ras mycket tunnare. Vikten p? panelerna blir mycket l?ttare (upp till 75%). Ingen ytterligare v?rmeisolering kr?vs eftersom kolfiber inte leder v?rme eller kyla. Den har h?g brandmotst?nd. Detta nytt material anv?nds redan f?r tillverkning av v?ggsandwichpaneler. Nackdelar: Detta material ?r ganska dyrt j?mf?rt med analoger. Materialet har f?rm?gan att reflektera elektriska v?gor, vilket kan vara en nackdel i vissa fall. Processen att tillverka kompositer ?r mer arbetsintensiv ?n att tillverka metall.

Sammans?ttning av kompositstavar: -Fibrer (armeringsmaterial) -Harts (polymer) Andra komponenter i kompositstavar: -Fyldmedel -Tillsatser Fiber ?r fr?mst ansvarig f?r mekanisk h?llfasthet. Harts f?r kemisk best?ndighet.

Huvudsyftet med fibern: - t?la belastningar; - ge styrka; - placerad i riktning mot huvudlasterna. Hartsens huvudfunktioner: - sp?nnings?verf?ring mellan fibrerna; - tillhandah?lla sidost?d och f?rhindra svullnad; - skydd av fibrer fr?n mekanisk skada och de negativa effekterna av externa faktorer.

CFRPs ?r s?rskilt h?llbara material fr?n sammanfl?tade kolfiberstr?ngar. De skiljer sig ?t h?g densitet– upp till 2 000 kg/m 3, styvhet, l?tthet och ?verl?gsen st?l i ett antal parametrar. Det ?r d?rf?r kolfiberf?rst?rkning ?r intressant som v?rdigt alternativ metallst?nger.

P? mitt s?tt utseende denna produkt skiljer sig n?stan inte fr?n sin f?reg?ngare - metallbeslag. Den har ocks? formen av tunna stavar eller stavar med olika tv?rsnittsdiametrar (4 - 20 mm).

K?rnan av kompositarmering kan villkorligt delas upp i tv? delar: K?rnan, som anger armeringens huvudsakliga h?llfasthetsegenskaper, som ?r en parallell fiber som ?r sammankopplad med ett bindemedel baserat p? epoxihartser. Det yttre lagret, som ?r ansvarigt f?r egenskaperna hos vidh?ftning till betong, ?r sand applicerad p? epoxibindemedlet, vilket ?kar vidh?ftningen till betong, eftersom vidh?ftning sker l?ngs hela stavens l?ngd.

Kompositarmering ?r avsedd att anv?ndas i betongkonstruktioner med f?rsp?nd och icke sp?nd armering. Korrosionsbest?ndiga kompositstavar kan skydda broar och civil infrastruktur fr?n de skadliga effekterna av korrosion.

Rostfritt kompositarmeringsj?rn har ett antal f?rdelar j?mf?rt med konventionella metallarmeringsj?rn. F?rdelar med kompositarmering Kompositarmering ?r inte utsatt f?r korrosion och ?r resistent mot aggressiva milj?er, inklusive betongens alkaliska milj?. Kompositarmeringsj?rn har 3 g?nger h?gre dragh?llfasthet ?n st?larmeringsj?rn. I detta avseende utf?rs lika h?llfast ers?ttning av armering, d?r st?larmering ers?tts med en komposit med en minskning i tv?rsnitt. Detta g?r det m?jligt att minska vikten och kostnaderna f?r f?rst?rkning och att bibeh?lla de fysiska och mekaniska egenskaperna. Kompositarmering ?r 9 g?nger l?ttare ?n st?l med lika styrka ers?ttning. S? 1 rm st?larmering med en diameter p? 12 mm v?ger 0,89 kg, och lika i styrka som 1 rm kompositarmering med en diameter p? 8 mm v?ger 0,10 kg. Detta sparar p? transport och minskar vikten p? strukturen.

Kompositarmering sparar upp till 50 % n?r den anv?nds ist?llet f?r st?l. F?rutom att armeringsj?rn kostar 30-40% billigare, uppn?s betydande besparingar tack vare f?rb?ttrad leveranslogistik. Kompositarmering har l?g v?rmeledningsf?rm?ga. Till exempel har glasfiberarmering en v?rmeledningsf?rm?ga p? 0,48 W/m K, medan st?larmering har en v?rmeledningsf?rm?ga p? 56 W/m K, det vill s?ga 100 g?nger mindre. Eftersom det ?r ett dielektriskt, ?r kompositf?rst?rkning radiotransparent och magnetiskt inert. Tappar inte styrka under p?verkan av l?ga temperaturer. Drifttemperaturomr?de fr?n -70 °С till +100 °С.

Nackdelar med kompositarmering Elasticitetsmodulen f?r kompositarmering ?r 3,5 g?nger l?gre ?n st?larmering. Av denna anledning kan den anv?ndas i fundament, v?gplattor etc., men dess anv?ndning i golv kr?ver ytterligare ber?kningar. L?gt brandmotst?nd hos materialet. N?r den v?rms upp till 600?С b?rjar kolfiberf?rst?rkningen mjukna snabbt. Under byggandet m?ste d?rf?r ytterligare ?tg?rder vidtas f?r v?rmeisolering vid brand. Kompositarmering kan inte svetsas - endast stickas med tr?d eller limmas. Det ?r om?jligt att g?ra b?jda produkter fr?n kompositarmering p? installationsplatsen. Tillverkning av icke-standardiserade b?jda element ?r endast m?jlig p? fabriken.

Installation Enligt l?ggningstekniken liknar kompositarmering den traditionella st?lmaterial. I de flesta fall p?skyndar den l?tta vikten av kompositstavarna faktiskt monteringsprocessen av armeringsj?rn.

PHYSICAL-MECHANICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF VARIOUS MATERIALS Fiber (wire) Density r, m? Melting point Тm, °C Tensile strength sB, MPa Tensile modulus Е, GPa Aluminum 268766062073 Asbestos 24931521 1380172 Carbon 1 413 3,700 2,760,200 Polyamide 1,136,249,827 2.8 Polyester 1,385,248,689 4.1 Steel 7,811 1,621 4,130,200

Artikeln ger information om kolfiber, dess egenskaper, egenskaper och egenskaper. Vi kommer att ber?tta om historien om dess skapelse, s?v?l som r?stkognitiva fakta. Du f?r l?ra dig hur du anv?nder kolfiber i vardagen och byggandet, samt hur du reparerar plast p? egen hand.

Produkter gjorda av tyger, fibrer, sladdar och tejper gjorda av moderna kolv?ten konkurrerar framg?ngsrikt i alla prestandaindikatorer med st?l- och betongprodukter som vi k?nner till. Samtidigt har de tiotals, och ibland hundratals g?nger mindre tjocklek och vikt. Hur kan du f?rklara f?r en person med etablerade ?sikter att duk impregnerad med h?rdat harts med en tjocklek p? endast 3 mm ?r starkare i alla avseenden ?n 15 mm teknisk plywood? Endast experimentellt och demonstrativt s?tt.

Kolfiber ?r framtidens material, kommer fr?n det f?rflutna

Materialet uppt?cktes av Thomas Edison 1880 som en del av hans forskning om gl?dtr?den i en gl?dlampa. Under de senaste 10 ?ren, p? f?rslag av utl?ndska kollegor i form av leveranser av dyra kolfiberprodukter, har inhemska utvecklare och tillverkare tagit upp ?terupplivningen av kolv?teprojekt som b?rjade i sovjetperioden i alla riktningar.

Alla vet att kol efterfr?gas i alla former, i alla branscher. Detta ?r produktionen av bokstavligen allt som inte ?r gjort av metall, glas, tr? eller betong. Men dess fr?msta f?rdel ?r att den inte bara kan komplettera traditionella material utan ocks? ers?tta dem med f?rdelar f?r m?nniskor och natur.

Videoreportage om rysk produktion kolfiber

Kolfiber i konstruktion

Detta moderna material b?rjar bli efterfr?gat bland reparat?rer och byggare. Sk?len till detta ligger i egenskaperna hos dess komponenter:

1. Den h?ga h?llfastheten hos tr?darna som duken ?r skapad av.
2. Exceptionell vidh?ftning av polymerbindemedlet (epoxilim).

Kombinationen av dessa egenskaper ger h?g effektivitet vid installation av extern armering av armerad betong, tegel och tr?konstruktioner. Elementet som f?rst?rks p? detta s?tt f?r ytterligare 65 % b?jh?llfasthet och upp till 120 % tryckh?llfasthet. Detta l?ter osannolikt, men tester utf?rda i enlighet med GOST, TU och SNiP bekr?ftar detta.

Testbalkar f?rst?rkta med kolfiber p? video

Kolfiberarmerade betongelement - Videotester

Alla som ska bygga ett stenhus eller en pool g?r det ?versyn, eller restaurering, ?r det v?rt att t?nka p? kolf?rst?rkning. En betydande ?kning av styrkan g?r att du kan minska basmaterialets volym. Det vill s?ga, duken rymmer enorma belastningar, det viktigaste skulle vara n?got att f?sta den p?.

F?rst?rkning med komposit f?rdubblar allts? tryckh?llfastheten fr?n 280 kN till 520 kN (se testvideo). Detta betyder att volymen av referenselementet ?r b?rande v?gg, kolumner, pelare - kan s?kert reduceras med 60-80%. Detta ?r s?rskilt viktigt f?r avl?gsna omr?den d?r det ?r sv?rt att leverera tunga byggmaterial.

Det andra huvudomr?det f?r anv?ndning av kol i konstruktion ?r restaurering av b?rande stenelement. Klistra in armering ?terst?ller st?d och balkar av betongbroar. Dessa ?r de mest ansvarsfulla statliga anl?ggningarna och kolfiber litar p? sin tillf?rlitlighet. I privat konstruktion ?r belastningen tio g?nger l?gre, vilket inneb?r att f?rst?rkning av grunden eller h?rnen p? v?ggarna kommer att vara med en enorm s?kerhetsmarginal. Det ?r ett bra alternativ traditionella s?tt- gjuta grunden med betong eller installera liknande v?ggar.

Annan anv?ndbar egendom kompositmaterial - dess icke-toxicitet och ofarlighet efter polymerisation. P? f?rdiggjorda han har blank yta och reagerar inte med vatten. Det kommer att vara intressant f?r n?gon som best?mmer sig f?r att bygga en pool, reservoar, caisson, silo grop, sump eller sten septiktank. F?r att g?ra detta r?cker det att bygga v?ggar i en halv tegelsten med ett murn?t och klistra ?ver kolfiber p? b?da sidor. h?rdat material kommer att fungera som vattent?tning. Dess installation liknar enheten av ett f?rst?rkningsn?t f?r isolering.

Kostnaden f?r s?dant arbete kommer att vara:

1. Kolfiberduk - fr?n 20 till 30 c.u. e. f?r 1 m 2.
2. Polymert bindemedel med h?rdare - fr?n 3 till 5 c.u. e. p? bekostnad av 1 m 2.
3. F?rst?rkningstj?nster stenkonstruktioner nyckelf?rdiga i genomsnitt i Ryssland kostar 125 USD. e. f?r 1 m 2. I priset ing?r ber?kning, leverans, material och arbete.

Anv?ndning av kolfiber f?r reparationer

Dukens egenskaper att till en b?rjan vara flexibel och elastisk, och efter impregnering med harts ?r exceptionellt starka, kan (och b?r!) anv?ndas i Vardagsliv. Det handlar fr?mst om reparation eller utbyte av trasiga plastdelar. N?stan allt kan limmas med detta material, och det som av n?gon anledning inte kan limmas kan ?terskapas med en skadad del som matris.

Reparation av glasfiberstavar

?verv?g att reparera en hammare eller yxskaft med en kolfiberhylsa. De flesta semiprofessionella slaginstrument har handtag i glasfiber, samma material som anv?nds f?r att tillverka hockeyklubbor av h?g kvalitet.

Reparation kommer att kr?va:

1. Verktyg - skruvst?d, roterande kvarn med sandpapper, styrkl?mma, bygga h?rtork, borstar.
2. Material - kolfiber eller canvashylsa, h?gh?llfast tv?komponentslim, polymerharts och h?rdare. Totalt kommer limblandningen att kr?va cirka 50 ml.
3. skyddsutrustning- skyddsglas?gon, andningsskydd, gummihandskar.

Normalt tillv?gag?ngss?tt:

1. Reng?r kanterna p? frakturen med en slipmaskin, h?ll kontaktpunkten.
2. Kl?m fast en del i ett skruvstycke och s?tt den andra delen p? kl?mman, f?rs?k p? planet.
3. Applicera lim p? kontaktytorna (bryt) och koppla ihop de tv? delarna p? kl?mman. Bel?gg frakturst?llet med lim. Kontrollera noggrant inriktningen av b?da delarna. Exponeringstid - 6-8 timmar (enligt instruktioner).
4. Ta bort kl?mman och reng?r skarven, g?r ett urtag i st?ngens kropp med 1-2 mm.
5. G?r markeringar. Eftersom klistring med en hylsa kommer att g?ras i tv? steg, kommer det ?versta lagret att ?verlappa det nedre. Avs?tt 3,5 cm fr?n fogaxeln f?r det f?rsta lagret, 6 cm f?r det andra lagret i vardera riktningen. Klipp tv? delar av ?rmen till storlek.
6. G?r en polymerl?sning av harts och h?rdare i proportioner enligt instruktionerna och applicera den rikligt p? korsningen vid en mindre markering.
7. Ta med en bit ?rm till limningsplatsen och l?gg den f?rsiktigt p? limet och kl?m den med h?nderna.
8. Applicera sedan ytterligare ett lager lim och starta den andra (st?rre) delen av hylsan. Tryck p? den p? samma s?tt. M?tta hela omr?det med lim.
9. Skapa en tillf?llig kl?mma - f?st remsor av elastiskt material p? b?da sidor, linda med tejp och kl?m med kl?mmor (inte s?rskilt h?rt). Exponeringstid - 6-8 timmar.
10. 1 Reng?r fogen med en kvarn och avsluta f?r hand.
11. Tekniskt sett ?r produkten klar, den kan anv?ndas med normal belastning efter 12 timmar. Den reparerade produkten kan m?las.

Reparation av glasfiberhandtag p? video

Reparationstekniken erbjuds av SRS (vilket inneb?r att vi pratar om professionell sport – det ?r l?tt att f?rest?lla sig vilka belastningar produkten t?l efter reparation).

Med kolfiber angivet s?tt Du kan ocks? fixa saker som tidigare var vanligt att ers?tta:

1. M?belben.
2. Handtag p? en dammsugare, paraply eller kniv.
3. Fodral med hush?lls- och kontorsutrustning, verktyg.
4. Glas?gonb?gar (du beh?ver koltr?d eller tejp).
5. Alla icke-metalliska delar av en bil, motorcykel, cykel - fr?n en st?tf?ngare till ett d?rrhandtag.
6. Plastf?nster eller f?nsterbr?da och mycket mer.

Naturligtvis kan hela utbudet av f?rdelar och m?jligheter med ett avancerat multifunktionellt material inte visas i en artikel. Hemmam?stare det r?cker att veta en sak om det - f?r den som har canvas- och kolfibertejp och epoxikomponenter i sin arsenal existerar inte problemet med trasig plast.

S?k taggar:

Vad ?r kolfiber och vad ?r dess plats i ett antal byggmaterial

Ett ?r har g?tt sedan Dmitrij Medvedev undertecknade regeringsdekret nr 1307-r daterat den 24 juli 2013 om godk?nnande av handlingsplanen kompositmaterial". Samtidigt godk?nde minister f?r regional utveckling Igor Slyunyaev, genom order nr 306, i enlighet med presidentens order av den 12 november 2012, industriprogrammet f?r inf?rande av kompositmaterial, strukturer och produkter fr?n dem i den ryska konstruktionen industri. Vad g?rs och vad ?terst?r att g?ra i detta avseende?

Vad det ?r

Just det faktum att ordet "komposit" idag l?ter v?ldigt h?g niv?, ?r en indikator p? landets ledarskaps oro ?ver tillst?ndet f?r detta segment av byggbranschen. N?r allt kommer omkring ?r till?mpningsniv?n f?r moderna kompositmaterial i produktionen ett av kriterierna f?r att bed?ma graden av utveckling av landet som helhet. Och de nuvarande ?tg?rder som v?stv?rlden vidtagit f?r att isolera Ryssland avsl?jar ytterligare problemen med v?rt beroende av import, inklusive komponenter f?r tillverkning av kompositmaterial.

Termen "komposit" f?rst?s idag som ett modernt material som best?r av en polymer (keramik, metall, kol eller annan) bas f?rst?rkt med fyllmedel. De senare anv?nds ocks? olika material, av vilka de mest utbredda ?r glas-, basalt- och kolfibrer, samt dukar v?vda av dem.

Men hur ?r det med kol, aka kolfiber? Detta ?r en h?gteknologisk produkt - komposit material, d?r fyllmedlet ?r kolfiber eller tyg, och bindemedlet (matrisen) ?r en polymer (till exempel epoxi), som h?rdar n?r vissa villkor. F?r olika polymerer olika f?ruts?ttningar h?rdning: temperatur?kning, n?rvaro av katalysatorer, speciella h?rdare, etc.

Fibrer i kolfiber - 5-10 mikron och best?r av kedjor av kolatomer, uppradade i ett kristallgitter. Bl?nor av s?dana fibrer har en mycket h?g dragh?llfasthet. S?ledes ?r dragh?llfastheten f?r kolfiber fyra g?nger h?gre ?n den f?r b?sta m?rkena bli. Samtidigt ?r dess densitet fyra g?nger mindre. Erfarenheten visar att det ?r m?jligt att bryta en tunn kolfiberstav >= 5 mm endast under en belastning p? 2,5 ton. Som j?mf?relse: ett prov av gjutj?rn med samma dimensioner g?r s?nder redan vid 150 kg.

I tv?rriktningen har kolfibrer en betydligt l?gre h?llfasthet, d?rf?r ?r det n?dv?ndigt att placera dem i matrisen f?r att f?rverkliga h?llfasthetsegenskaperna hos fibrerna i produkten. r?tt riktningar. I sj?lva verket kompenserar den h?rdade upps?ttningen av matrisen f?r bristen p? styrka hos fibrerna i deras tv?rg?ende riktning. Hur det erh?lls Processen att erh?lla kolfiber ?r mycket energikr?vande. Grafittr?dar erh?lls i flera steg genom att v?rma viskos eller polyakrylnitril (PAN) fibrer i olika medier. Organiska filament f?rs till f?rkolningsstadiet, som ett resultat av vilket ett material av rent kol uppst?r. D?rf?r ?r slutprodukten mycket dyr.

P? samma s?tt finns det olika tekniker tillverkning av kolfiberplaster, som skiljer sig ?t i produkters form, storlek och egenskaper - vikt, styrka, brandbest?ndighet etc. Det kan vara kolfiberband och ark som impregneras p? anl?ggningen epoxiharts. Prefabricerade profiler f?r brokonstruktioner eller armeringsj?rn d?r tillsatsg?ngorna ?r "monolitiserade" med en h?rdad polymer. S? kallade prepregs tillverkas ocks? - kolfiberskivor f?rimpregnerade med hartser, av vilka, under fabriksf?rh?llanden, h?ga temperaturer och tryckformade delar.

F?rresten ?r det dessa produkter som efterfr?gas inom flyg- och raketindustrin, eftersom endast dessa tekniker g?r det m?jligt att f? l?tta, exceptionellt starka och v?rmebest?ndiga strukturella delar. Det ?r d?rf?r utvecklare lyckas skapa mer perfekta modeller flygplan och rymdfarkoster.

Men tillbaka till jorden. L?t oss se hur mycket efterfr?gan p? kompositer, inklusive kol, i konstruktionen.

betongarmering

Anv?ndningen av en ny typ av armering f?r betongkonstruktioner ?r en av de uppenbara till?mpningarna av kompositer i konstruktion. Kompositarmering ?r stavar av glas-, basalt-, kol- eller aramidfibrer impregnerade med ett polymerbindemedel och h?rdade. Typen av fiber som anv?nds best?mmer ocks? vilken typ av armering som erh?lls. Ganska vanliga ?r produkter med glasfiberfyllmedel - glasfiberarmering (FRP), fr?n basaltfibrer - basalt-plast (ABP), fr?n kolfibrer - kolfiber. F?r vidh?ftning till betong bildas speciella ribbor p? ytan av kompositarmering under tillverkningsprocessen eller en sandbel?ggning appliceras.

St?larmering i armerad betong ?r utsatt f?r korrosion, men kompositmaterialet j?mf?r sig bra med det i detta avseende p? grund av dess h?ga korrosionsbest?ndighet, s?rskilt f?r basaltplaster. Emellertid har b?de basaltplast- och glasfiberarmering sina nackdelar: l?g elasticitetsmodul (ungef?r 3-4 g?nger l?gre ?n st?l) och en m?rkbar f?rlust av styrka vid uppv?rmning. D?rf?r anv?nds s?dan kompositf?rst?rkning oftare som flexibla anslutningar f?r treskiktsv?ggar gjorda av tegel och andra styckmaterial eller f?r att koppla ihop b?rande armerade betongv?ggar med tegelbekl?dnad etc. f?r att minska v?rme?verf?ringen av staket.

I detta avseende har kolfiberf?rst?rkning b?ttre egenskaper ?n glas och basaltplast. Dessa ?r absolut korrosionsbest?ndighet (tr?ghet mot alla aggressiva medier), h?g h?llfasthet, h?llbarhet (f?rv?ntad livsl?ngd - 75 ?r), l?g vikt. Anv?ndningen av kolfiberf?rst?rkning m?jligg?r produktion av l?ngre b?rande sektioner i prefabricerade konstruktioner. Men kostnaden f?r en s?dan komposit ?r m?nga g?nger h?gre, vilket i allm?nhet begr?nsar dess anv?ndning.

Strukturell f?rst?rkning

Ett av de viktiga omr?dena f?r att anv?nda kolfiber ?r n?r kraftigt koltyg fixeras p? ytan av balkar, st?llningar etc. med hj?lp av speciallim. Detta ger en ?kning av styrkan hos elementen i de str?ckta zonerna och n?ra st?domr?den i verkningszonen f?r tv?rkrafter, s?v?l som komprimerade element. S?lunda, 2003, anv?ndes koltejper f?r att f?rst?rka sp?nnbalkar p? en v?gbro vid km 104 p? motorv?gen Moskva-Nizhny Novgorod.

Det ?r m?jligt att st?rka st?l-, tr?- och till och med stenkonstruktioner - pelare, pyloner, pirer. Det kan ocks? vara tegel- eller betongv?ggar som skadats efter grunds?ttningar, eller staket med ?ppningar (f?nster, d?rrar, tekniska h?l). F?lttester av tegelpelare, utf?rda i laboratoriet av stenkonstruktioner av TsNIISK 2004, visade till exempel en en och en halv till f?rdubbling av b?rf?rm?gan hos tegelpelare f?rst?rkta med kolfiberbandage.

Sammansatta f?rdiga produkter

Under konstruktion polymerkompositer- dessa ?r material f?r tillverkning av kyltorn, beh?llare f?r transport och lagring av kemiskt aktiva ?mnen, r?rledningar f?r olika ?ndam?l, strukturella delar av broar, st?ngsel p? motorv?gar, simbass?nger, husbilar, utst?llningspaviljonger och mycket mer.

Som du kan se har kompositer ett mycket brett anv?ndningsomr?de, men om vi j?mf?r Ryssland med industril?nder ?r v?ra framg?ngar fortfarande blygsamma. Om vi fram till slutet av 80-talet av f?rra seklet inom omr?det f?r kompositutveckling gick t? till t? med v?st, s? stannade v?r utveckling p? detta omr?de efter Sovjetunionens kollaps. Samtidigt minskar inte behovet av kompositmaterial, utan bara ?kar. Men p? grund av den extremt l?ngsamma utvecklingen egen produktion vi blir mer och mer beroende av import. F?r att p? n?got s?tt komma bort fr?n detta beroende ?r det n?dv?ndigt att l?sa ett antal tekniska och organisatoriska problem som kr?ver inte bara enorma medel utan ocks? tid.

F?rst och fr?mst ?r det n?dv?ndigt att skapa f?ruts?ttningar f?r tillv?xt av massproduktion av kolkompositer. Idag ?r holdingbolaget Composite den enda akt?ren som p?verkar utvecklingen av den ryska kolfibermarknaden. Och bristen p? konkurrens p? kolfibermarknaden hj?lper varken att s?nka priset eller ?ka produktionsvolymerna. Det ?r mycket sv?rt att locka investerare till ett ganska nytt, vetenskapsintensivt omr?de utan snabb avkastning p? investerade medel – detta kr?ver en betydande h?vst?ngseffekt. Kan vi tillverka n?dv?ndig utrustning p? egen hand eller m?ste vi k?pa dyra maskiner utomlands? Det handlar om importsubstitution. Det finns inget klart svar p? denna fr?ga ?nnu.

F?r produktion av nya kompositer, deras till?mpning och drift av produkter fr?n dem, beh?vs kvalificerade specialister. Deras f?rberedelser ?r en del av ett stort integrerat arbete. Och medan vi drar ut p? tiden diskuterar regeringen fr?gan om att attrahera migranter som redan har utbildats i sitt hemland.

Allt ?r bra p? pappret...

Inf?randet av kolkompositer bromsas avsev?rt av f?rseningen i adoptionsprocessen normativ dokumentation reglering av anv?ndningen av nya material, s?rskilt inom byggandet. Till exempel s?tter fr?nvaron av SNiPs inom omr?det kolkompositer en n?stan ogenomtr?nglig barri?r f?r projekt i Gosstroyekspertiza.

Sj?lva faktumet att skapa en handlingsplan "Utveckling av kompositmaterialindustrin" skisserar s?tt att l?sa dessa problem, men samtidigt fastst?ller inte denna "f?rdplan" ... riktningen f?r budgetanslag f?r genomf?randet av de ?tg?rder som f?reskrivs i dokumentet.”

Tiden f?r utvisa hur tj?nstem?nnen kommer att rapportera om l?sningen av uppgifterna. Det ?r m?jligt att detta kommer att bli en stor "pappers" framg?ng.

Utarbetad av Vladislav TIKHOMIROV

Foto infuture.ru, mvtb.ru, nowing.ru, nanonewsnet.ru, avito.st