Sammensatte byggematerialer. Komposittømmer

Det er nemt at indsende dit gode arbejde til videnbasen. Brug formularen nedenfor

Studerende, kandidatstuderende, unge forskere, der bruger videnbasen i deres studier og arbejde, vil være dig meget taknemmelig.

Udgivet den http://www.allbest.ru/

• Indledning
• 1. Generel information om kompositmaterialer
• 2. Sammensætning og struktur af kompositten
• 3. Evaluering af matrix og forstærker i dannelsen af ​​komposittens egenskaber
• 3.1 Metalmatrix-kompositter
• 3.2 Kompositmaterialer med ikke-metallisk matrix
• 4. Byggematerialer - kompositter
• 4.1 Polymerer i konstruktion
• 4.2 Komposit og beton
• 4.3 Aluminiumskompositpaneler
• Konklusion
• Liste over brugt litteratur
• INDLEDNING
• I begyndelsen af ​​det 21. århundrede stiller man spørgsmål om fremtidens byggematerialer. Den hurtige udvikling af videnskab og teknologi gør prognoser vanskelige: For fire årtier siden var der ingen bred anvendelse polymer byggematerialer og moderne "ægte" kompositter var kun kendt af en snæver kreds af specialister. Det kan dog antages, at de vigtigste byggematerialer også vil være metal, beton og armeret beton, keramik, glas, træ og polymerer. Byggematerialer vil blive skabt på samme råvarebasis, men ved hjælp af nye komponentformuleringer og teknologiske metoder, som vil give en højere ydeevne kvalitet og dermed holdbarhed og pålidelighed. Der vil være maksimal udnyttelse af affald fra forskellige industrier, brugte produkter, lokalt og husholdningsaffald. Byggematerialer vil blive udvalgt efter miljøkriterier, og deres produktion vil være baseret på affaldsfri teknologi.
• Allerede nu er der en overflod af mærkenavne til efterbehandling, isolering og andre materialer, som i princippet kun adskiller sig i sammensætning og teknologi. Denne strøm af nye materialer vil stige, og deres præstationsegenskaber vil forbedres under hensyntagen til det barske klimatiske forhold og sparer Ruslands energiressourcer.
• 1. GENERELLE OPLYSNINGER OM KOMPOSITMATERIALER
• Et kompositmateriale er et heterogent fast materiale, der består af to eller flere komponenter, blandt hvilke vi kan skelne forstærkningselementer, der giver materialets nødvendige mekaniske egenskaber, og en matrix (eller bindemiddel), der sikrer, at forstærkningselementerne fungerer sammen.
• Den mekaniske opførsel af en komposit er bestemt af forholdet mellem egenskaberne af de forstærkende elementer og matrixen, samt styrken af ​​bindingen mellem dem. Materialets effektivitet og ydeevne afhænger af det korrekte valg af de originale komponenter og teknologien for deres kombination, designet til at sikre en stærk forbindelse mellem komponenterne og samtidig bevare deres originale egenskaber.
• Som et resultat af kombinationen af ​​forstærkende elementer og matrixen dannes et kompleks af egenskaber af kompositten, som ikke kun afspejler de oprindelige egenskaber af dets komponenter, men også inkluderer egenskaber, som de isolerede komponenter ikke har. Især tilstedeværelsen af ​​grænseflader mellem forstærkningselementerne og matrixen øger materialets revnemodstand betydeligt, og i kompositter, i modsætning til metaller, fører en stigning i statisk styrke ikke til et fald, men som regel til en stigning i brudsejhedsegenskaber.
• Fordele ved kompositmaterialer:
• høj specifik styrke
• høj stivhed (elasticitetsmodul 130-140 GPa)
• høj slidstyrke
• høj træthedsstyrke
• Det er muligt at fremstille formstabile strukturer fra CM
• Desuden kan forskellige klasser af kompositter have en eller flere fordele. Nogle fordele kan ikke opnås samtidigt.
• Ulemper ved kompositmaterialer
• De fleste klasser af kompositter (men ikke alle) har ulemper:
• høje omkostninger
• anisotropi af egenskaber
• øget vidensintensitet i produktionen, behovet for særligt dyrt udstyr og råmaterialer og derfor udviklet industriel produktion og landets videnskabelige grundlag
• 2. KOMPOSIT SAMMENSÆTNING OG STRUKTUR
• Kompositmaterialer er multikomponentmaterialer bestående af en polymer, metal, kulstof, keramik eller anden base (matrix), forstærket med fyldstoffer lavet af fibre, whiskers, fine partikler osv. Ved at vælge sammensætningen og egenskaberne af fyldstoffet og matrixen (bindemidlet), deres forhold , orientering af fyldstoffet, er det muligt at opnå materialer med den nødvendige kombination af operationelle og teknologiske egenskaber. Brugen af ​​flere matricer (polymatrix-kompositmaterialer) eller fyldstoffer af forskellig karakter (hybride kompositmaterialer) i ét materiale udvider mulighederne for at regulere kompositmaterialernes egenskaber markant. Forstærkende fyldstoffer absorberer hovedparten af ​​belastningen af ​​kompositmaterialer.
• Baseret på fyldstoffets struktur opdeles kompositmaterialer i fibrøse (forstærkede med fibre og whiskers), lagdelte (forstærket med film, plader, lagdelte fyldstoffer), dispergeret forstærket eller dispersionsforstærket (med fyldstof i form af fine partikler ). Matrixen i kompositmaterialer sikrer materialets soliditet, overførsel og fordeling af spændinger i fyldstoffet, bestemmer varme, fugt, brand og kemikalier. holdbarhed.
• Baseret på arten af ​​matrixmaterialet skelnes polymer, metal, kulstof, keramik og andre kompositter.
• Kompositmaterialer forstærket med højstyrke og højmodulus kontinuerlige fibre er mest udbredt i konstruktion og teknologi. Disse omfatter: polymerkompositmaterialer baseret på termohærdende (epoxy, polyester, phenol-formal, polyamid osv.) og termoplastiske bindemidler, forstærket med glas (glasfiber), kulstof (kulfiber), org. (organoplast), bor (boroplast) og andre fibre; metallisk kompositmaterialer baseret på Al-, Mg-, Cu-, Ti-, Ni-, Cr-legeringer, forstærket med bor-, kul- eller siliciumcarbidfibre samt stål-, molybdæn- eller wolframtråd;
• Kompositmaterialer baseret på carbon forstærket med carbonfibre (carbon-carbon materialer); kompositmaterialer baseret på keramik forstærket med kulstof, siliciumcarbid og andre varmebestandige fibre og SiC. Ved brug af carbon-, glas-, aramid- og borfibre indeholdt i materialet i en mængde på 50-70%, blev der skabt sammensætninger (se tabel) med stød. styrke og elasticitetsmodul 2-5 gange større end konventionelt byggematerialer og legeringer. Derudover er fibrøse kompositmaterialer metaller og legeringer overlegne med hensyn til træthedsstyrke, varmebestandighed, vibrationsbestandighed, støjabsorbering, slagstyrke og andre egenskaber. Forstærkning af Al-legeringer med borfibre forbedrer således deres mekaniske egenskaber betydeligt og gør det muligt at øge legeringens driftstemperatur fra 250-300 til 450-500 °C. Forstærkning med tråd (fra W og Mo) og fibre af ildfaste forbindelser bruges til at skabe varmebestandige kompositmaterialer baseret på Ni, Cr, Co, Ti og deres legeringer. Varmebestandige Ni-legeringer forstærket med fibre kan således fungere ved 1300-1350 °C. Ved fremstilling af metalfiberkompositmaterialer udføres påføringen af ​​en metalmatrix på fyldstoffet hovedsageligt fra en smelte af matrixmaterialet ved elektrokemisk aflejring eller sputtering. Støbningen af ​​produkter udføres af Ch. arr. ved at imprægnere en ramme lavet af forstærkningsfibre med et smeltet metal under tryk op til 10 MPa eller ved at kombinere folie (matrixmateriale) med forstærkningsfibre ved hjælp af valsning, presning, ekstrudering under opvarmning. til matrixmaterialets smeltepunkt.
• En af de almindelige teknologiske metoder til fremstilling af polymer- og metalliske materialer. fibrøse og lagdelte kompositmaterialer - dyrkning af fyldstofkrystaller i en matrix direkte under fremstillingsprocessen af ​​dele. Denne metode bruges for eksempel ved oprettelse af eutektik. varmebestandige legeringer baseret på Ni og Co. Legering af smelter med carbid og intermetallisk. forbindelser, som danner fibrøse eller pladelignende krystaller, når de afkøles under kontrollerede forhold, fører til forstærkning af legeringerne og gør det muligt at øge deres driftstemperatur med 60-80 oC. kulstofbaserede kompositmaterialer kombinerer lav densitet med høj varmeledningsevne, kemisk. holdbarhed, dimensionernes konstans med pludselige temperaturændringer samt med en stigning i styrke og elasticitetsmodul ved opvarmning til 2000 ° C i et inert miljø. For metoder til fremstilling af kulstof-kulstof-kompositmaterialer, se kulstofplast. Højstyrke kompositmaterialer baseret på keramik opnås ved forstærkning med fibrøse fyldstoffer såvel som metalliske. og keramik dispergerede partikler. Forstærkning med kontinuerlige SiC-fibre gør det muligt at opnå kompositmaterialer karakteriseret ved højere viskositet, bøjningsstyrke og høj modstandsdygtighed over for oxidation ved høje temperaturer. Forstærkning af keramik med fibre fører dog ikke altid til dette. at øge dets styrkeegenskaber på grund af den manglende elastiske tilstand af materialet, når høj værdi dets elasticitetsmodul. Forstærkning med spredt metallic partikler giver dig mulighed for at skabe keramisk-metallisk. materialer (cermets) med højere styrke, termisk ledningsevne, modstand mod termisk stød. Ved fremstilling af keramik Kompositmaterialer bruges normalt ved varmpresning, presning med læsten. sintring, slipstøbning (se også Keramik). Forstærkning af materialer med spredte metalliske materialer. partikler fører til en kraftig stigning i styrke på grund af skabelsen af ​​barrierer for bevægelse af dislokationer. En sådan forstærkning kap. arr. anvendes til fremstilling af varmebestandige krom-nikkel-legeringer. Materialerne opnås ved at indføre fine partikler i det smeltede metal med læsten. konventionel forarbejdning af ingots til produkter. Introduktionen af ​​for eksempel ThO2 eller ZrO2 i legeringen gør det muligt at opnå dispersionsforstærkede varmebestandige legeringer, der arbejder i lang tid under belastning ved 1100-1200 °C (ydelsesgrænsen for konventionelle varmebestandige legeringer under de samme betingelser er 1000-1050 °C). En lovende retning for at skabe højstyrke kompositmaterialer er forstærkning af materialer med whiskers (whiskers), som på grund af deres lille diameter praktisk talt er fri for defekter fundet i større krystaller og har høj styrke. max. praktisk Af interesse er krystaller af Al2O3, BeO, SiC, B4C, Si3N4, AlN og grafit med en diameter på 1-30 mikron og en længde på 0,3-15 mm. Sådanne fyldstoffer anvendes i form af orienteret garn eller isotropiske lagdelte materialer såsom papir, pap og filt. kompositmaterialer baseret på en epoxymatrix og ThO2 whiskers (30% efter vægt) har en trækstyrke på 0,6 GPa og et elasticitetsmodul på 70 GPa. Indførelsen af ​​whisker-krystaller i en sammensætning kan give den usædvanlige kombinationer af elektriske og magnetiske egenskaber. Valget og formålet med kompositmaterialer bestemmes i høj grad af belastningsforholdene og driften af ​​delen eller strukturen, teknol. muligheder. De mest tilgængelige og mest beherskede polymerkompositmaterialer er et stort udvalg af matricer i form af termohærdende og termoplastiske. polymerer giver et bredt udvalg af kompositmaterialer til arbejde lige fra negative. temperatur op til 100-200°C - for organoplast, op til 300-400°C - for glas-, kul- og borplast. Polymerkompositmaterialer med en polyester- og epoxymatrix fungerer op til 120-200 °C, med phenol-formaldehyd - op til 200-300 °C, polyimid og silikone. - op til 250-400°C. Metallisk kompositmaterialer baseret på Al, Mg og deres legeringer, forstærket med fibre fra B, C, SiC, anvendes op til 400-500°C; kompositmaterialer baseret på Ni- og Co-legeringer fungerer ved temperaturer op til 1100-1200 ° C, baseret på ildfaste metaller og forbindelser. - op til 1500-1700°C, baseret på kulstof og keramik - op til 1700-2000°C. Brugen af ​​kompositter som strukturelt, varmebeskyttende, anti-friktions-, radio- og elektrisk udstyr. og andre materialer gør det muligt at reducere vægten af ​​en struktur, øge ressourcerne og kraften i maskiner og enheder og skabe fundamentalt nye enheder, dele og strukturer. Alle typer kompositmaterialer bruges i den kemiske industri, tekstil, minedrift, metalindustrien, maskinteknik, transport, til fremstilling af sportsudstyr mv.
• komposit polymer aluminium konstruktion
• 3. EVALUERING AF MATRIXEN OG REINFORMER I FORMNING AF KOMPOSITEJENDOMHEDER
• 3.1 KOMPOSITMATERIALER MED METALMATRIX
• Kompositmaterialer består af en metalmatrix (normalt Al, Mg, Ni og deres legeringer), forstærket med højstyrkefibre (fibrøse materialer) eller fint dispergerede ildfaste partikler, der ikke opløses i basismetallet (dispersionsforstærkede materialer). Metalmatrixen binder fibrene (dispergerede partikler) til en enkelt helhed. Fiber (dispergerede partikler) plus et bindemiddel (matrix), der udgør en eller anden sammensætning, kaldes kompositmaterialer.
• 3.2 KOMPOSITMATERIALER MED IKKE-METALLISK MATRIX
• Kompositmaterialer med en ikke-metallisk matrix har fundet bred anvendelse. Polymer, kulstof og keramiske materialer anvendes som ikke-metalliske matricer. De mest udbredte polymermatricer er epoxy, phenol-formaldehyd og polyamid. Forkoksede eller pyrocarbon-carbonmatricer opnås fra syntetiske polymerer, der udsættes for pyrolyse. Matrixen binder sammensætningen og giver den form. Styrkere er fibre: glas, kulstof, bor, organisk, baseret på whisker-krystaller (oxider, carbider, borider, nitrider og andre), samt metal (tråde), som har høj styrke og stivhed. Egenskaberne af kompositmaterialer afhænger af sammensætningen af ​​komponenterne, deres kombination, kvantitative forhold og styrken af ​​bindingen mellem dem. Forstærkende materialer kan være i form af fibre, tråde, tråde, bånd, flerlagsstoffer. Hærderindholdet i orienterede materialer er 60-80 vol.%, i ikke-orienterede materialer (med diskrete fibre og whiskers) 20-30 vol.%. Jo højere styrke og elasticitetsmodul af fibrene, jo højere styrke og stivhed af kompositmaterialet. Matrixens egenskaber bestemmer sammensætningens styrke i forskydning og kompression og modstand mod udmattelsessvigt. Baseret på typen af ​​forstærkning klassificeres kompositmaterialer i glasfibre, kulfibre med kulfibre, borfibre og organiske fibre. I lagdelte materialer lægges fibre, tråde, bånd imprægneret med et bindemiddel parallelt med hinanden i lægningsplanet. Flade lag samles til plader. Egenskaberne er anisotrope. For at materialet kan fungere i et produkt, er det vigtigt at tage hensyn til retningen af ​​de virkende belastninger. Det er muligt at skabe materialer med både isotrope og anisotrope egenskaber. Du kan lægge fibrene i forskellige vinkler, varierende kompositmaterialernes egenskaber. Materialets bøjnings- og vridningsstivhed afhænger af den rækkefølge, lagene lægges i på tværs af emballagens tykkelse. Der anvendes forstærkere med tre, fire eller flere tråde. Den mest udbredte struktur er en struktur af tre indbyrdes vinkelrette tråde. Forstærkere kan placeres i aksial, radial og perifer retning. Tredimensionelle materialer kan være af enhver tykkelse i form af blokke eller cylindre. Kraftige stoffer øger skrælningsstyrke og forskydningsstyrke sammenlignet med laminerede stoffer. Et system med fire tråde er konstrueret ved at nedbryde armeringen langs kubens diagonaler. Strukturen af ​​fire tråde er ligevægt og har øget forskydningsstivhed i hovedplanerne. Det er dog sværere at skabe fire-retningsmaterialer end at skabe tre-retningsmaterialer.
• 4 . BYGGEMATERIALER - KOMPOSITTER
• 4.1 POLYMERER I KONSTRUKTION
• Når vi taler om brugen af ​​nye materialer baseret på plast i byggebranchen, er det værd at bemærke følgende. Hvis der hovedsagelig anvendes "traditionelle" materialer i anlægsteknik, så i sektorer som brobygning, jernbaner, broer osv. polymer kompositter der er gode udsigter.
• Konstruktion er et vagt udtryk, der omfatter en bred vifte af mekaniske belastninger, lige fra lette belastninger, som paneler, indkapslinger, udstyrsbeskyttelsesstik eller lydtætte vægge udsættes for, til ekstreme højt tryk, som brostøtter kan tåle. For at finde løsninger, der kan anvendes til disse forskelligartede situationer, bruges renset plast eller kompositmateriale i anlægsteknik:
• - Anvendes typisk i lette bygningskonstruktioner.
• - Anvendes lejlighedsvis i specialiserede (niche)konstruktioner - Udelukkende beregnet til store bygningskonstruktioner, såsom broer.
• Figur 1 viser flere eksempler.
• Figur 1: Bygningskonstruktioner i anlægsteknik .
• Anlæg bruger traditionelle materialer som beton og stål, som har lave komponentomkostninger, men høje forarbejdnings- og installationsomkostninger og lav bearbejdelighed. Resultatet af indførelsen af ​​plast kan være følgende: :
• - Reduktion af endelige omkostninger.
• - Øget produktivitet.
• - Vægttab.
• - Forøgede designegenskaber sammenlignet med træ og metaller.
• - Korrosionsbestandighed.
• - Let at behandle og installere.
• - Visse polymerer kan transmittere lys og endda være gennemsigtige.
• - Nem vedligeholdelse.
• - Isolerende egenskaber.
• På den anden side bør ældning og mekanisk modstand tages i betragtning. Nogle projekter bygget i midten af ​​1950'erne med glasfiberforstærket polyester har dog vist betydelig holdbarhed.
• Anlægsindustrien er en konservativ industri og barrierer for at udvide brugen af ​​plast og kompositter omfatter: :
• - Dårligt kendskab og ringe erfaring med at arbejde med disse materialer i anlægsbranchen.
• - Svært ved at overføre erfaringer fra andre brancher.
• - Vanskeligheder ved at vælge og dimensionere disse materialer.
• - Vanskeligheder ved gensidig forståelse mellem repræsentanter forskellige erhverv med meget forskellige mentaliteter.
• - Den mening om plast, der har udviklet sig i samfundet.
• - Barske miljøforhold på byggepladsen.
• - Vanskelige anvendelsesforhold, der ikke er helt sammenfaldende med bygherrers praksis og kvalifikationer.
• Plasts progressive reaktion på byggeriets stigende krav: fra raffineret termoplast til orienterede kulfiberkompositter Kompositter er af særlig interesse for byggeindustrien på grund af deres høje forhold mellem ydeevne/vægt og endelige omkostninger.
• Desuden udvider evnen til at indstille retning i kompositarmering designmulighederne sammenlignet med stål.
• Tabel 1 sammenligner flere tilfælde, men der er også andre mellemløsninger.
• Tabel 1: Eksempler på egenskaber fra renset termoplast til ensrettede kompositter

Raffineret plast og plast forstærket med korte glasfibre
Karakteristisk	Polyurethan fremstillet ved forbedret reaktionssprøjtestøbning	Polymethylmethacrylat til lydtætte vægge
Glasfiber,%
Massefylde, g/cm3
Trækstyrke, MPa
Spænding ved pause, %
Bøjningsmodul, GPa
Indvirkning af indhak ifølge Izod, kJ/m2
Glasfiberforstærket hærdeplast til BMC (glasfyldt kompressionsstøbningspræmix) og SMC (pladestøbningsmateriale)
Karakteristisk
Glasfiber vægt
Massefylde, g/cm3
Trækstyrke, MPa
Spænding ved pause, %
Bøjningsmodul, GPa
Påvirkning af Izod-hak, J/m
Epoxyharpiks forstærket med ensrettet kulfiber
Carbon fiber vægt, %
Massefylde, g/cm3
Trækstyrke, MPa
Spænding ved pause, %
Bøjningsmodul, GPa

Figur 2 viser et diagram over stigningen i mekanisk effektivitet i overensstemmelse med polymerforstærkning.

Figur 2: Mekanisk virkningsgrad af plast.

Materialeomkostningerne for kompositter overstiger altid omkostningerne for metal, og den dyreste er kulfiberforstærkning (se figur 3). Disse omkostninger for plast og kompositter opvejes af andre fordele.

Figur 3: Sammenlignende omkostninger for kompositter og metal.

Til gengæld for de høje omkostninger ved materialet tilbyder kompositter et unikt sæt interessante egenskaber:

Vægtreduktion - Reducerede montageomkostninger - Installation - Reducerede driftsomkostninger - Reducerede bundlinjeomkostninger - Korrosionsbestandighed - Sikkerhed.

Vægtreduktion Stålets massefylde overstiger densiteten af ​​kompositter af følgende faktorer:

3,9 versus glasfiberforstærket epoxy.

5.1 versus kulfiberforstærket epoxy.

5,8 versus Kevlar fiberforstærket epoxy.

Vægtbesparelsespotentialet ved at bruge kompositter i stedet for stål er mindre væsentligt. I de fleste nuværende foreslåede løsninger kan de estimeres til ca. 15-30 %.

4.2 KOMPOSITTER OG BETON

Fordelene ved kompositmaterialer er godt demonstreret i betonarmering og konstruktion.

Beton er billigt og alsidigt et af de bedste byggematerialer i mange tilbud. En ægte komposit, typisk beton består af grus og sand bundet sammen i en cementmatrix, med metalforstærkning normalt tilføjet for at øge styrken. Beton opfører sig fremragende under kompression, men bliver skør og svag under spænding. Trækspændinger samt plastisk krympning under hærdning fører til revner, der absorberer vand, hvilket i sidste ende fører til korrosion af metalarmering og et betydeligt tab af betonintegritet, når metallet svigter.

Kompositarmering har etableret sig på byggemarkedet på grund af sin beviste modstandsdygtighed over for korrosion. Nye og opdaterede designretningslinjer og testprotokoller gør det nemmere for ingeniører at vælge forstærket plast.

Fiberforstærket plast (glasfiber, basaltplast) har længe været betragtet som materialer, der kan forbedre betonens egenskaber.

Kompositforstærkning: anerkendt teknologi.

I løbet af de sidste 15 år har komposit armeringsjern bevæget sig fra eksperimentel prototype til en effektiv erstatning for stål i mange projekter, især da stålpriserne er steget. "Fiberglas armeringsjern bruges meget, og det er et meget konkurrencepræget marked."

Til nogle designprojekter, såsom udstyr til magnetisk resonansbilleddannelse på hospitaler eller nærhed til betalingsanlæg, der bruger RFID-teknologi til at identificere, hvem der allerede har betalt, er kompositarmeringsjern det eneste valg. Stålarmering kan ikke bruges, fordi det interfererer med elektromagnetiske signaler. Ud over at være elektromagnetisk gennemsigtig, er komposit armeringsjern også ekstremt modstandsdygtig over for korrosion, let - omkring en fjerdedel af stålets vægt - og er en termisk isolator, fordi den forhindrer varme i at strømme ind i bygningskonstruktionen.

Kompositnet i præfabrikerede betonpaneler: Højpotentiale C-GRID kulstofepoxynet erstatter traditionelt stål eller armeringsjern i præfabrikerede strukturer som sekundær armering.

C-GRID er en stor carbon/epoxyharpiks trækrist. Anvendes som erstatning for genanvendt stålnetarmering i betonpaneler og arkitektoniske applikationer. Maskestørrelsen varierer afhængigt af betonen og typen af ​​tilslag samt panelets styrkekrav

Fiberarmeret beton: fremkomst af styrke.

Brugen af ​​korte fibre i beton til at forbedre dets egenskaber har været en etableret teknologi i årtier, ja århundreder, i betragtning af at mørtler i Romerriget blev forstærket med hestehår. Fiberarmering øger betonens styrke og elasticitet (evnen til at gennemgå plastisk deformation uden brud) ved at fastholde en del af belastningen, når matrixen er beskadiget, og forhindre revnevækst.

"Tilføjelse af fibre gør det muligt for materialet at deformere plastisk og modstå trækbelastninger."

Fiberarmeret beton blev brugt til at lave disse forspændte brobjælker. Brugen af ​​forstærkning var ikke påkrævet på grund af materialets høje elasticitet og styrke, som blev givet til det af stålarmeringsfibre tilsat betonblandingen.

4.3 ALUMINIUM KOMPOSITPANELER

Aluminiumskompositmateriale er et panel bestående af to aluminiumsplader og et plast- eller mineralfyldstof mellem dem. Materialets kompositstruktur giver lethed og høj styrke kombineret med elasticitet og modstandsdygtighed over for brud. Kemisk og malet overfladebehandling giver materialet fremragende modstandsdygtighed over for korrosion og temperaturudsving. Takket være kombinationen af ​​disse unikke egenskaber, aluminium kompositmateriale er et af de mest populære i byggeriet.

Aluminiumskomposit har en række væsentlige fordele, hvilket sikrer dens voksende popularitet som efterbehandlingsmateriale hvert år.

Minimumvægt kombineret med høj stivhed. AKM paneler er karakteriseret ved lav vægt på grund af brugen af ​​aluminium dækplader og et let centralt lag i kombination med høj stivhed, bestemt af kombinationen af ​​ovennævnte materialer. Ved brug på facadekonstruktioner adskiller denne omstændighed AKM fra alternative materialer, såsom plade aluminium og stål, keramisk granit, fibercementplader. Brugen af ​​aluminium kompositmateriale reducerer den samlede vægt af den ventilerede facadestruktur markant.

Materialets fladhed. Aluminium kompositmateriale kan modstå vridning. Årsagen er påføringen af ​​det øverste lag ved rulning. Fladhed sikres ved brug af valsning i stedet for konventionel presning, hvilket giver høj ensartethed af lagpåføring. Den maksimale planhed er 2 mm pr. 1220 mm længde, hvilket er 0,16 % af sidstnævnte.

Bæredygtighed maling belægning at påvirke miljø. Takket være den ekstremt stabile flerlagsbelægning mister materialet ikke farveintensitet over længere tid, når det udsættes for solrig farve og aggressive atmosfæriske komponenter.

Bredt udvalg af farver og teksturer. Materialet er fremstillet med en belægning lavet af maling: solide farver og metalliske farver i enhver række af farver og nuancer, sten- og træbelægninger. Derudover paneler med krom- og guldbelægning, paneler med tekstureret overflade, paneler med poleret belægning af rustfrit stål, titanium, kobber.

Generel slidstyrke. AKM-paneler har en kompleks struktur dannet af aluminiumsplader og centrallagspartel. Kombinationen af ​​disse materialer giver panelerne stivhed kombineret med elasticitet, hvilket gør AKM modstandsdygtig over for belastninger og deformationer skabt af miljøet. Materialet mister ikke sine egenskaber i ekstremt lang tid.

Korrosionsbestandighed. Materialets modstandsdygtighed over for korrosion bestemmes af brugen af ​​aluminiumslegeringsplader i panelstrukturen, beskyttet af en flerlags maling. I tilfælde af beskadigelse af belægningen er overfladen af ​​arket beskyttet af dannelsen af ​​en oxidfilm

Lydisolerende egenskaber. AKM-panelets sammensatte struktur giver god lydisolering, absorberer lydbølger og vibrationer.

Bearbejdelighed af materialet. Panelerne er let tilgængelige for sådanne typer af mekanisk bearbejdning som bukning, skæring, fræsning, boring, valsning, svejsning, limning, uden at beskadige belægningen eller forstyrre materialets struktur. Under belastninger, der opstår under bukning af paneler, herunder radius, sker der ingen delaminering af panelerne eller beskadigelse af overfladelagene, såsom revnedannelse af aluminiumsplader og maling. Under produktionen på fabrikken er panelerne beskyttet mod mekaniske skader af en speciel film, som fjernes efter færdiggørelse af installationsarbejdet.

Formgivning. Panelerne antager let næsten enhver given form, såsom en radius. Materialets egnethed til lodning gør det muligt at opnå komplekse produktgeometrier, hvilket er umuligt med noget andet beklædningsmateriale undtagen aluminium, over hvilket AKM er væsentligt overlegen i vægt.

Æstetisk design. Brugen af ​​aluminium kompositmateriale gør det muligt at skabe beklædningspaneler i forskellige størrelser og former, hvilket gør dette materiale uundværligt til at løse komplekse arkitektoniske problemer.

Lang levetid. AKM er modstandsdygtige over for eksponering i lang tid ydre miljø, som f.eks sollys, nedbør, vindbelastninger, temperaturudsving, takket være brugen af ​​en stabil belægning og kombinationen af ​​stivhed og elasticitet opnået i materialet. Den estimerede levetid for panelerne udendørs er cirka 50 år.

Minimal vedligeholdelse under drift. Tilstedeværelsen af ​​en belægning af høj kvalitet hjælper panelerne med at rense sig selv fra eksterne forurenende stoffer. Panelerne er også nemme at rengøre med ikke-aggressive rengøringsmidler.

KONKLUSION

To lovende veje åbner sig kombinerede materialer, forstærket enten med fibre eller dispergerede faste stoffer.

De første introducerer de fineste højstyrkefibre af glas, kulstof, bor, beryllium, stål eller trådlignende enkeltkrystaller i en uorganisk metal- eller organisk polymermatrix. Som et resultat af denne kombination kombineres maksimal styrke med et højt elasticitetsmodul og lav densitet. Det er fremtidens materialer, der er kompositmaterialer.

Et kompositmateriale er et strukturelt (metallisk eller ikke-metallisk) materiale, der indeholder forstærkende elementer i form af tråde, fibre eller flager af et stærkere materiale. Eksempler på kompositmaterialer: plastik forstærket med bor, kulstof, glasfibre, tråde eller stoffer baseret på dem; aluminium forstærket med stål og beryllium tråde.

Ved at kombinere det volumetriske indhold af komponenter er det muligt at opnå kompositmaterialer med de nødvendige værdier af styrke, varmebestandighed, elasticitetsmodul, slidstyrke, samt skabe sammensætninger med den nødvendige magnetiske, dielektriske, radioabsorberende og andre særlige egenskaber.

LISTE OVER BRUGTE REFERENCER

Gorchakov G.I., Bazhenov Yu.M. Byggematerialer. - M.: Stroyizdat, 1986.

Mikulsky V.G., Gorchakov G.I., Kozlov V.V., Kupriyanov V.N., Orentlikher L.P., Rakhimov R.Z., Sakharov G.P., Khrulev V.M. Byggematerialer / Redigeret af V.G. Mikulsky. - M.: ASV, 1996, 2000.

Rybyev I.A., Arefieva T.N., Baskakov N.S., Kazenova E.P., Korovnikov B.D., Rybyeva T.G. Almen kursus i byggematerialer / Udg. I.A. Rybyeva. M.: Højere skole, 1987.

Khigerovich M.I., Gorchakov G.I., Rybyev I.A., Domokeev A.G., Erofeeva E.A., Orentlikher L.P., Popov L.N., Popov K.N. Byggematerialer / Redigeret af G.I. Gorchakova. - M: Højere skole, 1982.

Evald V.V. Byggematerialer, deres produktion, egenskaber og test. - S. -Pb. -L. -M: 1896-1933, 14. udg.

Kompositmaterialer med fibrøs struktur K., 1970.

Konkin A.A., Carbon og andre varmebestandige fibrøse materialer, M., 1974.

Kompositmaterialer, trans. fra engelsk, bind 1-8, M., 1978.

Fyldstoffer til polymerkompositmaterialer, trans. fra engelsk, M., 1981.

Saifulin R.S., Uorganiske kompositmaterialer, M., 1983.

Handbook of Composite Materials, redigeret af D. Lubina, pr. fra engelsk, bog. I 2, M., 1988.

Hovedretninger for udvikling af komposittermoplastiske materialer, M. . 1988.

Udgivet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Oplysninger om kompositmaterialer, der har to komponenter: forstærkende elementer og en matrix. Deres fordele. Kompositmaterialets mekaniske opførsel, materialets effektivitet og ydeevne. Sammensætning og struktur af kompositten. Egenskaber af kompositmaterialer.

abstrakt, tilføjet 02/08/2009


Klassificering af kompositmaterialer: polymer, metal og uorganisk (keramisk) matrix. Sammensætning, struktur og egenskaber af kompositten og forudsigelse af dens egenskaber. Hovedkriterier for at kombinere komponenter og deres økonomiske effektivitet.

abstrakt, tilføjet 20.11.2010


Generel information om byggematerialer. Indflydelsen af ​​forskellige faktorer på egenskaberne af betonblandinger. Sammensætning, fremstillingsteknologi og brug i konstruktion af keramiske tagmaterialer, dræn- og kloakrør, betontilslag.

test, tilføjet 07/05/2010


Generel information om byggematerialer. Struktur og kemisk sammensætning beton, dets fysiske og mekaniske egenskaber. De mest berømte typer mursten, deres visuelle og geometriske egenskaber. Træets fugtindhold og egenskaber forbundet med det.

præsentation, tilføjet 19/02/2014


Historien om konstruktion aluminiumslegeringer, deres fysiske og mekaniske egenskaber, sortimenter, midler til forbindelse. Grundlæggende designprincipper aluminium strukturer i byggeri. Funktioner af svejsning, nitte, boltede og klæbende samlinger.

kursusarbejde, tilføjet 13-12-2011


Effektiv applikation murværk i byggeri. "Ventilation" kombinerede vægge. Termisk effektive klimaskærme til boliger og civile bygninger. Fysisk grundlag for standardisering af de termiske egenskaber af keramiske mursten og sten.

kursusarbejde, tilføjet 02/04/2012


Klassificering af byggematerialer. Krav til betonkomponenter, faktorer, der påvirker dets styrke og bearbejdelighed. Cellulær og porøs beton, deres anvendelse i byggeriet. Maling og lak materialer og metaller, deres anvendelse i byggeriet.

test, tilføjet 05/05/2014


Konstruktiv løsning til et 9-etagers panel boligbyggeri. Grundlæggende materialer, der anvendes i industrielt byggeri. Paneler til ydervægge. Strukturelle elementer beboelsesbygninger. Metoder til lægning af mursten. Nomenklatur for anlægget for armerede betonprodukter.

praksisrapport, tilføjet 22/06/2015


Brugen af ​​træ i byggeriet, vurdering af dets positive og negative egenskaber. Midler til at forbinde elementer trækonstruktioner. Beregning af strukturerne af arbejdsplatformen, tagpanelet og rillerne, limede bjælker, centralt komprimeret stativ (søjle).

kursusarbejde, tilføjet 03/12/2015


Generel information om beklædningsmaterialer. Funktionelle træk ved paneler baseret på spånplader, fiberplader, MDF samt materialer, der bruges til vægdekoration. Dekorativ gips, plastik paneler. Ikke-traditionelle materialer til boligindretning.

En række anvendelsesområder for PCM i byggeindustrien i Rusland og i udlandet, fordele og ulemper ved PCM i forhold til traditionelle materialer overvejes. Tendenserne i udviklingen af ​​teknologier til fremstilling og brug af produkter som kompositarmering og kompositbrodæk præsenteres. De vigtigste begrænsende faktorer for udviklingen af ​​PCM-markedet til byggeformål i Rusland er blevet identificeret.

I øjeblikket er verdensmarkedet vidne til en stigning i brugen af ​​PCM i byggebranchen. I 2010 udgjorde volumen af ​​markedet for polymerkompositmaterialer (PCM) i segmentet "konstruktion" således ~3,1 millioner dollars (~17% af det samlede volumen). Ifølge eksperter vil mængden af ​​dette segment stige i 2015 til 4,4 millioner dollars. Brugen af ​​PCM i byggeriet gør det muligt at reducere vægten af ​​bygningskonstruktioner, øge korrosionsbestandigheden og modstanden mod ugunstige klimatiske faktorer, forlænge tiden mellem reparationer og udføre reparationer og forstærkning af strukturer med minimalt ressourceforbrug og tid. Det skal dog bemærkes, at udviklingen af ​​det indenlandske PCM-marked til byggeformål, såvel som hele PCM-markedet som helhed, er væsentligt ringere end det globale. I de senere år er der taget en række tiltag rettet mod udvikling af teknologier og produktion af PCM, herunder dannelsen i 2010 af den teknologiske platform "Polymer Composite Materials and Technologies". En af initiativtagerne til oprettelsen af ​​en teknologisk platform er VIAM, som tager en aktiv del i udviklingen af ​​kompositindustrien og dannelsen af ​​et marked for kompositmaterialer og relaterede teknologier i Den Russiske Føderation, ikke kun i luftfartsindustrisegmentet , men også i andre segmenter, herunder byggeri.

Som nævnt ovenfor optager "konstruktion"-segmentet en betydelig del af PCM-markedet. De vigtigste anvendelsesområder for PCM er: forstærkning og fleksible forbindelser; spuns og hegn; sandwichpaneler, vindues- og dørprofiler; elementer af brokonstruktioner (fodgængerbroer, krydsninger, bærende elementer, hegnselementer, dæk, skråstagskabler); eksterne forstærkningssystemer.

Under hensyntagen til det presserende behov for storstilet konstruktion af nye og genopbygning af eksisterender, vil hovedopmærksomheden i denne artikel blive rettet mod sådanne anvendelsesområder for PCM som kompositforstærkning og elementer af brokonstruktioner.

I udlandet begyndte den udbredte introduktion af kompositarmering som et forstærkningsmateriale til bygning af betonkonstruktioner i 80'erne af det sidste århundrede, primært i konstruktionen af ​​broer og veje. I Sovjetunionen begyndte forsknings- og udviklingsarbejdet med udvikling og brug af kompositarmering i 50'erne af forrige århundrede. I 1963 blev et værksted til pilotproduktion af glasfiberarmering sat i drift i Polotsk, og i 1976 blev "Anbefalinger til beregning af strukturer med glasfiberarmering" udviklet på NIIZHB og ISiA. Således blev det videnskabelige og tekniske grundlag for produktion af kompositarmering skabt tilbage i Sovjetunionen. Kompositarmering baseret på kontinuerligt fiberfyldstof og en polymermatrix har en række væsentlige fordele sammenlignet med stålarmering (bl.a. anti-korrosionsbelægning), herunder lav densitet (4 gange lettere end stål), høj korrosionsbestandighed, lav termisk ledningsevne, dielektriske egenskaber og højere styrke. Lav tæthed og høj korrosions- og kemikaliebestandighed er særligt vigtige i konstruktionen af ​​transportinfrastruktur (veje, broer, overkørsler), kyst- og havnestrukturer.

I de seneste år har der i Rusland været en kraftig stigning i interessen for produktion af kompositarmering beregnet til forstærkning af betonbygningskonstruktioner. Glasfiber, kontinuerlig basaltfiber og kulfiber kan bruges som forstærkende fyldstof i forstærkning. Den mest almindelige metode til fremstilling af kompositglas eller basaltplastforstærkning er dieless pultrusion (nåletrusion, plaintrusion). Blandt de indenlandske producenter af glas- og basaltplastforstærkning er Biysk Fiberglass Plant LLC, Galen LLC, Moscow Plant LLC kompositmaterialer"og mange andre. Kulfiberarmering er produceret af Composite Holding Company. I tabel 1 og 2 viser karakteristika for indenlandsk og udenlandsk kompositarmering.

Tabel 1

Karakteristika for russisk kompositarmering

Karakteristisk
	glasfiber			kulfiber
	TU 2296-001-20994511-2006 (Biysk Fiberglass Plant LLC)	TU 5714-007-13101102-2009 (Galen LLC)	TU 5769-001-09102892-2012 (Moscow Composite Materials Plant LLC)	TU 1916-001-60513556-2010 (HC "Komposit")
Trækstyrke, MPa

Tabel 2

Karakteristika for fremmed kompositarmering

Karakteristisk	Karakteristiske værdier for kompositarmering
	glasfiber		kulfiber
	Glas V-stang HM (Pultrall)	Aslan 100 (Hughes	Aslan 200 (Hughes
Trækstyrke kl trækstyrke, MPa
Trækmodul af elasticitet, GPa
Forlængelse ved brud, %

Det kan ses, at russiske prøver af kompositforstærkning ikke er ringere i egenskaber end deres udenlandske analoger. Imidlertid er kompositarmering endnu ikke udbredt i byggepraksis i Den Russiske Føderation. En af grundene til dette er ifølge forfatterne den utilstrækkelige lovgivningsmæssige og tekniske ramme, der regulerer produktion og brug af kompositarmering. Selvom armeringsproducenter har udført betydeligt arbejde for at lette den hurtige oprettelse af GOST til kompositforstærkning, er udviklingen af ​​en række standarder og anbefalinger til designere og bygherrer påkrævet. Til sammenligning udgav Concrete Institute (ACI) i USA i 2012 den tredje udgave af en designmanual, der blev udgivet første gang i 1999, mens indenlandske anbefalinger til design af strukturer med glasfiberforstærkning blev udviklet i 1976. Derudover er en mere aktiv brug af kompositarmering hæmmet af den begrænsede erfaring med at arbejde med det hos både bygherrer, designere og arkitekter.

I øjeblikket kan to hovedtendenser i udviklingen af ​​teknologi til fremstilling af kompositarmering identificeres i udlandet: brugen af ​​to-lags forstærkning med en kompositkerne forstærket med kontinuerlige fibre og en ydre skal forstærket med hakket fiberfyldstof, og udvikling af teknologier til fremstilling af armering ved hjælp af en termoplastisk polymermatrix. Som et eksempel kan du overveje udviklingen af ​​Composite armeringsteknologier Inc. og Plasticomp LLC. Den første udvikling af University of Oregon er en hul kompositforstærkning og en metode til fremstilling deraf. Kompositforstærkning inkluderer en hul kerne bestående af en termohærdende harpiks forstærket med kontinuerlige fibre og et ydre lag - en skal bestående af harpiks forstærket med hakkede fibre. Den ydre skal er kemisk og fysisk bundet til kernen på et tidspunkt i en kontinuerlig proces. Forstærkningens ydre og indre diametre, deres forhold samt sammensætningen af ​​den ydre skal kan varieres inden for et ret bredt område, hvilket giver betydelige muligheder for at tilpasse produktet til en bred vifte af forbrugeres behov. Blandt fordelene ved en sådan kompositforstærkning er det værd at bemærke muligheden for at bruge hulrummet inde i kernen til at lægge elektriske eller fiberoptiske kabler og placere sensorer for strukturens tilstand, de kan også bruges til at levere kølevæske og dermed skabe et ikke-frysende brospænd. Tilstedeværelsen af ​​en hul kerne vil tillade, at forstærkningssektionerne forbindes med hinanden, hvilket også vil udvide anvendelsesmåderne. Det ydre lag, forstærket med hakket fiber, beskytter kernen mod mekanisk beskadigelse under transport og brug og forhindrer også indtrængning af fugt ind i forstærkningskernen.

Den anden udvikling af Plasticomp LLC er en teknologi til fremstilling af kompositarmering ved hjælp af en termoplastisk matrix. Behandle begynder med at lave en forblanding ved at skubbe et kontinuerligt fiberfyldstof ind i en højtryks-, højhastigheds termoplastisk bindemiddelsmeltestrøm. En roterende kniv placeret langs strømningsbanen skærer den fibrøse fyldstof-matrix-blanding i korte sektioner. Dernæst blander en skrueblander den hakkede fiber og den termoplastiske matrix til en smeltet forbindelse, der er egnet til yderligere ekstrudering. Den resulterende forbindelse føres ind i det T-formede ekstruderhoved, hvor det påføres et kontinuerligt forstærkende fyldstof, der er præimprægneret med en termoplastisk polymer (for eksempel ved hjælp af klassisk pultruderingsteknologi). Således opnås en kompositarmering baseret på en termoplastisk polymermatrix, bestående af en kerne forstærket med et kontinuerligt fiberfyldstof og en ydre skal også lavet af en termoplastisk matrix forstærket med hakket fiber. Fordelene ved et sådant system er den termoplastiske matrixs større modstandsdygtighed over for stød og dannelse af mikrorevner, evnen til at opvarme og give den nødvendige form til armeringsstangen, muligheden for at anvende genbrugte polymerråmaterialer og genanvende selve kompositarmeringen. . Derudover kan brugen af ​​genbrugsmaterialer til den termoplastiske matrix samt den potentielle fremskyndelse af produktfremstillingsprocessen (der kræves ingen harpikshærdningstid, som det er tilfældet med termoplast), gøre processen mere omkostningseffektiv end traditionelt anvendte komposit armeringsjern fremstillingsteknologier.

De vigtigste retninger for udvikling af indenlandsk produktion af kompositforstærkning er brugen af ​​kontinuerlig basaltfiber som et forstærkende fyldstof og modifikation af bindemiddelsammensætninger og teknologisk udstyr for at forbedre egenskaber og øge produktionsproduktiviteten.

På grund af deres lave tæthed og høje modstandsdygtighed over for negative miljøpåvirkninger kan PCM'er give betydelige fordele i forhold til materialer, der traditionelt anvendes til konstruktion af infrastruktur, herunder brokonstruktion. Broer, overkørsler, overkørsler er komplekse tekniske strukturer, der er underlagt høje krav til pålidelighed og holdbarhed. I Nordamerika og Europa arbejdes der aktivt med brugen af ​​PCM i brobyggeri. Broer med PCM-elementer er blevet bygget i mere end 15 år, og omfanget af konstruktion af sådanne broer er stigende. Broernes klasse ændrer sig også - fra de første forsøgsgående fodgængerbroer til vejbroer på op til 20 m lange. I udlandet er de vigtigste anvendelsesområder for PCM i brokonstruktion kompositarmering, brodæk og fodgængerbroer. Der arbejdes med udvikling og fremstilling af skråstagskabler af PCM samt præfabrikerede broer med elementer af bærende konstruktioner af PCM. Ifølge forfatteren af ​​værket er de mest lovende anvendelsesområder for PCM fodgængerbroer og brodæk. Det er værd at bemærke, at der i Den Russiske Føderation arbejdes aktivt med at udvikle teknologier til fremstilling og design af fodgængerkompositbroer, der er blevet bygget og fungerer med succes, mens udvikling, design og brug af brodæk er lavet af komposit- eller hybridmaterialer ved hjælp af PCM til biler og jernbanebroer der er mindre opmærksomhed.

Brodæk, der bruges i udlandet, er opdelt efter installationsmetoden: lagt på brostøtter eller på langsgående bjælker; og også efter struktur: flercellede (såsom bikagestrukturer) eller sandwichpaneler (kompositplader med skumkerne imellem dem). Ved fremstilling af dæk anvendes pultrudering og vikling (fremstilling af plader og rørformede/kasseformede strukturer mellem pladerne), og til fremstilling af sandwichpaneler anvendes RTM-teknologi. Glasfiber bruges som et kontinuerligt fibrøst forstærkende fyldstof, og polyester-, epoxy- og vinylesterharpikser bruges som polymermatrix. For at forbinde dækkets strukturelle elementer anvendes limning og/eller mekanisk fastgørelse. De vigtigste metoder til at fastgøre PCM-gulve både til støtteelementer og til hinanden er mekanisk metode(bruger normalt boltet forbindelse) og limning. Den traditionelt anvendte mekaniske fastgørelsesmetode er en pålidelig og gennemprøvet metode, men behovet for at lave huller til fastgørelse i gulvelementerne forværrer styrkeegenskaberne og øger strukturens følsomhed over for miljøfaktorer. Den klæbende fastgørelsesmetode er mere progressiv, da den giver en stærk og hurtig forbindelse uden at forstyrre materialets struktur (der er ingen grund til at lave huller til fastgørelseselementer), men der er en række ulemper, såsom vanskeligheden ved at mødes kravene til overfladeforberedelse og miljømæssige forhold ved limning under arbejde på byggepladsen, den nuværende mangel på metoder til pålidelig ikke-destruktiv kvalitetskontrol af limning på stedet - klæbebinding fungerer ikke godt med hensyn til "delaminering".

For at øge dæks pålidelighed og styrkeegenskaber, samt reducere deres omkostninger, arbejdes der på at skabe hybriddæk ved hjælp af beton eller armeret betonelementer. Derudover er det muligt at anvende forskellige teknologiske metoder. Således giver den metode, der er beskrevet i arbejdet med ekstern vikling af dækket, bestående af kasseformede profiler lavet af vikling og kompositplader opnået ved pultrudering, med forstærkende fyldstof mulighed for at øge bæreevne gulvbelægning og dens stivhed.

Ud over sådanne fordele ved PCM-terrasse som lav densitet, som gør det muligt at reducere belastningen på understøtningerne og reducere deres materialeforbrug, nem installation (kræver udstyr med lavere belastningskapacitet, enklere installationsteknologi) og høj korrosionsbestandighed, hvilket reducerer driften omkostninger, er der en række ulemper og problemer. Blandt ulemperne er de høje omkostninger ved kompositterrasse (i USA er prisen på PCM-terrasse 2 gange højere end prisen på en lignende terrasse gulvbelægning af armeret beton); vanskeligheder med at udvikle effektive panel-til-panel og panel-til-langsgående bjælkefastgørelsesstrukturer; mangel på omfattende designstandarder og retningslinjer; utilstrækkelig mængde data om styrkekarakteristika under den kombinerede påvirkning af mekaniske belastninger og miljøfaktorer. I denne henseende er arbejder, der er afsat til fastgørelsessystemer, udvikling af anbefalinger til design og drift af kompositdæk, metoder til at forudsige styrken, arten af ​​ødelæggelse og udmattelseslevetid for PCM-terrasser relevante. Arbejdet med brugen af ​​"smarte" kompositter, integrationen af ​​sensorer til en strukturs stress-belastningstilstand i dens sammensatte elementer og brugen af ​​moderne systemer til diagnosticering af en strukturs tilstand fortjener også betydelig opmærksomhed.

Afslutningsvis skal det bemærkes, at der er et halt bag USA, en række europæiske lande og Kina på en række måder:

Inden for udvikling af regulatorisk og teknisk dokumentation til produktion og brug af kompositarmering og brodæk lavet af PCM;

Inden for fremstillingsteknologier til PCM-produkter til byggeformål.

Der er akkumuleret væsentligt mindre erfaring med brugen af ​​PCM i bygningskonstruktioner og driften af ​​sådanne konstruktioner. Der er stort set ingen indenlandske udstyrsproducenter. Den stigende interesse for brugen af ​​PCM i byggeriet, en række offentlige tiltag til at stimulere markedet for kompositmaterialer samt kompositproducenternes indsats for at forbedre de lovgivningsmæssige og tekniske rammer skaber imidlertid gunstige forhold at intensivere arbejdet med udvikling og anvendelse af konkurrencedygtige indenlandsk producerede PCM-produkter i byggebranchen.

LITTERATUR

1. Kablov E.N. Strategiske retninger for udvikling af materialer og teknologier til deres forarbejdning i perioden indtil 2030 //Luftfartsmaterialer og -teknologier. 2012. Nej. S. s. 7–17.
2. Grashchenkov D.V., Chursova L.V. Udviklingsstrategi for kompositorisk og funktionelle materialer//Luftfartsmaterialer og -teknologier. 2012. Nej. S. s. 231–242.
3. Anbefalinger til beregning af konstruktioner med glasfiberarmering (R-16-78) /NIIZhB og ISiA. M. 1976. 21 s.
4. Lugovoy A.N., Savin V.F. Om standardisering af tilgange til vurdering af egenskaberne ved stænger fremstillet af fibrøse polymerkompositmaterialer // Stroyprofil. 2011. Nr. 4. s. 30–32.
5. GOST 31938–2012 Komposit polymerforstærkning til forstærkning af betonkonstruktioner. Generelle tekniske betingelser.
6. Malnati P. En skjult revolution: FRP armeringsjern vinder styrke // Composites Technology 2011. Nr. 12. R. 25-29.
7. Hul armeringsjernskonstruktion, tilhørende komponenter og fremstillingsapparatur og -metodik WO 2012/039872; publ. 29/05/2012.
8. Indretning og fremgangsmåde til forbedret forstærkningselement med kontinuerligt midterkerneelement med langfiberforstærket termoplastisk indpakning WO 2009/032980; publ. 05/12/2009.
9. Chursova L.V., Kim A.M., Panina N.N., Shvetsov E.P. Nanomodificeret epoxybindemiddel til byggebranchen //Luftfartsmaterialer og -teknologier. 2013. Nr. 1. s. 40–47.
10. Keller T. Materialetilpasset brug af FRP-kompositter i bro- og bygningskonstruktion /I: CIAS internationalt seminar. 2007. S. 319–333.
11. Zhou A., Lesko J. State of the Art i FRP-brodæk /I: FRP-kompositter: materialer, design og konstruktion. Bristol. 2006. (Elektronisk ressource).
12. Peng Feng, Lieping Ye Opførsel af ny generation af FRP-brodæk med udvendig filamentviklet forstærkning /I: Tredje internationale konference om FRP-kompositter i anlægsteknik (CICE 2006). Miami. 2006. S. 139–142.
13. Wu Z.S., Wang X. Undersøgelse på en skråstagsbro i tusind meter skala med fiberkompositkabler /In: Fourth International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE 2008). Zürich. 2008. S. 1-6.
14. Chin-Sheng Kao, Chang-Huan Kou, Xu Xie Statisk ustabilitetsanalyse af langspændende kabelstagsbroer med kulfiberkompositkabel under vindbelastning // Tamkang Journal of Science and Engineering. 2006. V. 9. Nr. 2. S. 89–95.
15. Bannon D.J., Dagher H.J., Lopez-Anido R.A. Opførsel af oppustelige, rigidificerede kompositbuebroer /In: Composites & Polycon-2009. American Composites Manufacturers Association. Tampa. 2009. R. 1-6.
16. Hurtigt deployerbart letvægts belastningsbestandigt buesystem: pat. 20060174549A1 US; publ. 08/10/2006.
17. Ushakov A.E., Klenin Yu.G., Sorina T.G., Khairetdinov A.Kh., Safonov A.A. Brostrukturer lavet af kompositter // Kompositter og nanostrukturer. 2009. Nr. 3. s. 25–37.
18. Kayler K. Den største kompositbro, der nogensinde er bygget i verden //JEC Composites Magazine. 2012. Nr. 77. S. 29–32.
19. Drissi-Habti M. Smart Composites for Durable Infrastructures – Importance of Structural Helth monitoring /I: 5. internationale konference om FRP Composites. Beising. 2010. R. 264–267.
20. Kablov E.N., Sivakov D.V., Gulyaev I.N., Sorokin K.V., Dianov E.M., Vasilyev S.A., Medvedkov O.I. Anvendelse af optisk fiber som belastningssensorer i polymerkompositmaterialer // Alle materialer. Encyklopædisk opslagsbog. 2010. Nr. 3. s. 10–15.
21. Sivakov D.V., Gulyaev I.N., Sorokin K.V., Fedotov M.Yu., Goncharov V.A. Funktioner ved skabelsen af ​​polymerkompositmaterialer med et integreret aktivt elektromekanisk aktuatorsystem baseret på piezoelektrik //Luftfartsmaterialer og -teknologier. 2011. Nr. 1. s. 31–34.

Du kan skrive en kommentar til artiklen. For at gøre dette skal du registrere dig på siden.

Anvendelsesområdet for kompositter og volumener vokser konstant, og fortrænger brugen af ​​traditionelle metalbyggematerialer, såsom armering, murværksarmeringsnet, fleksible forbindelser, profiler

Hvad er det kompositmateriale?

Kompositmaterialer omfatter materialer fremstillet af flere komponenter (naturlige eller kunstige), der adskiller sig i deres egenskaber, og når de kombineres, opnås en synergistisk effekt. Som et resultat er sådanne materialer overlegne i forhold til konventionelle i flere henseender: styrke, holdbarhed, modstandsdygtighed over for aggressive miljøer, vægt, termisk ledningsevne og omkostninger.

Bruger kompositmaterialer under byggeriet vil du altid vinde!

Konstruktionen af ​​moderne bygninger og strukturer involverer brug af de mest effektive materialer, så kompositter baseret på glasfiber, basalt-plast og kulfiber bliver stadig mere efterspurgte. Der er en række årsager til dette:

• — Høj styrke af produkter fremstillet af kompositter, ikke ringere end, og i en række parametre bedre end lignende metal. Sammensatte produkter har høj træk-, tryk-, forskydnings- og vridningsstyrke.
• — Med samme styrke er produkter fremstillet af kompositmaterialer flere gange lettere (sammenlignet med metal). Dette reducerer transportomkostningerne betydeligt, reducerer installationens kompleksitet og belastningen på fundamentet af bygninger.
• — Kompositmaterialer fungerer lige godt både indendørs og udendørs. Hverken direkte sollys, nedbør eller pludselige temperaturændringer har en negativ effekt på moderne kompositstrukturer. Som følge heraf kan sammensatte bjælker også anvendes til konstruktion af konstruktioner, der er åbne mod det ydre miljø uden særlig behandling.
• - Når man arbejder i aggressive miljøer ah kompositmaterialer ændrer ikke deres egenskaber under påvirkning af de mest aktive kemiske reagenser. Glasfiber profil anvendes til opførelse af et lager, hvori syrer eller baser opbevares, forbliver i samme form og vil have samme egenskaber som før lokalerne blev taget i brug. Komposit forstærkning i beton med frostvæsketilsætningsstoffer vil ikke undergå accelereret korrosion.
• — Kompositmaterialer er ikke magnetiske og ledende elektrisk strøm, som forhindrer forekomsten af ​​elektrokemisk korrosion i bygninger med udskiftning af metalbeslag med komposit, reduceres afskærmningseffekten af ​​"Faraday-buret".
• — Sammensatte elementer i bygningskonstruktionen danner ikke kuldebroer og øger derved den samlede termiske modstand.

I dag er Ruslands BNP 3,3 % af verdens BNP. Samtidig er niveauet for produktion og forbrug af kompositmaterialer i Rusland mindre end 1% af verdensniveau. Kompositmaterialer er fremtidens materiale, og den strategiske opgave for den russiske økonomi er at sikre et gennembrud på dette område.

I vores netbutik kan du køb med levering i Moskva bredt udvalg produkter fremstillet af kompositmaterialer (komposit plastarmering, komposit konstruktionsnet, vejkomposit net, komposit geonet, komposit fleksible forbindelser, komposit konstruktionsforbindelser, komposit profil), fra de bedste indenlandske producenter, som vi har etableret gode partnerskaber med og for kvaliteten af hvis produkter vi er sikre på.

Kompositmaterialer har fremragende egenskaber; kompositmaterialer er fremtidens materialer. Sådanne ord hører vi ofte i radio og fjernsyn, men vi hører dem i forbindelse med brugen af ​​kompositter i teknologien. Bruges disse vidunderlige materialer i byggeriet og især i opførelsen af ​​private landhuse?

Kompositmaterialer er materialer, der består af to hovedkomponenter, hvoraf den første normalt er et fibrøst materiale, der giver produktet styrke og et bindemateriale - en matrix. Typisk er alle faste kunstige materialer opdelt i konglomerater og kompositmaterialer. Konglomerater er en mekanisk blanding af komponenter, og hele produktets egenskaber afhænger af egenskaberne af den mindst holdbare komponent. De dele, der udgør rækken af ​​kompositmaterialer i produktet, fungerer ikke hver for sig, men sammen, hvilket giver kompositterne nye egenskaber. Eksempler på kompositmaterialer er asbestcement, glasfiber og kulfiberforstærket plast og materialer baseret på træfibre. Og de vigtigste egenskaber ved kompositmaterialer, der adskiller dem fra andre, er høj styrke med lav vægt.

Egenskaber som høj styrke og lav vægt bestemmer anvendelsesområdet for kompositter - dette er teknologi (især fly- og bilindustrien). Naturligvis sådan interessante egenskaber kompositmaterialer tiltrækker også bygherrers opmærksomhed. Er det muligt at bruge dem til at bygge huse? Det viser sig, at disse materialer har været brugt i byggeriet i lang tid, både i opførelsen af ​​moderne bygninger med flere etager og i opførelsen af ​​almindelige landhuse.

Fiberkompositter omfatter glasfiber, spånplader (spånplader) og fiberplader (fiberplader) samt mange andre plader, plader og rulle materialer. Som nævnt ovenfor omfatter et polymerfiberkompositmateriale to hovedkomponenter: forstærkende fibre (eller stof) og et bindemiddel (matrix) - polymer eller gummi. Kombinationen af ​​sådanne uens komponenter i et materiale - fiber (glas, asbest, træ osv.) og polymer skaber et letvægtsmateriale med høj trækstyrke og bøjningsstyrke.

Det mest kendte og udbredte kompositmateriale i byggeriet er. Dette er kunstig cement stenmateriale, forstærket med asbestfiber. Cement sten har høj trykstyrke og dårlig modstandsdygtighed over for trækbelastninger. Indførelsen af ​​asbest øger materialets mekaniske egenskaber betydeligt, som et resultat af materialet får sådanne kvaliteter som høj trækstyrke, brandmodstand, holdbarhed, lav termisk og elektrisk ledningsevne. Asbestcementprodukter er: profilplader til tage (skifer) og vægbeklædning, vandforsyning, kloak og ventilationsrør.

En anden type komposit, som er et kunstigt stenvægsmateriale, er fiberarmeret beton. Fiberarmeret beton har øget modstand mod revner, trækstyrke, slagstyrke og slidstyrke. Forskellige metalliske og ikke-metalliske fibre bruges til at forstærke beton. Anvendes som fibre tynd ledning, basalt og asbestfibre. Dette materiale er lettere end armeret beton, hvilket gør installation af konstruktioner på byggepladsen lettere.

Systemer med ekstern forstærkning med kulstofbånd til genopbygning af enhver ingeniørstruktur vinder popularitet i Rusland. Takket være din unikke egenskaber de er uundværlige ved reparation af faldefærdige boliger. Og blandt de lovende udviklinger for nybyggeri: kulfiberarmering og fiberarmeret beton.

Eksterne kulfiberarmeringssystemer er designet til at reparere og styrke bærende strukturer i bygninger for at eliminere konsekvenserne af betonødelæggelse og korrosion af armering som følge af langvarig eksponering for naturlige faktorer og aggressive miljøer under driften af ​​strukturer.

På konstruktions- og driftsstadiet giver det eksterne forstærkningssystem dig mulighed for at løse følgende problemer: eliminere fejl i design eller udførelse af arbejde, øge konstruktionernes bæreevne med stigende designbelastninger og også eliminere konsekvenserne af skader på bærende konstruktioner, der er opstået under drift.

Eksterne forstærkningssystemer er ekstremt nemme at bruge. Teknologien involverer limning af højstyrkematerialer på overfladen af ​​den forstærkede struktur ved hjælp af epoxyforbindelser. Fordelene ved at bruge det eksterne forstærkningssystem er indlysende. Dette er primært en reduktion i tid og arbejdsomkostninger. Ved forstærkning af udvendig forstærkning med systemet kræves der intet ekstra omfangsrigt udstyr. Arbejdet kan udføres uden at standse driften af ​​bygninger og konstruktioner.

Til nybyggeri af boligbyggerier er et af de mest lovende kulfiberkompositprodukter kulfiberkompositarmeringsjern. De vigtigste anvendelsesområder for kulfiberforstærkning i nybyggeri: yderst kritiske strukturer, der kræver unikke materialeegenskaber; strukturer, der opererer i meget aggressive miljøer; højstyrkeelementer i komplekse designskemaer og løsninger. Kulfiberarmering bruges også til reparation og ombygning af armeret beton og stenkonstruktioner som udvendig forstærkning. Materialefordele: brandmodstand, varmebestandighed, kemisk modstand, strålingsbestandighed, slagstyrke osv.

Den vigtigste retning i byggeriet er at reducere energiintensiteten, arbejdsintensiteten og materialeintensiteten i fremstillingsprodukter og strukturer og forbedre deres kvalitet og pålidelighed. En af de mulige løsninger på dette problem er brugen af ​​kompositmaterialer, hvis fordel er evnen til at skabe elementer fra dem med parametre, der bedst passer til strukturernes art og driftsbetingelser.