Materijali za proizvodnju
Trenutno je tržište za kompozitno ojačanje predstavljeno s tri vrste:
- fiberglas ;
- bazaltna plastika;
- karbonska vlakna .
Okovi iz stakloplastike
Prva vrsta armature izrađena je od stakloplastike. Ta se tehnologija pojavila u SSSR-u prije otprilike 50 godina. Tada je sklop tiskanih krugova u radio-elektronici počeo dobivati zamah, a tekstolit se počeo koristiti kao materijal za ploče, kada je tkanina bila osnova, a smola je korištena kao vezni materijal. Kasnije, umjesto uobičajene tkanine, korištena je stakloplastika, koja je proširila uporabu fiberglasa.
Zauzeo je svoje mjesto u zrakoplovnoj industriji, proizvodnji namještaja i kućanskih predmeta, a ponekad iu vojnoj industriji. Postupno se počela koristiti u građevinarstvu, a okovi od stakloplastike postali su izvrsna opcija za temelje temelja koji djeluju u agresivnim uvjetima, na primjer u vodi.
Materijali za stakloplastike su staklo i epoksidna smola.
Bazaltna plastika u gradnji
Ovaj materijal ne sadrži fiberglas, već bazalt. Tehnologija njezine proizvodnje jednostavnija je od stakla, jer za proizvodnju stakla potrebno je nekoliko vrsta sirovina, a za bazaltnu plastiku - samo bazalt.
U usporedbi s prethodnim kompozitom, bazaltoplastik ima veći modul elastičnosti i vlačne čvrstoće, ima manju toplinsku provodljivost, ali nešto veću težinu.
Ugljikova vlakna od ugljičnih vlakana
Izrađen je od ugljičnih vlakana i iste smole, ali je ovaj materijal skup. To je zbog tehnologije proizvodnje ugljičnih vlakana - osnova takvih materijala. Tehnološki proces zahtijeva precizno poštivanje parametara temperature i vremena obrade, budući da su sirovine za njih organska vlakna.
CFRP-ovi se aktivno koriste u automobilskoj industriji, sportskoj opremi, zrakoplovima i brodogradnji, znanosti.
Ojačanje od ugljičnih vlakana jače je od stakloplastike i ima veći modul elastičnosti, ali ne i bez nedostataka. Dakle, krhkost ovog materijala je velika, što ne dopušta njezino korištenje u dugim, naglašenim strukturama kao što su podne ploče.
Proizvodna tehnologija kompozitnog ojačanja
Postoje tri načina izrade ojačanih šipki od kompozita. Imaju engleska imena koja odražavaju suštinu tehnologije.
Nidltrusiya je uvijanje pojedinačnih vlakana u jedno, istovremeno impregnirano i pleteno. Omogućuje smanjenje troškova procesa zbog velike brzine takvih tehnoloških linija. Značajka za oslobađanje armature postiže se namotavanjem navoja periodičnog profila. Što je armatura deblja, to je veći broj korištenih niti. Dakle, grančice do 10 mm u poprečnom presjeku su omotane s jednom niti, od 10 do 18 s dvije, a gore s četiri. Proizvodi izrađeni prema ovoj metodi imaju dobro prianjanje na beton zbog njegovog reljefa - i to usprkos činjenici da kompozitni materijali imaju nizak koeficijent prianjanja.
Metoda plutruzije sastoji se u pre-kalupljenju glavne šipke i njenom kasnijem namotavanju spiralno u dva smjera.
Najstariji način proizvodnje kompozitnog ojačanja je pultrusion . Riječ je o otvoru od lijevanog, impregniranog i već očvrslog vlakna kroz sustav mlaznica, koji pri polimerizacijskoj temperaturi plastike konačno daju armaturi željeni oblik i izvlače ga. Ova se metoda razlikuje po nižoj stopi proizvodnje i većoj cijeni.
Usporedba karakteristika kvalitete
Za usporedbu različitih vrsta kompozita, kao i usporedbu s čelikom, možete koristiti sljedeću tablicu.
| stakloplastike | bazalt | karbonska vlakna | čelik | |
| Vlačna čvrstoća, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Relativno izduženje, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Modul elastičnosti, GPa | 56 | 65 | 140-350 | 200 |
| Toplinska provodljivost | 0.35 | 0, 3 | 1 | 46 |
| Maksimalna radna temperatura, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Osim toga, kompozitno ojačanje ima takvo svojstvo kao i krhkost, što ga razlikuje od čelika na gore. Zbog toga, ai zbog nestabilnosti na visoke temperature, ne koristi se u konstrukcijama koje imaju jaka opterećenja pri savijanju i na onim mjestima gdje postoji opasnost od požara .
Materijalne prednosti
Kompozitni okovi imaju nekoliko prednosti u odnosu na standardni čelik. To uključuje:
- Povećana vlačna čvrstoća . Može biti višestruko veći od čelika.
- Otpornost na koroziju . Plastični elementi ne hrđaju.
- Mali koeficijent prijenosa topline. Za razliku od metala, plastika ne stvara hladne mostove .
- Plastični elementi ne funkcioniraju kao antena - jer je dielektrik i diamagnetik. Stoga je vjerojatnost radio smetnji u zgradama s takvim pojačanjem nula.
- Mala specifična težina . Čelična armatura je nekoliko puta teža.
- Temperaturni koeficijent ekspanzije jednak je temperaturnom koeficijentu betona, tako da je iz tog razloga isključeno stvaranje pukotina.
Nedostaci kompozitnih materijala
Prednosti kompozitnih materijala često se ne mogu u potpunosti otkriti zbog nedostataka koji se pojavljuju u nekim primjenama. To je prvenstveno:
- Nizak modul elastičnosti . Plastična armatura nije kruta, njezina elastična deformacija je u niskim granicama (tj. Mogućnost povratka u prvobitni oblik nakon prestanka opterećenja ispod).
- Krhkost . Kada se primjenjuju sile savijanja, takvo ojačanje se ne savija, nego se lomi. U tom smislu nemoguće ga je saviti bez grijanja.
- Otporna na niske temperature . Fiberglass kada dosegne 150 stupnjeva gubi svoja pozitivna svojstva, a na 300 se jednostavno sruši, dok otpušta otrovne tvari. Ugljične plastike imaju veće radne i granične temperature, jer su same ceste i polimeri skuplji u svojoj proizvodnji, ali njihova krhkost je viša od ostalih tipova. Čelik može raditi do 600-750 stupnjeva prije nego se počne omekšavati i topiti.
Uporaba kompozitnog ojačanja
Kompozitni proizvodi su se vrlo dobro dokazali gdje se statička opterećenja kombiniraju s agresivnim okolišem - na primjer, u hidrauličkim konstrukcijama. Ponekad se takvo pojačanje koristi samo po sebi, ponekad s čelikom, što pomaže u korištenju prednosti oba tipa i nadoknađuje nedostatke drugih.
Plastični proizvodi u obliku rešetki aktivno zamjenjuju čelik u opeci s oblaganjem, gdje je osiguran zračni razmak. Čelična mreža postupno korodira, a ponekad dovodi do katastrofalnih posljedica (komad obloge može otpasti). Kompozit nema takav nedostatak.
Ekvivalentna zamjena
Ako uzmemo u obzir tablicu iz prethodnog poglavlja i tehnička svojstva pojedinih proizvoda, pitanje ekvivalentnosti odlučuje se ovisno o uvjetima pod kojima će se koristiti struktura armiranog betona.
Da, doista, za vlačnu čvrstoću, čelična armatura u poprečnom presjeku od 12 mm može se zamijeniti fiberglasom 8 mm, a čelik 18 - fiberglasom 14. No, sve je to važno kada je ovo ojačanje potrebno samo za održavanje strukture od puzanja pod opterećenjem. Jednostavno rečeno, možete napraviti temelje za trake i ploče.
Ali u situacijama gdje postoji otklon, ovo pravilo ne radi. Dakle, za proizvodnju nadvoja ili ploča potrebno je povećati broj štapova 4 puta - jer je modul elastičnosti kompozita mnogo manji. Prilikom pojačavanja opterećenja u sredini kompozitno ojačane ploče, neće se doista rasprsnuti, ali sada će se više savijati, a rezultat može biti kap komada betona na glavi.
Niska granica elastičnosti sprječava uporabu kompozita za armiranje betonskih stupova. Tlačna čvrstoća betona je dovoljno visoka, ali pri povećanim opterećenjima po jedinici male površine, osobito ako su neujednačeni, modul elastičnosti može biti stvarne vrijednosti u otpornosti na lom.
Trenutno je uporaba polimerne armature regulirana SNIP 5201-2003, te su napravljene promjene u obliku korekcijskih faktora za izračun takvog ojačanja u različitim radnim uvjetima (Dodatak L iz 2012.).
Glavne nijanse proizvoda
Posljednjih godina broj tvrtki koje proizvode kompozitnu armaturu (osobito stakloplastičnu) povećao se mnogo puta, ali kvaliteta njihovih proizvoda ostavlja puno toga da se poželi. Evo nekoliko načina za prepoznavanje braka:
- Obratite pozornost na boju proizvoda. Kvaliteta okova u istoj seriji je uvijek iste boje. Ako to nije slučaj, to znači da je temperatura narušena tijekom proizvodnje.
- Pukotine i raslojavanje ne bi smjele biti. Lako ih je vidjeti na rezu.
- Raskidi vlakana smanjuju navedene karakteristike. Oni su također vidljivi golim okom.
- Neravnomjeran profil (navivka). Najvjerojatnije je u proizvodnji korištena stara oprema gdje je prekid kontinuiteta.
Sada će se zahtjevi za kompozitnim materijalima pooštriti. Valjani čelik postaje sve skuplji, a plastični elementi imaju sve šanse da prisili čelik iz prilično velikog segmenta tržišta. Nesumnjivo, ne baš dobri proizvođači koriste ovo, pa biste trebali biti oprezni.