- Материали за производство
- Технология на производството на композитна армировка
- Сравнение на качествените характеристики
- Използването на композитна армировка
- Основните нюанси на продуктите
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Композитните фитинги (пластмаса) през последните години често се конкурират с конвенционалната стомана. Това се дължи на редица негови заслуги. Но този материал има своите недостатъци и особености на неговото приложение. Често рекламата се намесва в обективната оценка на двете, а днес в статията ще бъдат представени характеристиките на този материал, неговите видове и области на приложение.
Материали за производство
Понастоящем пазарът на композитни армировки е представен от три вида:
- фибростъкло ;
- базалтова пластмаса;
- въглеродни влакна .
Фитинги от фибростъкло
Първият тип армировка е от стъклопласт. Тази технология се появи в СССР преди около 50 години. Тогава печатната схема в радиоелектрониката започва да набира скорост и текстолитът започва да се използва като материал за плоскостите, когато основата е тъканта, а смолата се използва като свързващ материал. По-късно вместо обичайните тъкани се използва фибростъкло, което разширява използването на фибростъкло.
Той зае мястото си в авиационната индустрия, производството на мебели и домакински стоки, а понякога дори и във военната промишленост. Постепенно тя започва да се използва в строителството, а фибростъкло става отлична възможност за фундаментни фундаменти, работещи в агресивни условия, например във вода.
Материали за стъклопласти са стъкло и епоксидна смола.
Базалтова пластмаса в строителството
Този материал не съдържа фибростъкло, а базалт. Технологията на нейното производство е по-проста от стъклото, защото за производството на стъкло се изискват няколко вида суровини, а за базалтовата пластмаса - само базалт.
В сравнение с предишния композит, базалтопластиката има по-висок модул на еластичност и якост на опън, има по-ниска топлопроводимост, но малко по-голяма тежест.
Въглеродни влакна от въглеродни влакна
Изработен е от въглеродни влакна и същата смола, но този материал е скъп. Това се дължи на технологията на производство на въглеродни влакна - основата на такива материали. Технологичният процес изисква точно спазване на параметрите за температура и време за обработка, тъй като суровините за тях са органични влакна.
CFRPs се използват активно в автомобилостроенето, спортните стоки, самолетите и корабостроенето, науката.
Армировката от въглеродни влакна е по-здрава от фибростъкло и има по-голям модул на еластичност, но не и без недостатъци. Така че, крехкостта на този материал е голяма, което не позволява да се използва в дълги, напрегнати структури като подови плочи.
Технология на производството на композитна армировка
Има три начина за производство на армирани пръти от композит. Те имат английски имена, които отразяват същността на технологията.
Нидлтрусия е усукване на отделни влакна в едно, едновременно импрегнирано и оплетено. Позволява да се намалят разходите за процеса поради високата скорост на такива технологични линии. Даващата характеристика за облекчаване на армировката се постига чрез навиване на нишки с периодичен профил. Колкото по-дебела е армировката, толкова по-голям е броят на използваните нишки. Така, клонките до 10 мм в напречно сечение са обвити с една нишка, от 10 до 18 с две, и по-горе с четири. Продуктите, изработени по този метод, имат добра адхезия към бетона поради неговото облекчение - и това е въпреки факта, че композитните материали имат нисък коефициент на сцепление.
Методът на плутрузия се състои в предварително формоване на главния прът и последващото му навиване спирално в две посоки.
Най-старият метод за производство на композитна армировка е пултрузия . Тя е изработена от формовани, импрегнирани и вече закалени влакна чрез система от дюзи, които при температурата на полимеризацията на пластмасата най-накрая придават на армировката желаната форма и я издърпват. Този метод се отличава с по-ниска производителност и по-висока себестойност.
Сравнение на качествените характеристики
За да сравните различни видове композитни материали, както и да ги сравните със стомана, можете да използвате следната таблица.
| стъклопласт | базалт | въглеродни влакна | стомана | |
| Якост на опън, МРа | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Относително удължение, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Еластичен модул, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Топлинна проводимост | 0.35 | 0.3 | 1 | 46 |
| Максимална работна температура, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
В допълнение, композитната армировка притежава такова свойство като крехкост, което го отличава от стоманата за по-лошо. Поради това, а също и поради нестабилността си при високи температури, той не се използва в структури, които изпитват силни натоварвания на огъване и в места, които са изложени на риск от пожар .
Материални предимства
Композитните фитинги имат няколко предимства пред стандартната стомана. Те включват:
- Повишена якост на опън . Тя може да бъде няколко пъти по-висока от тази на стомана.
- Устойчивост на корозия . Пластмасовите фитинги не ръждясват.
- Нисък коефициент на топлопреминаване. За разлика от метала, пластмасата не създава студени мостове .
- Пластмасовите фитинги не работят като антена - защото е диелектрик и диамагнетик. Следователно вероятността от радиосмущения в сгради с такава армировка е нула.
- Ниско специфично тегло . Стоманената армировка е няколко пъти по-тежка.
- Температурният коефициент на разширение е същият като този на бетона, така че образуването на пукнатини по тази причина е изключено.
Недостатъците на композитните материали
Предимствата на композитните материали често не могат да бъдат напълно разкрити поради недостатъците, които се проявяват в някои приложения. Това е преди всичко:
- Нисък модул на еластичност . Пластмасовата армировка не е твърда, нейната еластична деформация е в ниски граници (т.е. способността да се върне към първоначалната си форма след спиране на товара е по-ниска).
- Нестабилност . Когато се прилагат сили на огъване, такава армировка не се огъва, а се счупва. В тази връзка е невъзможно да се огъне без отопление.
- Устойчив на ниска температура . Фибростъкло, когато достигне 150 градуса, губи положителните си свойства, а при 300 просто се срива, като освобождава токсични вещества. Въглеродните пластмаси имат по-високи работни и ограничаващи температури, тъй като самите пътища и полимери са по-скъпи при тяхното производство, но тяхната крехкост е по-висока от тази на другите видове. Стомана може да работи до 600-750 градуса, преди да започне да се омекотява и стопява.
Използването на композитна армировка
Композитните продукти са се доказали много добре, когато статичните натоварвания са комбинирани с агресивна среда - например в хидравлични конструкции. Понякога такова укрепване се използва само по себе си, понякога със стомана, което помага да се използват предимствата на двата вида и да се компенсират недостатъците на другите.
Пластмасовите изделия под формата на решетки активно заместват стоманата в тухлена зидария с облицовка, където е предвидена въздушна междина. Стоманената мрежа постепенно корозира, а понякога води и до катастрофални последици (част от облицовката може да падне). Композитът няма подобен недостатък.
Еквивалентна подмяна
Ако разгледаме таблицата в предишната глава и техническите характеристики на конкретни продукти, въпросът за еквивалентността се решава в зависимост от условията, при които ще се използва структурата на стоманобетон.
Да, наистина, за якост на опън, стоманена армировка в напречно сечение от 12 mm може да бъде заменена с фибростъкло 8 mm, а стомана 18 - със стъклопласт 14. Но всичко това е от значение, когато тази армировка е необходима единствено, за да се запази конструкцията от пълзене под товар. Казано по-просто, можете да правите основи на ленти и плочи.
Но в ситуации, в които има отклонение, това правило не работи. Така че, за производството на прегради или плочи, необходими за увеличаване на броя на прътите 4 пъти - защото модулът на еластичност на композита е толкова много пъти по-малко. При усилване на товара в средата на композитно-подсилената плоча, тя няма да се спука, но сега тя ще се огъне повече, а резултатът може да бъде капка бетон по главата.
Ниската граница на еластичност предотвратява използването на композитни материали за армиране на бетонни колони. Якостта на натиск на бетона е достатъчно висока, но при повишени натоварвания на единица малка площ, особено ако те са неравномерни, модулът на еластичност може да има реална стойност в устойчивост на счупване.
Понастоящем използването на полимерна армировка се регулира от СНиП 5201-2003 и са направени промени под формата на корекционни коефициенти за изчисляване на такова армиране в различни работни условия (Приложение L от 2012 г.).
Основните нюанси на продуктите
През последните години броят на фирмите, произвеждащи композитна армировка (особено фибростъкло) се е увеличил многократно, но качеството на техните продукти оставя много да се желае. Ето няколко начина за разпознаване на брака:
- Обърнете внимание на цвета на продуктите. Качествените фитинги в една и съща партида винаги са с един и същи цвят. Ако това не е така, това означава, че температурата е нарушена по време на производството.
- Пукнатини и разслояване не трябва да бъдат. Лесно се виждат при рязането.
- Прекъсванията на влакното намаляват посочените характеристики. Те също се виждат с просто око.
- Неравен профил (навивка). Най-вероятно производството е използвало старо оборудване, където непрекъснатостта е нарушена.
Сега изискванията за композитни материали ще бъдат затегнати. Валцуваната стомана става все по-скъпа, а пластмасовите фитинги имат всички шансове да принудят стомана от доста голям пазарен сегмент. Несъмнено не много добросъвестни производители използват това, така че трябва да бъдете нащрек.