Utilizarea fibrei de carbon în construcții: armarea și consolidarea structurilor portante

Conținutul articolului

• Țesătură din carbon: caracteristici și caracteristici
• Beneficiile utilizării
• Aplicație în lucrări de finisare
• Utilizarea fibrei de carbon
• Sisteme de armare externe

Secolul XXI este plin de inovație, iar industria construcțiilor nu face excepție. Unul dintre cele mai noi și populare materiale – fibra de carbon (carbon) – și-a luat locul potrivit, deplasând parțial fibra de sticlă și alte materiale de armare similare.

Țesătură din carbon: caracteristici și caracteristici

Strict vorbind, fibra de carbon nu este o invenție a acestui secol. Acesta a fost folosit de mult timp în aeronave și rachetă, dar omul obișnuit este familiarizat cu acest material sub formă de tije din fibră de carbon și kevlar. După ce a trecut printr-o etapă lungă de stăpânire și îmbunătățire a tehnologiei, industria a devenit în sfârșit pregătită să ofere altor industrii materiale de carbon, inclusiv construcții.

Principala caracteristică a fibrelor de carbon este o rezistență la tracțiune specifică ridicată în raport cu greutatea proprie. Produsele consolidate cu fibră de carbon păstrează cea mai mare rezistență la tracțiune cunoscută, în timp ce în ceea ce privește consumul de materiale și greutatea totală, acestea sunt mult mai profitabile decât oțelul care este răspândit în prezent..

În forma sa originală, fibra de carbon este o microfibră subțire care poate fi țesută în fire, din care, la rândul său, se poate țesea pânză de orice dimensiune. Datorită orientării corecte a moleculelor, legătura lor puternică, se obține o rezistență atât de mare. În caz contrar, fibrele îndeplinesc pur și simplu funcția de armare pentru orice tip de umplutură structurală, de la rășini epoxidice la beton..

Una dintre cele mai pronunțate caracteristici ale fibrei de carbon este capacitatea sa mare de sorbitie. Avantajul folosirii carbonului pentru a consolida elementele de finisare interioară este că carbonul împiedică impuritățile naturale, coloranții sau solvenții să intre în aerul locuinței. În același timp, procesele de absorbție sunt absolut inofensive pentru fibra în sine..

Beneficiile utilizării

În general, două proprietăți ale fibrei de carbon sunt interesante pentru construcție. Prima armătură structurală cu mai multe fețe este utilizată pentru a conferi materialului duritate crescută și rezistență la compresiune. Structura este consolidată cu fibre groase de 5–10 µm la diferite lungimi ale fibrei. Are sens consolidarea structurală a suprafețelor de finisare și a structurii de susținere a clădirilor.

Al doilea obiectiv al fibrelor de carbon din industria construcțiilor – armătură încorporată – este realizat de fibre virgine reciclate suplimentar, care ia forma de pânză, roving, fire, funii și tije întărite cu rășini polimerice. În acest caz, fibra de carbon nu întărește nucleul în sine, ci servește ca o bază fiabilă, rezistentă la rupere..

Dar care este beneficiul fibrelor de carbon și de ce ar trebui să fie preferate materialelor mai puțin exotice? Să începem cu faptul că din punct de vedere al proprietăților fizice și chimice, cel mai apropiat competitor al fibrei de carbon este fibra de sticlă, care este destul de răspândită sub formă de fibră de sticlă pentru tencuirea internă. Totuși, sticla are o rezistență la rupere mult mai mică și o greutate mai mare, în timp ce polimerul de carbon nu numai că este puternic, dar aderă mult mai bine la materialul solid din jur datorită aderenței sale inerente ridicate..

Învelișul și structura întărită în acest fel prezintă, de asemenea, o forță crescută de forță și rezistență la torsiune, ceea ce a fost întotdeauna o problemă semnificativă pentru oțel, sticlă și alte materiale plastice..

Cu toate acestea, nu este lipsit de complicații. În special, în decorarea interioară a clădirilor, se pune problema siguranței la foc a fibrei de carbon. În prezența oxigenului, acesta arde chiar și la temperaturi de aproximativ 350-400 ° C, totuși, fiind „conservat” într-un mediu fără aer, carbonul își păstrează proprietățile chiar și atunci când este încălzit peste 1700 ° C. O rezistență mai mare la căldură este garantată de fibre și de derivatele sale acoperite cu diferite tipuri de carburi – acest lucru trebuie luat în considerare la alegerea unui material pentru finisarea lucrărilor.

Aplicație în lucrări de finisare

O gamă largă de materiale decorative necesită o bază absolut fără fisuri. Aceasta include vopsea acrilică, acoperiri de pardoseală din polimer, tencuială venețiană și alți compuși subțiri și fragili..

Dacă pentru pereți falsi din gips-carton, această problemă nu este deosebit de acută, atunci alte materiale datorită unei expansiuni liniare mai pronunțate necesită o abordare specială. De exemplu, luați armătura și izolarea îmbinărilor dintr-o înveliș dintr-un singur strat din OSB. Aproape orice chit sau lipici se va prăbuși chiar în interiorul cusăturii într-un an sau doi.

Astfel de îmbinări trebuie umplute cu adeziv puternic de polimer, apoi acoperiți marginile adiacente cu 25-30 mm cu bandă subțire din fibră de carbon și acoperiți din nou cu un strat de umplutură, netezind cu grijă umplerea cu o spatulă.

O astfel de prelucrare în majoritatea cazurilor nu necesită nivelarea ulterioară a suprafeței. Teaca presupune rezistență monolitică, iar supratensiunile structurale rezultate sunt compensate în totalitate de proprietățile OSB.

Un principiu similar poate fi aplicat la nivelarea finală a pereților tencuiți cu chit acrilic. În acest caz, fibra de carbon este liderul incontestabil în oferirea rezistenței la impact și a rezistenței la fisurare. Instalarea se realizează prin analogie cu fibra de sticlă:

1. În primul rând, o acoperire subțire continuă a suprafeței.
2. Apoi așezați pânza și neteziți-o.
3. Apoi puteți continua imediat cu alinierea finală..

Pânza nu se manifestă în niciun fel prin aspectul suprafeței finisate, nici înainte de a se usca compoziția, nici după.

Utilizarea fibrei de carbon

Consolidarea elementelor portante ale clădirilor in situ sau turnate din fabrică este posibilă prin adăugarea de fibre de carbon la compoziția de umplere a lichidului. Deja acum, fibra de carbon poate fi achiziționată în cantități mari pentru a reduce grosimea pereților, coloanelor și a altor elemente ale structurilor de beton care prezintă încărcături axiale verticale. Datorită acestui fapt, se eliberează mult spațiu pentru izolarea structurală sau pentru izolarea termică a structurilor..

Acest material va fi deosebit de interesant pentru iubitorii de fundații cu grilaj, unde activitatea firelor de carbon este complet vizuală. Stâlpul, care păstrează o rezistență la compresiune de 12-15 tone, ținând cont de toate marjele de siguranță recomandate, are o grosime de aproximativ 80 mm. Există doar două șuvițe de armare a polimerului în interiorul acestuia, iar pe celelalte două părți sunt așezate șuvițe de roving carbon..

Câtă fibră de carbon este necesară pentru armarea betonului? În niciun caz, doar 0,05-0,12% din masa produselor din beton finisat. Concentrația poate fi și mai mare atunci când este vorba, de exemplu, de structuri hidraulice sau de podele de beton.

Sisteme de armare externe

Structura, consolidată cu fibră de carbon, este atât de puternică încât poate fi folosită chiar și ca armătură de înveliș pentru structuri puternic încărcate. De la construcția ridicată a carcasei la structurile prefabricate ale cadrului, centura de armare exterioară oferă o rezistență fără precedent la suprasarcinile operaționale.

Concluzia este că miezul elementului, care conține armătură încorporată, este turnat ca de obicei, dar cu un strat protector de beton minim pe părțile laterale. După îndepărtarea cofrajului, produsul, fie că este o coloană sau o centură de armare, este învelit cu un strat de pânză de carbon sau fir gros, apoi turnat cu nisip care conține fibre. Această abordare elimină nevoia de a folosi beton greu de granit, cu moștenire deplină a caracteristicilor sale de rezistență. Mai mult, chiar și cel mai mic strat de beton armat cu carbon reduce semnificativ coroziunea armăturii încorporate..

Un caz particular de armare externă poate fi numit lipirea articulațiilor cu clape sau bandă din fibră de carbon, țesătură de carbon cu impregnare concomitentă cu rășini epoxidice. O astfel de conexiune demonstrează o rezistență de trei ori mai mare decât în ​​mod obișnuit, ceea ce este de neprețuit pentru sistemele de rafter și, în special, pentru fixarea trusses-urilor la Mauerlat.

Intrări similare:

1. Fibra de carbon – materialul viitorului în construcții Conținutul articolului Fibra de carbon este materialul viitorului, din trecut Fibra de carbon în construcții Utilizarea fibrei de carbon pentru reparații Repararea unei tije din fibră de sticlă Articolul oferă informații...
2. Plafonul cu grinzi: structuri portante ca element al designului interior Grinzile din lemn masive urmăresc forma acoperișului și ocupă un loc solid în spațiul din sufragerie. O opțiune, desigur, numai pentru case cu un plafon foarte înalt, teșită, permițând utilizarea unor...
3. Avantajele și dezavantajele utilizării fibrei de sticlă pentru vopsire În timpul pregătirii pereților și a tavanelor pentru finisare, este adesea folosit un material de finisare, cum ar fi fibra de sticlă. Mai ales dacă proprietarii au ales o vopsea, sub...
4. Consolidarea unghiilor cu pulbere acrilică sub lac de gel, pas cu pas Conținutul articolului Pentru ce este pulberea de unghii acrilice? Cum se folosește pudra acrilică pentru întărirea unghiilor Cum să consolidezi unghiile cu pulbere acrilică sub lac de gel Cum se îndepărtează...

Citește mai mult  Fațadă ventilată: tipuri de sisteme, caracteristici, cost