Углеродное волокно издавна применяется для улучшения прочностных характеристик композиционных материалов из полимеров. Армированный углеволокном бетон – новинка строительного рынка.
Содержание
Углебетон, особенности этого нового вида бетона
Композиционные материалы с добавлением углеродных волокон широко применяются в строительстве. Примером их использования являются конструктивные элементы самолетов и планеров, кузовные комплектующие автотранспорта и катеров. Композиты пригодны для изготовления велосипедных рам, лыж, клюшек и прочего спортивного инвентаря. Сотрудники Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете разработали новую технологию использования этих волокон – в бетонном основании. Таким образом, был создан углебетон. Он является аналогом железобетона, при этом материал получил легкость за счет замены стальной арматуры углеволоконной. Арматура представляет собой углеткань, которая выполнена из углеродных нитей в форме единого нетканого текстильного волокна. Производится она на вязально-прошивной машине. Комплексная нить углеткани состоит из пятидесяти тысяч мельчайших нитей, не превышающих по диаметру человеческий волос.
Технология изготовления углебетона
Углебетон армируется данным текстильным волокном. На разработку нового материала было потрачено свыше 10 лет. Внешне углеткань напоминает гардинное полотно. В ней имеется такая же решетчатая структура, в которую укладывается бетонный состав. Процедура эта достаточно сложная. Для обеспечения качественной адгезии слоев между бетоном и волокнами укладывают специальное покрытие. Рецептура и технологические моменты данного процесса являются производственной тайной.
С углебетонными изделиями разработчики проводят эксперименты в специальных климатических камерах. Они используют изделия как стандартной геометрической конфигурации, так и материалы сложной формы. В камере поддерживается температура приблизительно 20°С и влажность не выше 60%. Угле-бетонные элементы производят двумя методами: послойным нанесением смеси либо с использованием опалубки.
В первом варианте углеткань и бетонный раствор чередуются послойно до момента формирования изделия требуемой толщины. Во втором случае углеволокна укладывают внутрь опалубки, аккуратно заливая в ячейки материала бетонный раствор.
Характеристики угле-бетона
Углебетон – легкий и достаточно прочный материал. К достоинствам его относят долговечность. Срок службы строительной новинки значительно превышает период эксплуатации железобетона. Это обусловлено тем, что в конструкции углебетона полностью отсутствуют металлические компоненты. В железобетоне металлическая арматура при соприкосновении с водой или влагой начинает ржаветь, и постепенно разрушается.
В процессе изготовления углебетона используется меньшее количество бетонного раствора. Для защиты стальной арматуры железобетонного изделия необходима укладка верхнего слоя бетона толщиной не менее 2 см. А в углебетоне такая необходимость отсутствует, толщину слоя можно уменьшить без ущерба качеству.
Лидирующие позиции железобетон занимает только благодаря низкой стоимости по сравнению с углеродным аналогом. Снижению цен на углебетон препятствуют высокие затраты на изготовление текстильных волокон. При этом выдающиеся эксплуатационные характеристики материала оправдывают затраты на его изготовление.
Применение углебетона
Углебетон успешно используется для укрепления старых строений. Он позволяет произвести реконструкцию зданий, которые из-за ветхости подлежали сносу. Благодаря новому материалу были полностью реконструированы уникальные сооружения в Хемнице и Швайнфурте.
Углебетон пригоден для возведения новых зданий. Благодаря нему был сконструирован четырехметровый павильон сложной формы. Конструктивные элементы получились очень легкими, филигранными, а толщина их не превысила 4 см. Строительство такого сооружения из железобетона выполнить технически сложно и экономически невыгодно, на это требуется большее количество времени и ресурсов. Он не позволяет повторить изогнутую филигранную форму плит павильона в полной мере, при этом вес строения увеличится многократно.
