Преимущества композитной арматуры

Стеклопластиковая арматура – недостатки и преимущества

Стеклопластиковая арматура, которая появилась на строительном рынке относительно недавно, имеет как достоинства, так и недостатки, о которых обязательно должен быть осведомлен потребитель. Несмотря на заверения производителей в том, что данная продукция является полноценной заменой металлической арматуры, не во всех ситуациях ее применение можно считать обоснованным.

Каркас монолитной плиты из композитной арматуры

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Так называемая композитная арматура – это стержень из стеклопластика, вокруг которого намотана углепластиковая нить, служащая не только для усиления конструкции такого изделия, но и для обеспечения его надежного сцепления с бетонным раствором. У арматуры данного типа есть как плюсы, так и минусы, и к ее использованию следует подходить очень взвешенно.

Элементами для фиксации углепластиковых арматурных прутков между собой служат пластиковые хомуты. Удобно, что для соединения элементов такой арматуры не требуется использование сварки, что, несомненно, является большим плюсом.

Скрепление стеклопластиковой арматуры с помощью фиксаторов и хомутов

Оценивая целесообразность использования стеклопластиковой арматуры, необходимо рассмотреть все плюсы и минусы ее применения в отдельных ситуациях. Такой подход позволит обеспечить высокую эффективность этого материала как средства укрепления строительных конструкций различного назначения.

Если не учитывать характеристики стеклопластиковой арматуры и не сопоставлять их с параметрами аналогичных изделий, изготовленных из металла, можно нанести серьезный вред будущей строительной конструкции или элементам отделки. Именно поэтому прежде чем приступать к выбору элементов для армирования конструкций из бетона, следует разобраться, в каких случаях применение тех или иных изделий является более целесообразным.

Физико-механические свойства композитной арматуры различных типов

Основные преимущества

Среди преимуществ, которыми отличается углепластиковая арматура, стоит выделить следующие.

• Важным преимуществом стеклопластиковой арматуры является ее небольшой удельный вес, что дает возможность использовать ее для армирования легких конструкций из ячеистого бетона и некоторых других строительных материалов. Это позволяет значительно снизить вес конструкций, которые армируются с ее помощью. Между тем вес обычной бетонной конструкции при использовании стеклопластиковой арматуры снизится незначительно, так как сам строительный материал обладает внушительной массой.
• Низкая теплопроводность также относится к преимуществам стеклопластиковой арматуры. При использовании такой арматуры в бетонных конструкциях не образуется мостиков холода (чего нельзя сказать об армирующих элементах из металла), что значительно улучшает их теплоизоляционные параметры.
• Высокая гибкость стеклопластиковой арматуры позволяет отгружать ее заказчику в бухтах, а не нарезанной отдельными прутками. Благодаря компактной форме упаковки транспортировать такую арматуру значительно проще, для чего можно использовать багажник любого легкового автомобиля, а это серьезно сокращает расходы на доставку материала к месту выполнения строительных работ. Использование армирующих элементов, которые отгружаются не нарезанными прутками, а в бухтах, позволяет также снизить расходы материала за счет уменьшения количества нахлестов. Это положительным образом сказывается как на прочностных характеристиках будущей бетонной конструкции, так и на ее стоимости, что особенно важно при выполнении строительных работ.
• Достаточно спорным считается такое преимущество стеклопластиковой арматуры, как ее долговечность внутри бетонной конструкции. Арматура из металла, находясь в изолированном состоянии, также не подвергается негативному влиянию внешних факторов, что обеспечивает долговечность ее использования.
• Углепластиковая арматура – это диэлектрический материал, что является преимуществом изделий из данного материала. Проводящая электрический ток металлическая арматура больше подвержена коррозии, что негативным образом сказывается на ее долговечности.
• По сравнению с армирующими элементами из металла, стеклопластиковые изделия не подвержены воздействию химически активных сред. Такое преимущество стеклопластиковой арматуры особенно актуально в случаях возведения строений в зимнее время, когда в бетон добавляются различные солевые растворы, ускоряющие процесс застывания.
• Являясь диэлектриком, углепластиковая арматура не создает радиопомех внутри здания, в отличие от металлических прутков. Такое преимущество важно тогда, когда в бетонной конструкции имеется много армирующих элементов. В противном случае использование композитной арматуры не станет минусом, но будет не столь актуально.

Главные достоинства композитной арматуры

Имеются у стеклопластиковой арматуры и недостатки, о которых также следует знать ее потенциальным потребителям.

Главные недостатки

Недостатки стеклопластиковой арматуры связаны со следующими ее характеристиками.

• К минусам стеклопластиковой арматуры относится, в частности, то, что она не выдерживает воздействия высоких температур. В то же время сложно представить ситуацию, когда арматурный каркас, находящийся внутри бетона, может быть нагрет до температуры 200 градусов.
• Достаточно высокая стоимость – это условный недостаток, если учитывать тот факт, что для армирования бетонных конструкций можно использовать стеклопластиковую арматуру меньшего диаметра в сравнении с изделиями из металла.
• Арматура из углепластика плохо гнется. Этот недостаток ограничивает ее использование при создании укрепляющих каркасов для бетонных конструкций. Между тем выполнить гнутые участки арматурного каркаса можно и из стальных элементов, а затем нарастить их при помощи стеклопластиковых прутков.
• Арматура, изготовленная из стеклопластика, плохо выдерживает нагрузки на излом, что очень критично для бетонных конструкций. Соответственно, их усиливающий каркас должен успешно выдерживать такие нагрузки, чем не может похвастаться арматура, выполненная из композитных материалов.
• В отличие от металлического арматурного каркаса, стеклопластиковые изделия обладают меньшей жесткостью. Из-за этого недостатка они плохо переносят вибрационные нагрузки, возникающие при их заливке с помощью автомобильного миксера. При использовании такой техники арматурный каркас подвергается значительным механическим нагрузкам, которые могут вызвать его поломку и нарушение пространственного положения его элементов, поэтому к жесткости подобных бетонных конструкций предъявляются достаточно высокие требования.

Разрыв арматуры в следствии недостаточного связующего в структуре стержня

Рассматривая преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры, сложно сказать, насколько она лучше или хуже изготовленной из металла. В любом случае к выбору этого материала следует подходить очень обоснованно, используя его для решения тех задач, для которых он действительно предназначен.

Сферы применения стеклопластиковой арматуры

Арматура, изготовленная из композитных материалов, правила укладки которой несложно изучить по соответствующим видео, используется и в капитальном, и в частном строительстве. Поскольку капитальное строительство осуществляется силами квалифицированных специалистов, которые хорошо знакомы с нюансами и недостатками применения тех или иных строительных материалов, остановимся на особенностях использования такого материала при возведении частных малоэтажных строений.

Сферы использования композитной арматуры

• Арматура, изготовленная из композитных материалов, успешно используется для укрепления фундаментных конструкций следующих типов: ленточных, высота которых больше, чем глубина промерзания почвы, и плитных. Применение арматуры из углепластика для укрепления фундаментов целесообразно лишь в тех случаях, когда строение возводится на хорошем грунте, где бетонные основания не будут подвергаться нагрузкам на излом, которые стеклопластиковые элементы могут просто не выдержать.
• При помощи стеклопластиковой арматуры укрепляют стены, кладка которых выполняется из кирпича, газосиликатных и других блоков. Следует отметить, что в качестве связующего элемента стен композитная арматура очень популярна среди частных застройщиков, которые используют ее не только для укрепления кладки несущих конструкций, но и для обеспечения их связки с облицовочными перегородками.
• Этот материал активно используется и для связки элементов многослойных панелей. Структура последних включает в себя слой утеплителя и бетонные элементы, которые и связываются между собой при помощи стеклопластиковой арматуры.
• Благодаря тому, что арматура рассматриваемого типа лишена такого недостатка, как подверженность коррозии, ее часто используют для укрепления различных гидротехнических сооружений (к примеру, плотин и бассейнов).
• В тех случаях, когда необходимо эффективно увеличить жесткость клееных деревянных балок, их также укрепляют при помощи стеклопластиковой арматуры.
• Используется этот материал и в дорожном строительстве: с его помощью укрепляют слой асфальтового полотна, который подвергается повышенным нагрузкам в процессе своей эксплуатации.

Резюмируя все вышесказанное, следует отметить, что применять стеклопластиковую арматуру можно достаточно эффективно, если учитывать ее недостатки и связанные с ними ограничения, которые оговариваются производителем.

Способна ли арматура из стеклопластика заменить аналоги из металла

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из композитных материалов, является достаточно новым материалом на строительном рынке, уже можно найти множество рекомендаций (и даже видео) по ее применению. Учитывая данные рекомендации, можно сделать вывод о том, что применять стеклопластиковую арматуру лучше всего для укрепления стен, возводимых из кирпича и строительных блоков, а также для связи несущих стен с межкомнатными перегородками.

Усиление стен из газосиликатных блоков 4-миллиметровой композитной арматурой

Преимуществами использования такой арматуры является то, что она не подвержена коррозии, а также что она не создает мостиков холода, как это происходит с армирующими прутками из металла. Использование такой арматуры для укрепления фундаментных конструкций обосновано в тех случаях, когда возводится не слишком тяжелая постройка и строительство осуществляется на грунте, отличающемся высокой устойчивостью.

В любом случае успешность использования этого нового строительного материала пока не подтверждена длительной практикой, поэтому, применяя его, любой застройщик действует на свой страх и риск. Специалисты, имеющие большой опыт в строительстве, рекомендуют для конструкций, к которым предъявляются высокие требования по надежности, устойчивости и долговечности, использовать все же армирующие каркасы, изготовленные из традиционных металлических элементов.

Оценка статьи:

Загрузка...

Поделиться с друзьями:

Достоинства и недостатки композитной арматуры

Неметаллическая композитная арматура представляет собой армирующее средство в виде стержней из стекловолокна, имеющих ребристую поверхность. В профиле такая арматура имеет спиралевидную форму, а ее диаметр может составлять от 4 до 18 миллиметров. Длина этого строительного материала может достигать 12 метров.

Внешний вид полимерных стержней.

Основные достоинства и недостатки полимерных армирующих прутов

Стеклопластиковая арматура перед массовым внедрением на рынок прошла множество серьезных испытаний. В итоге подобные исследования установили, что этот строительный материал отличается рядом преимуществ таких, как:

• Малая масса, которая в 9 раз ниже массы классической металлической арматуры;
• Высокая стойкость к коррозии и воздействию кислот;
• Отличные показатели с точки зрения энергоэффективности;
• Экономичность в доставке;
• Инертность к электромагнитному и радиовоздействию;
• Стеклопластиковая арматура относится к диэлектрикам.

Безусловно, помимо преимуществ, данный строительный материал обладает определенными недостатками. Такие недостатки нельзя отнести к критическим, но их важно учитывать при возведении тех или иных видов зданий.

Недостатки композитной арматуры:

• Низкие показатели упругости;
• Невысокие параметры термостойкости.

При этом такие недостатки материала никак не отражаются на его использовании при строительстве дорог и фундаментов зданий.

Использование этой технологии при строительстве фундамента (преимущества, недостатки, способ применения)

В процессе закладки фундамента композитная арматура применяется аналогично металлической. Из этого материала на первом этапе собирается каркас будущего фундамента, который в последствие стягивается специальными стяжками.

Сами производители стеклопластиковой арматуры не накладывают никаких ограничений по ее использованию для определенных видов фундаментов. Иначе говоря, такой материал может свободно использоваться для строительства любых малоэтажных построек.

По минимальным подсчетам срок службы таких полимерных элементов составляет минимум 80 лет. Нельзя не отметить, что этот строительный материал стоит немного дороже привычных металлических прутов при этом определенные средства можно сэкономить при его доставке, за счет намного меньшего веса.

Существуют различные методы и условия строительства. Если место строительства предполагает постоянное пребывание металлических частей в условиях агрессивной для них среды есть смысл применять композитную арматуру.

При правильном подборе пластиковой арматуры, она обеспечит аналогичную прочность, что и металлическая.

Стержни перед заливкой бетона.

Основные сферы использования

Существует две основные формы выпуска композитной арматуры:

• Гладкие пластиковые пруты, дополненные стеклянной спиралью для повышения качества фиксации;
• Арматура привычной формы, повторяющая структуру металлической.

Большинство специалистов советуют отдавать предпочтение второму типу.

Основной сферой применения стеклопластиковой арматуры является возведение фундаментов для малоэтажных зданий. При возведении фундамента в каждом индивидуальном случае используется арматура конкретного диаметра.

Кроме того, такой материал часто используется для связывания кирпичной кладки. В этом случае можно избежать появления мостиков холода, что повышает общую эффективность здания.

Мнение строителей

Сейчас наблюдается устойчивая тенденция популяризации среди строителей и крупных застройщиков композитной арматуры. В большинстве случаев можно встретить положительные мнения об этом материале. Специалисты отмечают, что такие стержни фактически безотходны при проведении строительных работ. Также немаловажным фактором является простота их применения.

Большинство экспертов сходятся во мнение, что в определенных строительных сферах такой материал имеет существенные преимущества перед металлическими армирующими стержнями. Основным достоинством данных пластиковых прутьев является возможность их использования почти любой длины.

Использование композитных материалов для армирования мостовых настильных плит

Одним из основных факторов, подтверждающих высокие параметры прочности и надежности композитной арматуры, является ее широкое применение в строительных сферах, противостоящим постоянным серьезным нагрузкам (мосты, конструкции береговой линии, дороги).

Это связано с тем, что такой материал обладает прекрасными параметрами стойкости к сейсмологической активности земли. Экспериментально было доказано, что стеклопластиковая арматура не теряет свои основные технические характеристики даже при 10 балльном землетрясении, что делает ее лучшим выбором для армирования бетонных мостовых настильных плит.

Кроме того, нельзя не отметить, что пластик в отличие от металла не подвержен коррозии, что является немаловажным фактором при строительстве мостов, постоянно контактирующих с водой и влажной средой.

Отличия характеристик полимерных и металлических армирующих прутов  

Основным конкурентом для пластиковых армирующих стержней является традиционная металлическая арматура, использующаяся в бетонных плитах и перекрытиях. В целом два этих строительных материала очень схожи друг с другом. При этом по некоторым параметрам арматура из стеклопластика демонстрирует заметно более впечатляющие показатели, нежели металлическое армирующее оборудование. В таких условиях стоит провести небольшое сравнение технических характеристик металлической и полимерной арматуры:

• Показатели деформации. Пруты из стали является упругопластическим материалом в то время, как композитная арматура — это идеально-упругий стройматериал;
• Показатели предельной прочности. Металл демонстрирует следующие параметры 390 МПа, а стеклопластик 1300 Мпа;
• Размер коэффициента теплопроводности. Для металлической этот параметр равен 46 Вт/мОС, а для композитной 0,35 Вт/мОС;
• Показатели структурной плотности. Для стальной этот параметр равен 7850 кг/м3, а для стеклопластиковой 1900 кг/м3;
• Параметры теплопроводности. В отличие от стальных конструкций, стеклопластик абсолютно не проводит тепло;
• Стойкость к коррозии. Стеклопластиковая арматура абсолютно не ржавеет. При этом сталь относится к относительно быстро ржавеющему материалу;
• Электропроводимость изделия. Композитный армирующий стройматериал по сути является диэлектриком. Одновременно с этим, одним из недостатков металлической арматуры является возможность проводить электрически ток.

Внешние отличия металлических и композитных стержней.

Физические параметры армирующего материала из стеклопластика

Согласно сегодняшним требованиям композитные пруты должны характеризоваться по трем основным физическим параметрам, а именно:

• Масса элементов;
• Дистанция навивки;
• Внешний, а также внутренний диаметр.

Для каждого отдельного номера профиля соответствуют свои физические показатели. Единственным неизменным параметром является дистанция навивки, равняющийся 15 миллиметрам. Действующее ТУ регламентирует, что отличающиеся по размеру профиля композитные пруты имеют следующие цифровые обозначения: 4, 5, 5.5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16 и 18. Этим цифровым значениям соответствуют параметры наружного диаметра. Масса армирующих стержней может варьироваться от 0,02 до 0,42 кг/1 п. м.

Процедура расчета строительных конструкций с композитными армирующими материалами

Процесс расчета конструкций, в которых применяется композитная арматура можно продемонстрировать на примере расчета работы балки, где используется стальная арматура Д12 мм.

Такие армирующие прутья А500С, имеющие диаметр в 12 миллиметров, обладают такими характеристиками, как:

• Значение модуля упругости на уровне 200 Гпа;
• Показатели нормативного сопротивления 500 МПа, что немного меньше параметров текучести стали, применяемой при изготовлении этих прутов.

Исходя из этих данных ориентировочная максимальная нагрузка на прут составляет 4.5 тонны. При такой нагрузке параметры растяжения арматуры достигнут 2,5 мм/м

В документации, идущей вместе со стеклопластиковой арматурой, всегда есть табличка ее соответствия стальным армирующим стержням.

Так, арматура из стеклопластика, для соответствия параметрам стальной А500С диаметром 12 мм, должна иметь диаметр 10 мм.

Иначе говоря, процесс расчета строений с пластиковых прутьев полностью аналогичен расчетам со стальными, единственным отличием является применение таблицы соответствия.

Как производится композитная арматура

Вся композитная арматура изготовляется в формате стержней, имеющих толщину от 4 до 32 миллиметров. Подобные стройматериалы могут продаваться как в виде стержней, так и в бухтах, длиной более 100 метров.

Существует два основных вида пластиковых армирующих прутов:

• Периодическая, которая получается путем использования спирального обматывания;
• Гладкая, обсыпающаяся кварцевым песком, для повышения качества сцепления.

Методика соединения

Одним из дополнительных преимуществ композитных стройматериалов является отсутствие необходимости проведения сварочных работ. Все прутья формируются в единый каркас с помощью технологии связывания.

Зачастую в строительной практике применяется специальная вязальная проволока, реже пластиковые стяжки.

Существуют следующие способы использования вязальной проволоки:

• Использование специального автоматического пистолета;
• Применение строительного крючка для вязания;
• Применение механизированного строительного вязального крючка.

Два последних варианта чаще всего используются в строительстве. Это связано с их доступностью, ведь далеко не каждый может себе позволить приобрести специальный автоматический пистолет для связки.

Соединение с помощью пластиковых стяжек.

Диаметр пластиковой арматуры

Из-за определенных конструктивных особенностей, стеклопластиковая арматура имеет несколько параметров, которые характеризуют ее диаметр:

• Размер внешнего диаметра композитного стержня определяется согласно расположению выступающих по профилю ребер;
• Внутренний диаметр относится конкретно к самому стержню;
• Номинальный диаметр относится к цифровому обозначению конкретного профиля.

Все эти параметры не совпадают между собой. Номинальный диаметр меньше внешнего, измеряемого по выступающим ребрам. Следует с особой ответственностью обращать внимание на эти параметры. Это поможет избежать покупки меньших чем необходимо армирующих прутьев.

Существуют некоторые нюансы определения этих размеров стеклопластиковой арматуры. Внешний диаметр изделия определяется также, как и для стальной. Что же касается внутреннего диаметра, то его определить сложнее из-за не идеально круглого сечения стержня.

Стоит ли доверять композитной арматуре

Композитная арматура – сравнительно молодой в строительстве материал, который, несмотря на свой возраст, успел себя положительно зарекомендовать среди сообщества строителей, и прочно обосноваться на стройплощадке, потеснив стальную арматуру. Это – материал, состоящий из нескольких компонентов. Точнее, основных компонентов два:

1. Волокна, которые несут основную нагрузку, и непрерывно тянутся по всей длине арматурного стержня. Объем волокон должен быть не менее 75% от массы арматуры.
2. Связующее на основе термореактивных смол, благодаря которому компоненты соединяются в единое целое.

Диаметр арматуры, согласно нормативному документу ГОСТ 31938-2012, устанавливается и используется следующий: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28 и 32 мм. Из них диаметры от 4 до 8 производятся и продаются в скрученном виде (мотках, барабанах), что облегчает транспортировку. Остальные диаметры производятся и продаются в прутках со стандартной длиной 6 – 12 метров.

Состав композитной арматуры бывает различный, и, в зависимости от компонентов, меняются свойства и себестоимость готового продукта.

Какая бывает композитная арматура

Классификация композитной арматуры в соответствии с составом волокон, несущих основную нагрузку, следующая:

• стеклопластиковая,
• базальтокомпозитная;
• углекомпозитная,
• арамидокомпозитная
• комбинированная композитная арматура.

В последнем варианте разные волокна комбинируются в необходимой пропорции. Оптимальный вариант по себестоимости и свойствам – стеклопластиковая арматура, которая и получила наибольшее распространение.

На наружную оболочку композитной арматуры следует обратить особое внимание. Арматура (и композитная, и стальная) должна как можно плотнее сцепляться с бетоном, который она армирует, и эту задачу решает именно наружная поверхность. У разных производителей оболочка выполнена по-разному; например, где-то – это выступы волокон определённой формы, где-то – песок крупной фракции, и т.д.

Как правильно укладывать композитную арматуру

Перед заливкой бетонного элемента композитная арматура укладывается и вяжется в виде пространственного жесткого каркаса. Если вы покупали материал в бухте, её необходимо размотать, разрезать на нужные отрезки, и дать ей распрямиться, отлежаться, вернуть свою форму.

Далее, мы определяем необходимую для нашего бетонного изделия форму каркаса (или прибегая к помощи квалифицированных специалистов, или ищем информацию в интернете, и на свой страх и риск сами проектируем каркас). К сожалению, каждое изделие индивидуально, и в каждом конкретном случае правильный путь – это работа инженера-проектировщика, который в составе проекта дома, опираясь на расчетные данные проекта дома, предоставит дополнительно формы и размеры каркасов для армирования, а также диаметр арматуры и другие данные.

В местах пересечения прутков их необходимо зафиксировать. Фиксация выполняется либо при помощи специальных кляймеров (это идеальный вариант), либо при помощи пластиковых хомутов, если нет специализированного крепежа. Угловые пересечения прутков могут быть выполнены либо в металле (комбинируем композитный каркас и стальную арматуру), либо могут быть изготовлены на заводе-производителе цельнолитым элементом.

Так, как композитный каркас имеет малую жесткость и меняет свои размеры от малейших наружных воздействий, его необходимо закрепить. Идеальным решением будет применение стальных элементов каркаса, которые увеличат жесткость и позволят композитным пруткам не сдвинуться с места при заливке бетоном.

Что лучше: композитная или стальная арматура?

Поскольку до композитной арматуры свойства бетона улучшали исключительно стальной арматурой, и композитная арматура является прямым конкурентом стальной, повсеместно принято сравнивать два вида арматуры. Сравним и мы.

Итак, плюсы композитной арматуры:

1. Вес. Композитная арматура весит меньше в несколько раз.
2. Форм-фактор. Композитная арматура малых диаметров продается в скрученном виде, в бухтах. Это позволяют транспортировать её на личном автомобиле.
3. Коррозия на стеклопластиковую арматуру не распространяет свое действие, в отличие от стальной арматуры. Вследствие этого, более долгая служба.
4. Не проводит электричество. Не создает препятствий для радиосигналов, для сигналов мобильных телефонов.
5. Более устойчива к воздействию отрицательных температур. Сталь при низких температурах становится более хрупкой, композитная арматура сохраняет свои свойства.
6. Теплопроводность небольшая, вследствие этого дом, армированный композитной арматурой, в холодное время года лучше сохраняет тепло.
7. Экологична. Не наносит вред природе при разложении.

Минусы композитной арматуры:

1. Не пластична. Арматуру в условиях строительства часто необходимо гнуть, с последующим сохранением формы. Стальная арматура гнется и фиксируется в согнутом положении, а вот стеклопластиковая, к сожалению, нет. После того, как термореактивная смола-связующее затвердеет, изменить её форму уже нельзя, можно только сломать. Но выход есть, и даже не один: можно заказать на заводе арматуру какой угодно формы или комбинировать стальную и композитную арматуру.
2. Не сваривается. К сожалению, сварка композитной арматуры невозможна. Но есть решение. Если есть такая необходимость, можно использовать композитную арматуру, оканчивающуюся металлическими прутками. Соединение композитной арматуры и металлического прутка выполняется на производстве.
3. Не стойка к тепловому разрушению. Держит температуру до 150-160 градусов по цельсию. То есть, при пожаре бетон, армированный стальной арматурой, при разрушении повиснет на прутках стали, а вот бетон с композитной арматурой после нагрева более 150 градусов, просто упадет.
4. Высокая вредность при резке. При обработке образуются мельчайшие острые частицы, загрязняющие рабочее пространство, угрожающие дыхательным путям, органам зрения.
5. Не жесткая. Модуль упругости композитной арматуры меньше аналогичного у стальной в 4 раза. То есть, для того, чтобы армированный композитной арматурой бетон работал на растяжение так же, как армированный стальной арматурой, нужно увеличить диаметр композитной арматуры. Пример: диаметр стальной арматуры 12 мм, диаметр композитной арматуры должен быть 24 мм. То есть, это не выгодно экономически, и для перекрытий лучше брать стальную арматуру.

Вывод: Композитная арматура имеет как плюсы, так и минусы. Поэтому, в каждом конкретном случае нужно тщательно взвесить все качества стальной и композитной арматуры, и выбрать для себя нужный вариант в соответствии с конкретной ситуацией.

виды, характеристики, плюсы и минусы, область применение в строительстве.

Сравнительно недавно металлическая арматура была не просто самой распространенной – она была единственным в своем роде материалом. Неудивительно, что все армирование бетона выполнялось с её помощью. Но сегодня рынок насыщен многочисленными аналогами, большинство из которых превосходит металлические пруты по ряду параметров. Одним из них является арматура композитная, так же известная как пластиковая. Рассмотрим подробно, что она собой представляет.

Что такое композитная арматура?

Внешне она похожа на классические металлические пруты, но основным материалом при её изготовлении являются волокна из углерода, базальта, стекла или арамида. Они скрепляются воедино специальными термопластичными или термореактивными полимерами, придающими им высокую прочность и долговечность.

Неметаллическая арматура может иметь на поверхности специальные ребра, что повышает качество сцепления с бетоном при армировании. В некоторых случаях поверхность просто густо посыпается песком. Прилипая к ещё не застывшему полимеру, он также улучшает сцепление, но благодаря простоте изготовления стоимость материала значительно ниже.

Кроме того, в продаже имеется гладкая пластиковая арматура. Она имеет сравнительно невысокую цену, но малое сцепление существенно ограничивает сферу применения. Её не используют в качестве основной рабочей арматуры – только как вспомогательную. При армировании крупных массивов бетона (фундамент, толстые стены) пруты не укладываются на основание, а собираются в каркас. Основные пруты, которые будут улучшать качества бетона, имеют ребра. А гладкие применяется именно для сборки каркаса – на них приходится минимальная нагрузка. Поэтому возможно использование более простого материала для снижения затрат на строительство.

Где она применяется?

Применение композитной арматуры стремительно набирает популярность. Она используется при возведении различных объектов:

• малоэтажные здания;
• монолитное строительство с легкими и тяжелыми бетонами;
• дорожные полотна, основание железных дорог;
• железобетонные плиты перекрытия;
• мосты;
• путепроводы.

Кроме того, высокое качество продукции приводит к тому, что арматура из пластика часто применяется при изготовлении бетонных изделий, как с предварительным напряжением, так и без него. Опоры для линий электропередач, осветительные опоры, поребрики, заборные плиты, шпалы для железных дорог – это далеко не полный список железобетонной продукции, при изготовлении которое используется арматура неметаллическая композитная.

Виды арматуры

Теперь расскажем поподробнее из каких материалов изготавливается неметаллическая композитная арматура. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются следующие разновидности:

• АСП или стеклопластиковая. Изготавливается из стекловолокна, пропитанного термореактивной смолой, выполняющей функцию связующего материала. Главным достоинством является малый вес и высокая прочность;
• АУП или углепластиковая. Основным материалом при их изготовлении выступают углеводородные волокна. Обладая высокой прочностью, эта она имеет определенные недостатки. Главным из них является высокая цена. Именно из-за неё она не получила широкого распространения;
• АБП или базальтопластиковая. Создается из базальтового волокна и органических смол. Имеет меньшую прочность, чем стеклопластиковая, зато может применяться в агрессивных средах – солях, газах, щелочах и кислотах, что делает её весьма востребованным строительным материалом;
• АКК или комбинированная. Как понятно из названия, эта пластиковая арматура изготавливается из волокон разного типа – а конкретно из базальтопластиковых и стеклопластиковых. Является компромиссом между чистыми видами, частично сохраняя их достоинства.

Разумеется, все рассмотренные материалы в полной мере подходят под ГОСТ 31938-2012, регулирующий все характеристики нового материала. Благодаря такому многообразию использование композитной арматуры становится всё более широким. Для возведения любого объекта может быть подобран вариант, подходящий по стоимости, прочности и другим характеристикам.

Также в некоторых случаях можно увидеть пруты разного цвета. Некоторые продавцы утверждают, что цвет влияет на прочность, химическую стойкость и другие параметры. На самом деле это не более, чем рекламный ход. Красящий пигмент никак не влияет на важные технические характеристики материала – не улучшает и не ухудшает его. Главное назначение – придание внешнего вида (опять же рекламный ход, заставляющий потенциального покупателя обратить внимание на конкретную продукцию) и упрощение визуального распознавания прутов разной толщины.

Композитная арматура какого диаметра существует?

Как в случае с металлической, диаметр композитной арматуры может быть различным. Наиболее востребованы материалы диаметром от 4 до 32 миллиметров – они полностью удовлетворяют требованиям строителей как при заливке фундамента для бани или гаража, так и при строительстве многоэтажного монолитного дома.

Однако некоторые покупатели, не слишком хорошо разбирающиеся в торговле, удивляются, что при собственноручном замере диаметр не соответствует тому, что был заявлен в магазине. Здесь нет ничего удивительного. Во-первых, погрешность в несколько всегда может иметь место – даже при замере одного прута в разных точках. Но это практически не влияет на прочность материала, поэтому ГОСТ предусматривает такие перепады. Во-вторых, изучая характеристики композитной арматуры, вы читаете про номинальный диаметр. Также существует внешний (при проведении замеров по выступающим ребрам) и внутренний (при замере по самому стержню). Номинальный же, который присваивается материалу, является средним арифметическим между внешним и внутренним.

Также при строительстве нередко используют сетку из композитной арматуры. Тонкие волокна и высокая гибкость значительно упрощают процесс выравнивая потолков и стен (если накладываемый слой штукатурки имеет толщину 1.5-2.5 сантиметра и более), а также прекрасно подходят для армирования бетонной стяжки.

Когда с этим разобрались, будет полезно рассказать о плюсах и минусах композитной арматуры, чтобы каждый потенциальный покупатель решил – подходит ему этот материал или же лучше поискать другой.

Основные достоинства

Для начала расскажем про преимущества композитной арматуры, позволившие ей стать настолько популярным строительным материалом:

1. Высокая прочность – по некоторым данным строительная полимерная арматура из стеклопластика в 10 раз прочнее, чем такая же по диаметру металлическая.
2. Экологическая чистота. Материал не вредит окружающей среде, не выделяет даже при длительной эксплуатации и контакте с открытым огнем токсичные вещества.
3. Низкий коэффициент теплопроводности снижает теплопотери здания.
4. Устойчивость перед коррозией – даже если при работе материал напрямую контактирует с водой, газом или агрессивной средой, он способен прослужить многие годы, не снижая изначальных эксплуатационных характеристик.

Кроме прекрасных строительных свойств использование композитной арматуры в строительстве оправдано по причине удобства рабочих. Она обладает большей гибкостью, чем металлическая, но при этом, как уже говорилось, имеет высокую прочность. Благодаря таким качествам создание каркаса становится значительно более легким и простым. Для обеспечения высокой надежности угловых соединений теперь не обязательно использовать специальные станки, чтобы сгибать арматуру.

Также в положительные свойства композитной арматуры можно вписать коэффициент температурного расширения близкий с бетоном. Если армированный бетон нагревается или охлаждается, то он не разрушается, так как пластиковая арматура расширяется и сужается вместе с ним.

Имеет ли материал недостатки?

Каждый строительный материал имеет определенные недостатки. Поэтому знать про минусы композитной арматуры не менее важно, чем про достоинства. Перечислим основные из них:

1. Малая упругость. Как показывают испытания, пластиковая арматура имеет упругость примерно в 4 раза ниже, чем у такой же по диаметру металлической. Поэтому при армировании крупных объемов бетона нужно использовать в 4 раза больше арматуры, что весьма не дешево.
2. Опасность резки. Если металлический прут можно разрезать или распилить без лишних проблем, то когда распиливается неметаллическая арматура в воздух попадает большое количество микроскопических частиц стекловолокна. При попадании в дыхательные пути или глаза они могут стать причиной множественных микротравм.
3. Низкая пластичность. Материал практически лишен пластичности. Поэтому, чтобы согнуть прут, необходимо нагреть его до нужной температуры. Очень важно не превысить отметку в 300 градусов по Цельсию – это приведет к потере несущих свойств.

Как видите, пластиковая арматура имеет как важные преимущества, так и серьезные недостатки. Серьёзно подумайте, прежде чем окончательно определиться с выбором подходящей арматуры для строительства.

Теперь вы знаете, что такое композитная арматура, а также разбираетесь в её плюсах и минусах. Это позволит легко сделать правильный выбор, о котором не придется сожалеть впоследствии. К тому же, разбираясь в основных свойствах материала, можно легко решить, в каких случаях он станет лучшим выбором, а когда желательно отдать предпочтение другим аналогам.

Композитная арматура: свойства, преимущества, мифы

Композитная арматура сравнительно недавно появилась на рынке строительных материалов, но уже успела завоевать доверие покупателей. Однако, все равно еще не все знают, что она из себя представляет, чем отличается от обычной металлической, каковы ее преимущества и недостатки.

Композитная арматура была изобретена еще в 80-х годах прошлого века, но вот активно использоваться начала только недавно. Внешне она очень похожа на привычную стальную арматуру, только вот компоненты ее состава пропитаны специальными связующими веществами, а на поверхности для лучшего сцепления с бетоном образованы ребра.

Единого состава композитной арматуры не существует, так как могут применяться волокна разных типов: стекло- или базальтовое волокно вместе со смолами, углеродное волокно или даже кевларовая нить. Самая первая, стеклопластиковая арматура, оптимальна и по своим свойствам, и по цене, а вот два последних типа используются преимущественно на западе, и то в военной и космической промышленности, отсюда можно судить о ее прочности и одновременно дороговизне.

Преимущества композитной арматуры

1. Самым явным преимуществом, особенно по сравнению с обычной арматурой, являются антикоррозийные свойства. Так, ЖБИ, которые используют стальную арматуру, рано или поздно разрушаются из-за того, что именно арматура ржавеет, и специальные грунтовки или сплавы не могут избавить от этого – они только немного затягивают процесс.
2. Кроме того, эта арматура способна неплохо уменьшить теплопотери, так как она не образует мостиков холода, которые так свойственны металлу. Она также очень стойка к температурным перепадам, которые переносит, не разрушаясь.
3. Одинаковый с бетон6ом коэффициент температурного расширения предполагает то, что изделия, выполненные по типу ЖБИ, не будут давать трещин.
4. Композитная арматура прочнее металлической в три раза – этот показатель говорит о многом.
5. Если сравнивать композитную и обычную арматуру одинаковой прочности, то композитная будет весить примерно в 10 раз меньше.
6. А приобретать такую арматуру можно и в виде прутьев, и в виде намотки.

Минусы композитной арматуры

К сожалению, и этот материал не лишен определенных недостатков, которые были выявлены в ходе испытаний:

1. Модуль упругости композитной арматуры находится на невысоком уровне, поэтому если использовать ее для перекрытий, то нужно будет провести дополнительные серьезные расчеты. Только после этого можно будет использовать этот материал в столь серьезных работах.
2. Невысокая огнеуйсточивость: под действием высокой температуры композитная арматура просто расплавиться, образуя жидкость. В этом случае и о прочности говорить не приходится. Однако уйти от этого минуса можно с помощью обработки бетона специальными составами, которые увеличивают теплостойкость.
3. Состав композита накладывает и еще некоторые ограничения на использование такой арматуры: так, для нее нельзя использовать сварку, да и изогнуть уже непосредственно на стройплощадке тоже не получится. Если понадобятся изогнутая арматура, то ее нужно заказывать непосредственно у производителя.

Все это дает сделать вывод, что композитная арматура, как и многие другие материалы, имеет специфический круг использования: и если при проведении одних работ она просто незаменима, то для других – лучше подобрать другой материал, в т.ч. стальную арматуру.

Композитная арматура против металлической

Сравнивая свойства композитной и металлической арматуры, стоит пройтись по главным характеристикам, которыми и диктуется качество. Так, что касается сопротивления при растяжении, то для обычной арматуры оно не больше 360 МПа, а для композитной может достигать и 1200 МПа, уменьшаясь при увеличении диаметра. Но в модуле упругости композит, как уже было сказано, проигрывает: 45-60 тыс. МПа против 200 тыс. МПа для металла.

Так как композитная арматура легче, то и плотность ее заметно ниже – около 2 т/м3, тогда как для стальной этой показатель достигает почти 8 т/м3. А коррозийной стойкости и электропроводности мы уже упоминали, а вот что касается электропроводности, то тут композит выгодно отличается тем, что является диэлектриком.

Правда, композитная арматура пока ограничена в диаметре профиле: если металлическая может быть от 6 до 80 мм в диаметре, то она только в пределах 4-20 мм, но разработки ведутся, чтобы увеличить диаметр аж до 60 мм. А вот что касается длины изделия, то тут композит не имеет равных – можно изготовить изделие какой угодно длины, а вот металлическая арматура больше 12 метров  — это уже существенная проблема в транспортировке.

Не стоит упускать из внимание и то, что использование композитной арматуры может обойтись и дешевле: хоть изначально цена выглядит несколько выше, чем у металлической, но если учесть прочность и долговечность, то расчеты показывают экономию примерно в 2 раза. А если еще посчитать и то, что перевозить композит гораздо проще, быстрее и дешевле, не нужны грузчики для разгрузки, да и дополнительное оборудование тоже не требуется, ведь кусок арматуры можно просто подрезать кусачками, то получаем вообще супер-экономный материал.

Мифы о композитной арматуре

Практически любая строительная новинка переживает процесс адаптации на рынке с некоторыми загвоздками. Дело в том, что материал еще достаточно не изучен строителями, поэтому компании-производители внедряют немного разные технологии производства, отчего продукция не всегда получается такой, как должна быть. Как не попасться на уловки, выбирая композитную арматуру?

Миф №1. Продукция конкретного производителя лучше только потому, что он добавил туда какой-то секретный материал, который еще и окрасил арматуру в яркий цвет.

Ну, от того, что арматура будет окрашена в какой-то цвет, она прочнее не станет – максимум, эстетичнее. Да и некоторые добавки-красители способны только негативно влиять на эксплуатационные характеристики, поэтому все заявления производителя об улучшенных свойствах должны быть подкреплены документально, в т.ч. результатами технических испытаний.

Миф №2. Зависимость прочности арматуры от количества обмоточных ребер.

От количества ребер зависит только адгезия с бетоном, а не прочность, поэтому на эту уловку попадаться нельзя. Единственно, если на арматуре выполнено песчаное напыление, то тогда можно говорить, что косвенно оно повышает прочность.

Миф №3. Композитная арматура легко ломается руками, следовательно, о прочности говорить вообще не приходиться.

Да, она может поломаться руками, но это не говорит о ее непрочности, ведь нагрузки при строительстве на нее идут продольные, а при разламывании – поперечные.

плюсы и минусы, армирование композитной арматурой

Несмотря на то, что арматура из композитных материалов применяется в Европе, США и некоторых других странах для укрепления бетонных монолитных конструкций еще с 70-х годов прошлого века, для нас это все еще новый и малораспространенный материал. Однако в последние годы, благодаря стремлению частных строительных компаний внедрять в производство современные технологии, стеклопластиковое армирование приобретает все большее применение.

Первоначально арматура из стеклопластика из-за ее высокой стоимости использовалась только для монолитных конструкций, подверженных сложным условиям эксплуатации. Но постепенное развитие химической промышленности и индустрии производства строительных материалов привело к снижению цен и повышению уровня доступности стеклопластика.

Расширение производства и сферы применения армирования композитной арматурой повлекло за собой разработку и утверждение ГОСТ 31938-2012, определяющего условия изготовления, внешний вид, размеры и порядок лабораторных испытаний изделий этого типа.

Что такое стеклопластиковая арматура

Конструктивно, в поперечном сечении, — это пучок нитей из стекловолокна, углеволокна, базальта и некоторых других полимеров, покрытых сверху вязкими смолами. Такая структура обеспечивает прочность на разрыв более чем в три раза превышающую аналогичные показатели стали (подробное сравнение композитной и металлической арматуры приведено здесь).

Классификация

В зависимости от типа применяемого при изготовлении сырья, арматуру ПВХ для фундамента подразделяют на:

• стеклокомпозитную – АСК;
• углекомпозитную – АУК;
• базальтовую – АБК;
• комбинированную – АКК.

Кроме этого, полимерные стержни различаются по диаметру сечения от 4 до 32 мм и внешнему виду поверхности, которой может быть гладким, рифленым или присыпанным.

Поставки осуществляются в виде свернутой бухты или прямых нарезанных прутов длиной до 12 метров.

Технические характеристики

Конструктивное строение композитной арматуры для фундамента делает ее уникальным строительным материалом, который используют для возведения особо ответственных монолитных конструкций из бетона. К главным техническим показателям относят:

• нижний предел прочности при растяжении для АСК 800 МПа, АУК 1400 МПа, АБК 1200 МПа;
• предельная прочность при испытании на сжатие для всех видов — не менее 300 МПа;
• сопротивление поперечному срезу для АСК не менее 150 МПа, АУК 350 МПа, АБК 250 МПа;
• средний удельный вес композитной арматуры — 1900 кг/м³;
• предельная эксплуатационная температура составляет 60˚C.

При сравнении показателей упругости следует отметить, что углепластик более чем в 2 раза превосходит стекловолокно и в 1,5 раза — композитную базальтовую арматуру.

Вес арматуры из пластика.

Стоимость стеклопластикового прута

Цена полимерных армирующих материалов зависят от структуры и составляющих компонентов в составе. Конструкция композитного прута состоит из продольного набора стеклянных волокон, скрепленных между собой эпоксидной смолой. Поверхность может оставаться гладкой, иметь шероховатую присыпку или быть обвитой по спирали специальным стеклоровингом. Последний способ позволяет получить ребреную поверхность, которая обеспечит более надежное сцепление с бетоном.

В отличие от металлического проката, который в большинстве случаев продается на вес, цена стеклопластиковой арматуры всегда определяется за погонный метр. Это часто приводит к заблуждению о том, что тонна композитных материалов стоит намного дороже стали.

Необходимо понимать, что при диаметре 12 мм в одной тонне металла будет 1100 м прута, а пластика — 12500 метров. Кроме этого, высокая прочность стеклопластиковой арматуры позволяет применять меньшие диаметры при одинаковых условиях монтажа. Эти условия показывают, что стоимость полимеров будет не выше, а ниже, чем у металлопроката. Изучение прайс-листов компаний изготовителей показало, что цена наиболее популярных диаметров 4-8 мм находится в диапазоне 8,50-27,20 руб/м.

Плюсы и минусы применения стеклопластика

Главными преимуществами композитной арматуры специалисты считают:

• устойчивость к воздействию коррозии и многих агрессивных химических веществ;
• высокую прочность, превышающую подобные показатели для металла;
• долговечность, увеличивающую срок эксплуатации конструкции в 2-3 раза;
• небольшой удельный вес, облегчающий погрузку и перевозку;
• простой расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента;
• возможность использования при отрицательных температурах до -60˚C;
• экологическую чистоту применяемых компонентов;
• доступность и экономичность при применении;
• отсутствие ограничения длины прута при монтаже благодаря поставкам в бухтах;
• диэлектрические и антимагнитные свойства.

Серьезным минусом композитной арматуры является пониженная прочность при испытании на излом. Там, где металлические пруты просто согнутся, стеклопластик может переломиться, ослабив при этом надежность конструкции. Поэтому такие полимеры не применяют при монтаже и производстве несущих элементов и перекрытий, что ограничивает их использование и является недостатком.

Предельная температура нагрева не позволяет применять пластиковое армирование при потенциальной возможности длительного воздействия открытого пламени. В случае пожара такие бетонные монолиты будут определяться как поврежденные и их необходимо заменять.

Сравнивая плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, можно сделать уверенный вывод, что данные материал можно и нужно применять для создания надежных и долговечных монолитных конструкций.

Сфера применения

Стеклопластик является прекрасным материалом для монтажа фундаментных оснований любого типа. Композитную арматуру используют не только в промышленном, но и частном строительстве. Особенно в случае наличия возможности высокого подъема грунтовых вод и на заболоченных почвах. Этот материал незаменим при выполнении работ по укреплению берегов, при строительстве гидротехнических сооружений и на объектах с возможным воздействием агрессивных веществ.

Хорошие результаты получают, если использовать пластиковую арматуру для укрепления дорожных покрытий на участках с повышенной влажностью и в условиях вечной мерзлоты. Пруток диаметром 4 мм применяют для армирования каменной кладки из пенобетонных и газобетонных блоков, а так же полов на промышленных и торговых объектах.

Так же плюсом композитной арматуры специалисты признают возможность эффективного совместного использования традиционных стальных прутов и композитных пластиковых материалов. С помощью стали укрепляют углы и места примыкания стен, а все пролеты армируются пластиком. Это позволяет ускорить сборку каркаса без ущерба качеству конструкции и расширить области применения материалов.

Технология армирования фундаментов

Благодаря уменьшенному весу пластиковой арматуры и возможности использования прутов любой длины, сборка армирующего каркаса выполняется намного проще, чем из металлических стержней. Повышенная прочность полимерной арматуры для фундамента материалов позволяет использовать меньшее сечение.

Так, например, стальная арматура диаметром 12 мм, часто применяемая для монтажа фундаментов в частном строительстве, заменяется пластиком 8 мм, а пруты 10 мм — полимером 7 мм.Расчетная таблица, которая поможет вам точно определить, какой диаметр можно использовать в каждом отдельно взятом случае.

Технологический процесс производства монтажных работ с использованием пластиковой арматуры для фундамента выполняется в несколько этапов, что показано на видео в конце статьи:

1. установка опалубки;
2. разметка уровня заливки бетона;
3. сборка армирующего каркаса;
4. заливка бетона;
5. снятие опалубки.

Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.

После этого на внутренней стороне ограждающих элементов с помощью водяного уровня необходимо нанести отметки верхнего уровня будущего монолита. Они позволят cориентироваться при заливке бетона и обеспечат его равномерное распределение.

Сборка армирующего каркаса

Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.

Схема армирования монолитной плиты.

Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.

Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.

После сборки конструкции ее нужно перенести и установить внутрь опалубочного ограждения, как показано на фото.

Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.

В процессе выполнения работ по монтажу фундамента из стеклопластиковой арматуры, необходимо помнить, что края прутов не должны доходить до опалубки и дна траншеи на 5 см. Для обеспечения этого условия можно использовать специальные пластиковые фиксаторы типа «стойка» и «звездочка» или плотные влагостойкие каменные материалы.

Армирование пояса.

Заливка бетонной смеси

Укладка бетона внутрь опалубки производится точно так же, как и при использовании металлической арматуры. Однако следует соблюдать повышенную осторожность, поскольку прочность стеклопластиковой арматуры при сильных боковых воздействиях может оказаться недостаточной. Уплотнение бетона вибратором или трамбовкой необходимо выполнять таким образом, чтобы не повредить установленный каркас.

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.

В заключение

Стеклопластиковая сетка для армирования на строительных площадках в нашей стране пока еще считается новым материалом. Многие строители до сих пор считают, что применение стали, свойства которой давно изучены, обеспечит более надежную монолитную конструкцию.

Однако многочисленные испытания и исследования показали, что композитные материалы превосходят традиционный металл по прочности, долговечности и другим характеристикам. Пластик более удобен в работе и позволяет сократить время монтажа. Также он не подвержен коррозии, воздействию блуждающих токов и низких температур.

Видео по теме

Армирование - композитные материалы | CompositesLab

Многие материалы могут армировать полимеры. Некоторые материалы, такие как целлюлоза в древесине, являются продуктами природного происхождения. Однако большая часть коммерческого подкрепления создается руками человека. Существует множество коммерчески доступных форм армирования, отвечающих требованиям пользователя. Возможность адаптировать архитектуру волокна позволяет оптимизировать производительность продукта, что приводит к снижению веса и затрат.

Хотя многие виды волокон используются в качестве армирующих в многослойных композитных материалах, на стекловолокно приходится более 90 процентов волокон, используемых в армированных пластмассах, поскольку их производство недорогое и они имеют относительно хорошие характеристики прочности к весу.

• Стекловолокно: На основе алюмооксидно-известково-боросиликатной композиции волокна, произведенные из стекла «E» или «E-CR», считаются преобладающими армирующими элементами для композитных материалов с полимерной матрицей из-за их высоких электроизоляционных свойств, низкой восприимчивости к влажность и высокие механические свойства. Стекло E-CR отличается от стекла E еще большей стойкостью к коррозии. Другие коммерческие композиции включают S-стекло с более высокой прочностью, термостойкостью и модулем, H-стекло с более высоким модулем и стекло AR (стойкое к щелочам) с превосходной коррозионной стойкостью.Стекло, как правило, является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно имеет отличные механические характеристики, в некоторых формах оно прочнее стали. Более низкий модуль упругости требует специальной обработки, когда жесткость имеет решающее значение. Стекловолокно прозрачно для радиочастотного излучения и используется в радиолокационных антеннах.
• Углеродные волокна: Углеродные волокна изготавливаются из органических прекурсоров, включая PAN (полиакрилонитрил), вискозу и пек, причем последние два обычно используются для низкомодульных волокон.Термины «углеродные» и «графитовые» волокна обычно используются взаимозаменяемо, хотя графит технически относится к волокнам, которые содержат более 99 процентов углерода по сравнению с 93-95 процентами для углеродных волокон на основе ПАН. Углеродное волокно обеспечивает самую высокую прочность и жесткость из всех армирующих волокон. Высокотемпературные характеристики особенно хороши для углеродных волокон. Основным недостатком волокон на основе ПАН является их высокая относительная стоимость, которая является результатом стоимости основного материала и энергоемкого производственного процесса.Композиты из углеродного волокна более хрупкие, чем стекло или арамид. Углеродные волокна могут вызвать гальваническую коррозию при использовании рядом с металлами. Для предотвращения этого используется барьерный материал, такой как стекло и смола.
• Арамидные волокна (полиарамиды): Самым распространенным синтетическим волокном является арамид. Арамидное волокно - это ароматический полиимид, который представляет собой искусственное органическое волокно для армирования композитов. Арамидные волокна обладают хорошими механическими свойствами при низкой плотности с дополнительным преимуществом в виде прочности или устойчивости к повреждениям / ударам.Они характеризуются достаточно высокой прочностью на разрыв, средним модулем упругости и очень низкой плотностью по сравнению со стеклом и углеродом. Арамидные волокна являются изоляторами электричества и тепла и повышают ударопрочность композитов. Они устойчивы к воздействию органических растворителей, горюче-смазочных материалов. Композиты из арамида не так хороши по прочности на сжатие, как композиты из стекла или углерода. Сухие арамидные волокна прочны и используются в качестве тросов или канатов и часто используются в баллистических приложениях.Кевлар®, пожалуй, самый известный пример арамидного волокна. Арамид является преобладающим заменителем органического армирующего волокна для стальных лент в шинах.
• Новые волокна: Полиэфирные и нейлоновые термопластические волокна недавно были представлены как в качестве первичного армирования, так и в гибридной конфигурации со стекловолокном. К привлекательным характеристикам можно отнести низкую плотность, разумную стоимость и хорошее сопротивление удару и усталости. Хотя полиэфирные волокна обладают довольно высокой прочностью, их жесткость значительно ниже, чем у стекла.Более специализированные арматуры для высокопрочных и высокотемпературных применений включают металлы и оксиды металлов, такие как те, которые используются в самолетах или аэрокосмической отрасли.

Независимо от материала, арматура доступна в различных формах, чтобы удовлетворить широкий спектр процессов и требований к конечному продукту. Материалы, поставляемые в качестве армирующего материала, включают ровинг, измельченное волокно, рубленые пряди, непрерывный, рубленый или термоформованный мат. Армирующие материалы могут быть спроектированы с уникальной архитектурой волокон и иметь предварительную форму (форму) в зависимости от требований к продукту и производственного процесса.

• Многоконечные и односторонние ровинги: Ровинги используются в основном в термореактивных компаундах, но могут использоваться и в термопластах. Многоконцевые ровницы состоят из множества отдельных нитей или пучков нитей, которые затем нарезаются и случайным образом осаждаются в матрице смолы. В таких процессах, как формование листов (SMC), преформа и напыление, используется многосторонний ровинг. Многоконечные ровницы также могут использоваться в некоторых приложениях для намотки волокон и пултрузии. Односторонний ровинг состоит из множества отдельных нитей, намотанных в одну прядь.Продукт обычно используется в процессах, в которых используется однонаправленное армирование, например, намотка нитей или пултрузия.
• Маты и вуали: Армирующие маты и вуали из нетканого материала обычно описываются по весу на единицу площади. Например, коврик из рубленых прядей весом 2 унции будет весить 2 унции на квадратный ярд. Тип армирования, дисперсия волокон и количество связующего, которое используется для удержания мата или вуали, определяют различия между матовыми изделиями. В некоторых процессах, таких как укладка вручную, связующее должно растворяться.В других процессах, особенно при прессовании и пултрузии, связующее должно выдерживать гидравлические силы и растворяющее действие матричной смолы во время формования. Следовательно, с точки зрения связующего, производятся две основные категории матов или вуалей, которые известны как растворимые и нерастворимые связующие.
• Тканые, прошитые, плетеные и трехмерные ткани: Существует множество типов тканей, которые можно использовать для усиления смол в композитах. Разнонаправленное армирование производится путем плетения, вязания, сшивания или плетения непрерывных волокон в ткань из крученой и скрученной пряжи.Ткани можно изготавливать с использованием практически любого армирующего волокна. Чаще всего используются ткани из стекловолокна, карбона или арамида. Ткани обладают ориентированной прочностью и высокими усиливающими нагрузками, которые часто встречаются в высокопроизводительных приложениях. Ткани позволяют точно разместить армирование. Это невозможно сделать с измельченными волокнами или рублеными прядями и возможно только с непрерывными прядями с использованием относительно дорогостоящего оборудования для укладки волокон. Из-за непрерывной природы волокон в большинстве тканей отношение прочности к весу намного выше, чем у вариантов с разрезанным или рубленым волокном.Сшитые ткани позволяют настраивать ориентацию волокон в структуре ткани. Это может быть большим преимуществом при проектировании устойчивости к сдвигу или кручению.
• Однонаправленное: Однонаправленное армирование включает ленты, жгуты, однонаправленный жгут и ровинг (которые представляют собой совокупности волокон или прядей). Волокна в этой форме все выровнены параллельно в одном направлении и не изогнуты, что обеспечивает высочайшие механические свойства. Композиты с использованием однонаправленных лент или листов имеют высокую прочность в направлении волокна.Однонаправленные листы тонкие, и для большинства конструкций требуется несколько слоев. Типичные области применения однонаправленного армирования включают высоконагруженные композитные материалы, такие как компоненты самолетов или гоночные лодки.
• Препрег: Препрег - это готовый материал, состоящий из армирующей формы и полимерной матрицы. Для изготовления препрега используется пропускание армирующих волокон или форм, таких как ткани, через ванну со смолой. Смола пропитывается (пропитывается) волокном, а затем нагревается для продвижения реакции отверждения до различных стадий отверждения.Доступны термореактивные или термопластические препреги, которые можно хранить в холодильнике или при комнатной температуре в зависимости от составляющих материалов. Препреги можно наносить вручную или механически в различных направлениях в зависимости от требований конструкции.
• Размолотые: Размолотые волокна - это рубленые волокна, имеющие очень короткие длины (обычно менее 1/8 дюйма). Эти продукты часто используются в термореактивных замазках, отливках или синтаксических пенах, чтобы предотвратить растрескивание затвердевшего состава из-за усадки смолы.

.

Формы армирования волокном | CompositesWorld

Волокна, используемые для армирования композитов, поставляются непосредственно производителями волокна и косвенно - конвертерами в различных формах, которые различаются в зависимости от области применения.

Ровинг и буксировка. Ровинг - самый простой и наиболее распространенный вид стекловолокна. Его можно нарезать, соткать или иным образом обработать для создания вторичных форм волокон для производства композитов, таких как циновки, тканые материалы, тесьма, трикотажные ткани и гибридные ткани.Ровинги поставляются весовыми с указанным диаметром нити накала. Термин выход обычно используется для обозначения количества ярдов в каждом фунте ровинга из стекловолокна. Точно так же жгут является основной формой углеродного волокна. Типичный размер жгутов аэрокосмического класса составляет от 1K до 24K (K = 1,000, поэтому 12K означает, что жгут содержит 12,000 углеродных волокон). Углеродные волокна 12K на основе PAN и пека доступны с умеренным (33-35 Msi), промежуточным (40-50 Msi), высоким (50-70 Msi) и сверхвысоким (70-140 Msi) модулем упругости.(Модуль - это математическое значение, которое описывает жесткость материала путем измерения его прогиба или изменения длины под нагрузкой.) Новые тяжелые углеродные волокна, иногда называемые волокнами товарного сорта , с числом нитей 48–320 тыс. доступны по более низкой цене, чем волокна аэрокосмического качества. Они обычно имеют модуль упругости 33–35 Msi и предел прочности на разрыв 550 ksi и используются, когда требуется быстрое наращивание деталей, чаще всего на рынках отдыха, промышленности, строительства и автомобилестроения.Тяжелые жгутовые волокна обладают свойствами, приближающимися к свойствам волокон аэрокосмического класса, но их можно производить с меньшими затратами из-за различий в исходных материалах и технологиях. (Высокая стоимость углеродного волокна и исторически значимые колебания его спроса и предложения вызывают неизменно высокий интерес в индустрии композитов к состоянию мирового рынка углеродного волокна, тема, рассматриваемая в статье «Спрос и предложение: современные волокна».)

Потенциально значительным недавним изменением является жгут углеродного волокна, который содержит выровненных прерывистых волокон .Эти жгуты создаются с помощью специальных процессов, которые либо натягивают углеродный жгут с разной скоростью, что вызывает случайное разрушение отдельных нитей, либо иным образом разрезают или разделяют отдельные углеродные нити, так что начало и конец нити располагаются в шахматном порядке, а их относительная длина примерно одинакова. так, чтобы они оставались выровненными, а пакля сохраняла целостность. Разрывы позволяют волокнам с большей независимостью смещать положение относительно соседних волокон, что делает жгут более пластичным и дает ему способность растягиваться под нагрузкой с более высокими прочностными характеристиками, чем рубленые, беспорядочные волокна.Формы волокна, изготовленные из выровненных прерывистых жгутов (см. «Маты» ниже), более драпируемые ; то есть они более податливы и, следовательно, легче приспосабливаются к изогнутым поверхностям инструмента, чем формы волокон, сделанные из стандартной жгута (см. «Выровненные прерывистые волокна достигают возраста»).

Маты - это нетканые материалы, изготовленные из волокон, скрепленных химическим связующим. Они бывают двух разных форм: рубленая и непрерывная. Рубленые маты содержат случайно распределенные волокна, нарезанные на длину, обычно от 38 мм до 63.5 мм. Мат из непрерывных волокон состоит из завитков из непрерывных волокон. Поскольку их волокна ориентированы беспорядочно, маты изотропны - они обладают одинаковой прочностью во всех направлениях. Маты из рубленых прядей обеспечивают недорогое армирование, прежде всего, при ручной укладке, непрерывном ламинировании и некоторых применениях закрытого формования. По своей природе более прочный мат из непрерывных прядей используется в основном при компрессионном формовании, формовании с переносом смолы и пултрузии, а также при производстве преформ и штампованных термопластов.Некоторые маты с непрерывной прядью, используемые для пултрузии, и маты с иглой, используемые для формования листов, исключают необходимость хранения шпулярников и измельчения.

Ткани изготавливаются на ткацких станках различной плотности, переплетения и ширины. Тканые материалы являются двунаправленными, обеспечивая хорошую прочность в направлении осевой ориентации пряжи или ровницы (0º / 90º), и они способствуют быстрому изготовлению композитов. Однако прочность на разрыв тканых материалов в некоторой степени снижается, потому что волокна изгибаются, когда они проходят над и под друг друга в процессе ткачества.Под действием растягивающей нагрузки эти волокна имеют тенденцию выпрямляться, вызывая напряжение в матричной системе.

Для двунаправленных тканей используется несколько различных типов плетения. В схеме полотняного переплетения каждая пряжа наполнителя (т.е. пряжа, ориентированная под прямым углом к ​​длине ткани) попеременно пересекает и под каждой пряжей основы (продольной пряжей). Другие переплетения, такие как жгут , сатин и корзина плетение, позволяют пряже или ровнице пересекать и под несколькими волокнами основы (например.г., от двух до двух лет). Эти переплетения обычно более драпируемые, чем полотняные.

Тканый ровинг относительно толстый и используется для тяжелого армирования, особенно при ручной укладке и применении инструментов. Благодаря относительно грубому переплетению ровница быстро смачивается и стоит относительно недорого. Однако можно производить исключительно тонкие ткани из стекловолокна для таких применений, как усиленные печатные платы.

Гибридные ткани могут быть изготовлены из различных типов волокон, составов прядей и типов тканей.Например, в направлении основы можно использовать высокопрочные пряди из S-стекла или волокна малого диаметра, в то время как менее дорогие пряди составляют наполнитель. Гибрид также можно создать, сшив вместе тканый материал и нетканый мат.

Мультиаксиальные ткани - это нетканые материалы, изготовленные из однонаправленных волоконных слоев, уложенных друг на друга с разной ориентацией и скрепленных сшиванием по всей толщине, вязанием или химическим связующим. Долю пряжи в любом направлении можно подбирать по желанию.В многоосных тканях исключается изгиб волокон, связанный с ткаными тканями, поскольку волокна лежат друг на друге, а не пересекаются друг с другом. Это позволяет лучше использовать внутреннюю прочность волокон и создавать более гибкую ткань, чем тканая ткань аналогичного веса. Доступны сверхтяжелые нетканые материалы (до 200 унций / ярд²), которые могут значительно уменьшить количество слоев, необходимых для укладки, делая производство более рентабельным, особенно для крупных промышленных сооружений.Высокий интерес к многослойной арматуре без обжима привел к значительному росту этой категории арматуры.

Новый стиль многоосного армирования, разработанный доктором Стивеном Цай из Стэнфордского университета совместно с Chomarat (Ле Шейлар, Франция и Андерсон, Южная Каролина, США), был представлен в 2011 году, который ориентирует волокна под очень малыми углами, такими как 0 ° / 20 °, который может заменить квазиизотропные волокна для лучшей производительности и меньшего веса. Одним из результатов является продукт под названием C-PLY, который недавно использовался компанией VX Aerospace (Моргантон, Северная Каролина, США) на своем четвертомасштабном БПЛА VX-1 KittyHawk .Он имеет крылья, которые плавно переходят в аэродинамический фюзеляж, и является первым самолетом, который использует анизотропные ламинаты Цая, а его полномасштабная версия предназначена для использования в качестве беспилотных гражданских или военных (см. Изображение и изображение слева). Подробнее о БПЛА KittyHawk и о том, как его создатели использовали эту новую форму волокна, читайте в статье «VX Aerospace: Маленькая компания, большая производительность».

Плетеные ткани сплетены непрерывно под косым углом и имеют по крайней мере одну осевую пряжу, которая не гофрируется в процессе ткачества.Сила тесьмы достигается за счет переплетения трех или более пряжи без скручивания любых двух нитей друг вокруг друга. Эта уникальная архитектура обычно обеспечивает большую прочность по сравнению с тканью. Он также обладает естественной прилегаемостью, что делает оплетку особенно подходящей для производства рукавов и преформ (см. «Преформы» ниже), поскольку она легко принимает форму армируемой детали, тем самым устраняя необходимость разрезания, сшивания или манипуляций с ней. размещение волокна. Косы также доступны в виде плоской ткани.Они могут быть изготовлены с трехосной архитектурой, с волокнами, ориентированными под углом 0 °, + 60 °, -60 ° в пределах одного слоя. Эта квазиизотропная архитектура в одном слое плетеной ткани может устранить проблемы, связанные с наложением нескольких слоев ткани 0˚, + 45˚, -45˚ и 90˚. Кроме того, склонность к расслоению (разделению волоконных слоев) резко снижается при использовании квазиизотропной плетеной ткани. Его архитектура 0 °, + 60 °, -60 ° придает ткани одинаковые механические свойства во всех направлениях, поэтому возможность несоответствия жесткости между слоями исключается.

Как в рукаве, так и в плоской ткани волокна сплошные и механически переплетены. Поскольку все волокна в конструкции участвуют в событии нагрузки, нагрузка равномерно распределяется по всей конструкции. Таким образом, тесьма может поглотить много энергии, если она разорвется. Ударопрочность, устойчивость к повреждениям и усталостные характеристики оплетки привлекают производителей композитов в самых разных областях, от хоккейных клюшек до корпусов вентиляторов реактивных двигателей.

Преформы представляют собой армирующие формы с почти чистой формой, предназначенные для использования в производстве конкретных деталей путем наложения и формирования слоев из рубленого, однонаправленного, тканого, сшитого и / или плетеного волокна в заданную трехмерную форму.Сложные формы деталей можно точно приблизить путем тщательного выбора и интеграции любого количества армирующих слоев различной формы и ориентации. В связи с их потенциалом высокой эффективности и скорости обработки был разработан ряд технологий предварительного формования с помощью специальных связующих, методов нагрева и уплотнения и использования автоматизированных методов распыления, ориентации и уплотнения рубленых волокон.

Недавний и необычно творческий пример , автоматизирующий производство преформ , - это технология Fiber Patch Placement (FPP) компании Cevotec (Гархинг, Германия), автоматизированный способ размещения преформ из углеродного волокна в менее дорогостоящее армированное стекловолокном кайтборды, созданные North Kiteboarding (Оберхахинг, Германия), как средство удовлетворения сугубо индивидуальных предпочтений с точки зрения «производительности доски» со стороны энтузиастов кайтбординга без радикального повышения цен на кайтборды (см. иллюстрацию / фото и подпись слева).Чтобы узнать больше об этом, нажмите «Преформы Fiber patch помогают настроить характеристики кайтборда».

Препреги представляют собой пропитанные смолой волокна, изготавливаемые путем пропитки волокон контролируемым количеством смолы (термореактивной или термопластичной) с использованием технологий растворителя, горячего плавления или порошковой пропитки. Препреги можно хранить на «В-стадии», то есть в частично отвержденном состоянии, до тех пор, пока они не потребуются для изготовления. Лента или ткань препрега используются при ручной укладке, автоматической укладке ленты, укладке волокон и в некоторых операциях намотки волокон (см. Соответствующие заголовки в сегменте «Методы изготовления» в Справочнике CW ). Однонаправленная лента (все волокна параллельны) является наиболее распространенной формой препрега. Препреги, изготовленные из тканых волокон и других плоских изделий, предлагают армирование в двух или более измерениях и обычно продаются полными рулонами, хотя некоторые поставщики доступны в небольших количествах. Изготовленные путем пропитки волокнистых преформ и оплеток обеспечивают трехмерное усиление.

Препреги

обеспечивают однородное сочетание волокна и смолы и обеспечивают полное смачивание. Они также устраняют необходимость взвешивания и смешивания смолы и катализатора для мокрой укладки.Для большинства термореактивных препрегов драпировка и липкость «обработаны» для облегчения обращения, но они должны храниться при температуре ниже комнатной и иметь ограничения по времени хранения; то есть их необходимо использовать в течение определенного периода времени после извлечения из хранилища, чтобы избежать реакции преждевременного отверждения. Термопластичные препреги не нуждаются в охлаждении и не подлежат ограничениям по сроку службы, но без специального состава они не имеют липкости или драпировки, как у термореактивных препрегов, и, следовательно, их труднее формировать.

То, что препреги позволяют производить готовые детали с наименьшей массой, высочайшими механическими свойствами и низким содержанием пустот, неоспоримо.Однако исторически они также были самыми дорогими, отчасти потому, что они исторически производились специалистами - производство препрега было промежуточным, дискретным этапом в цепочке поставок композитов. Недавно были предприняты усилия для устранения неэффективности и связанных с этим затрат, связанных с этим дополнительным этапом. Два интересных подхода к этой цели, оба встроенных процессов , были представлены на конференции и выставке SPE Automotive Composites 2015 в Детройте, штат Мичиган, США.Они превращают производителей композитов в препреггеры во многом так же, как процесс прямого изготовления длинноволоконных термопластов (D-LFT) в конце 1990-х - начале 2000-х годов, когда работа композиторов была передана производителям. Обе новые технологии исключают ранее необходимые и дорогостоящих этапов замораживания и хранения препрега перед его отправкой покупателю, который затем должен также хранить и размораживать его перед использованием в процессе формования, расходы на которое несет процессор и, предположительно, заказчик процессора.

Наиболее близким к коммерциализации является встроенный процесс предварительной обработки, разработанный совместно Mitsubishi Rayon Co. Ltd. (Токио, Япония) и Mitsubishi Rayon Carbon Fiber and Composites Inc. (Ирвин, Калифорния, США). Ученые Mitsubishi сокращают расходы за счет прямого покрытия отдельных пучков углеродного жгута, калибровки ширины и последующей перемотки продукта на катушки. Система автоматической укладки волокон (AFP) - Mitsubishi называет ее автоматизированной укладкой towpreg - затем используется для укладки стопок слоев, чтобы избежать ручной укладки.Затем стопки предварительно формируются и формуются с помощью собственного процесса компрессионного формования препрега (PCM). Другой подход - это новый процесс InPreg (встроенный препрег), разработанный Институтом химической технологии им. Фраунгофера (ICT) (F-ICT, Пфинцталь, Германия). Подобно подходу Mitsubishi PCM, препреги InPreg предназначены для формования в прессах для сжатия, а не на более экзотическом оборудовании, что открывает доступ к ламинатным композитам более широкому кругу производителей. этапы предварительного формования и формования InPreg выполняются в пресс-инструменте.Это исключает не только время, необходимое для нагрева, предварительного формования и охлаждения препрега, но также стоимость и место для станции предварительного формования. Ключом к процессу Inpreg является четырехкомпонентная система эпоксидной смолы с B-стадией от Huntsman Advanced Materials (Базель, Швейцария) и более дешевое жгут углеродного волокна 24-50K, которое формируется в UD-ткань без обжима (NCF) . (Подробнее об обоих поточных методах читайте в разделе «Более низкая стоимость, меньше отходов: поточное производство препрега».)

Жгут спреда - это отдельный жгут (или нескрученная пряжа) волокна, который растягивается до тех пор, пока отдельные нити не будут лежать бок о бок, образуя ультратонкую ленту.Например, жгут из углеродного волокна 12K может иметь ширину от 5 до 25 мм, уменьшая его толщину на 80%. Эти расправленные жгуты могут быть вплетены в ткань, размещены для образования многоосной не изгибающейся ткани (NCF) или для приема жидкой или порошковой смолы с образованием ленты для расправленных жгутов или жгута. Использование тканого полотна с жгутом вместо более обычного армирования может привести к снижению веса композитного ламината на 20-30%. Это достигается за счет закрытия промежутков между основой и утком между основой и утком, чтобы меньше смолы задерживалось там, а также за счет уменьшения извитости волокон, в результате чего получаются более прямые волокна, что повышает прочность.Таким образом, конечный композитный ламинат может использовать меньшее количество более тонких слоев для достижения таких же или лучших характеристик.

Поставщик волокна Hexcel (Стэмфорд, Китай, США) заявляет о 5-8% сокращении зазоров в ткани и о возможности достижения с использованием углеродного волокна свойств жгута 6K при поверхностном весе 3K, характеристик жгута 12K при поверхностном весе 6K и т. Д. . North Thin Ply Technology (NTPT, Penthalaz-Cossonay, Швейцария) утверждает, что любое волокно может быть распределено, и заявляет, что достижимы очень низкие поверхностные веса: 30 г / м ² для углеродного волокна на основе PAN и 14 микрон диаметр кварцевого волокна, 35 г / м ² для стекловолокна диаметром 9 микрон, 20 г / м ² для арамидного волокна и 30 г / м ² для полибензоксазола (ПБО) и других синтетических волокон.Поставщиками усиленного жгута являются Hexcel, NTPT, Oxeon (Борас, Швеция), Sigmatex (UK) Ltd. (Ранкорн, Великобритания), Chomarat и FORMAX (Лестер, Великобритания). Приложения включают в себя велосипеды, лыжи, хоккейные клюшки, ракетки, парусные лодки, гоночные автомобили и самолет Solar Impulse .

Переработанное углеродное волокно (RCF) армирующие элементы доступны в различных формах, включая рубленые волокна, нарезанные на определенную длину, рубленые волокна, составленные в виде гранул из термопласта с длинными волокнами (LFT), трехмерные преформы в форме сетки и произвольно ориентированные маты из рубленого волокна - сухие или комбинированные с термопластами - включая полипропилен (PP), полиэтилентерефталат (PET), полиамид (PA или нейлон), полифениленсульфид (PPS), полиэфиримид (PEI), полиэфирэфиркетон (PEEK).Маты из рубленого волокна также можно обрабатывать, например, чесанием, чтобы добиться большего выравнивания волокон, что приводит к лучшим механическим свойствам. Это разнообразие продуктов доступно у ряда поставщиков RCF по всему миру, и они перерабатываются с помощью пиролиза, при котором смола сжигается из отходов препрега и отвержденных структур. Компания Technical Fiber Products Inc. (TFP, Скенектади, штат Нью-Йорк, США и Бернсайд, Великобритания) производит вуали из RCF с плотностью 2 г / м ² .

Продукция

RCF также производится собственными силами из отходов производства сухого волокна. В продуктах SigmaRF повторно используются собственные сухие производственные отходы Sigmatex путем объединения углеродных волокон диаметром от 45 до 60 мм с термопластичным носителем для образования лент, которые используются для изготовления не изгибающихся тканей, например, 220 г / м ² Углеродное волокно ± 45 ° / двухосный ПЭТ NCF. Другие варианты включают RCF / Kevlar / PEI, RCF / PA и RCF / PES.

Институт обработки пластмасс (IKV) при RWTH Ахенском университете (Ахен, Германия) взял зарождающиеся волокна, не собранные роликами во время формования прекурсора углеродного волокна PAN - отходы производства углеродного волокна или побочный продукт - а затем нарезал, карбонизировал и сформировал из них однородные маты с использованием непрерывного процесса воздушной укладки.(Дополнительные сведения о технологиях регенерации углеродного волокна и рынке вторичного продукта см. В разделе «Обновление вторичного углеродного волокна: завершение цикла жизненного цикла углепластика».)

Новые методы также разрабатываются для производства непрерывных переработанных волокон, включая сольволиз с использованием спиртов или других растворителей для удаления смол без горения или высоких температур, пиролиз и разматывание сосудов под давлением, намотанных нитью, и использование эпоксидных смол, которые позволяют матрице быть переработанный как термопласт, например отвердители Recyclamine от Connora Technologies (Хейворд, Калифорния, США).

Формовочные смеси - еще один способ включения волокон в композит. Традиционно они были разработаны в пластмассовой промышленности и содержат короткие волокна (2-25 мм) при низком весовом проценте (5-50%). Компаунд для формования массы (BMC), похожий на замазку, используется при литьевом формовании, в то время как компаунд для формования листов (SMC) используется для более крупных деталей и с более высокими требованиями к прочности, обычно в процессе компрессионного формования.

Стекломат термопласта (GMT), который также поддается прессованию, имеет непрерывное армирование случайными волокнами.GMT был разработан в 1960-х годах как шаг вперед от короткого нейлона, армированного волокном. Он столкнулся с растущей конкуренцией со стороны армированного длинным волокном термопласта (LFRT или LFT), который производится путем разрезания пултрузионных непрерывных стекловолоконных стержней малого диаметра на гранулы. LFT имеет непрерывное однонаправленное волокно, проходящее по всей длине гранулы, и предлагает свойства между GMT и термопластами из короткого стекла. В 1990-х годах производители оборудования разработали системы встроенного компаундирования (ILC), которые объединяют ранее раздельные процессы компаундирования и формования.Эти системы прямого длинноволоконного термопласта (D-LFT) сочетают в себе смолу, арматуру и добавки на прессе, доставляя отмеренную дробь или заряд непосредственно в оборудование для литья под давлением или компрессионного формования. Это исключает запасы предварительно приготовленного продукта и позволяет выбирать длину волокна.

SMC, BMC, GMT и LFT используются в широком спектре приложений, где требуются сложные формы и формованные детали, включая автомобильные детали, бытовую технику (бак стиральной машины), медицинские приборы, потребительские товары, электронику, спортивные товары, кронштейны, корпуса. , запчасти для транспортных средств и электрооборудования.

SMC, в частности, предлагает уплотнение деталей, контур глубокой вытяжки и множество других преимуществ по сравнению со сталью и алюминием: он обычно на 40% легче металлов при сопоставимой по характеристикам геометрии. Хотя он не ржавеет и не подвергается коррозии и не требует такой обработки, он обладает термической и химической стойкостью, чтобы выдержать электрофоретическое (электронное покрытие) нанесение ржавчины на металлические компоненты шасси, поэтому детали SMC могут быть прикреплены к корпусу в белом (предпочтительный метод сборки) и не требует специальной сборки электронного покрытия.Однако до недавнего времени SMC имела преимущество в стоимости при объемах производства 150 000 единиц или меньше. Однако новый SMC низкой плотности от Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, MI, US) получил название TCA (жесткий класс A) Ultra Lite. При удельном весе (SG) 1,2 он обеспечивает снижение массы на 28% по сравнению с классами TCA Lite со средней плотностью CSP (1,6 SG) и на 43% по сравнению с обычными сортами SMC 1,9. Кроме того, он не только предлагает механические характеристики, сравнимые с TCA Lite (оба имеют матрицу ненасыщенного полиэфира от AOC Resins, Collierville, TN, US), но также, как сообщается, более эффективно связывается с краской и клеем.Что наиболее важно, анализы жизненного цикла, проведенные CSP, по сообщениям, показывают, что даже при объемах до 350 000-400 000 автомобилей в год TCA Ultra Lite стоит дешевле в расчете на одну деталь, чем алюминий (см. Фото и подпись слева). Подробнее о новом SMC см. «SMC низкой плотности: лучше жить благодаря химии».

Стекловолокно является наиболее распространенным и наименее дорогим армированием, используемым в формовочных смесях, арамидное волокно обеспечивает износостойкость, волокно из нержавеющей стали обеспечивает защиту как от электростатического рассеяния (ESD), так и от электромагнитных помех (EMI), а углеродное волокно обеспечивает более высокий модуль упругости и меньший вес. а также свойства ESD.Также были разработаны формовочные смеси, армированные натуральными волокнами (конопля, лен, сизаль и древесные волокна), в том числе. Они набирают популярность в автомобильной, спортивной и потребительской продукции.

Усовершенствованные формовочные смеси предназначены для применения в областях с более высокими эксплуатационными характеристиками, включая аэрокосмические и военные детали. В этих материалах используются смолы с более высокими эксплуатационными характеристиками, такие как эпоксидная, фенольная, винилэфирная, бисмалеимидная (BMI) и полиимидная, и с содержанием волокон от 45% до 63% по весу.Волокна включают углеродное стекло и стекло E, а также стекло S2 с более высокими характеристиками. TenCate Advanced Composites BV (Нейвердал, Нидерланды) производит BMC с эпоксидной смолой, цианатным эфиром, нейлоном, смолами PPS или PEEK и углеродным или стекловолокном S2 длиной от 12 мм до 50 мм. HexMC производится Hexcel с использованием углеродных волокон длиной 50 мм и эпоксидной смолы. Множество других продуктов SMC из углеродного волокна доступны от поставщиков, включая Continental Structural Plastics, Quantum Composites Inc. (Бэй-Сити, Мичиган, США) и совместное предприятие Zoltek Corporation (Санкт-Петербург).Луи, Миссури, США) и Magna Exteriors (Париж, Франция).

В последнее время формовочные смеси позволяют армировать изделия, созданные с помощью того, что стало известно как процессы аддитивного производства, также известные как 3D-печать. Рубленое и коротковолокнистое армирование может быть адаптировано для использования в обычном типе 3D-печати, называемом моделированием наплавления. Большая часть 3D-печати из армированного пластика имеет ограниченный размер (для обзора см. «3D-печать: ниша или следующий шаг к производству по запросу?»).Но по крайней мере один недавний демонстрационный проект показывает, что широкоформатная печать технически практична и экономически оправдана: Национальная лаборатория Ок-Ридж (Ок-Ридж, Теннесси, США) и производитель оборудования Cincinnati Inc. (Харрисон, Огайо, США) продемонстрировали большие возможности. возможность форматной печати с помощью системы Big Area Additive Manufacturing (BAAM) в сотрудничестве с Local Motors (Чандлер, Аризона, США) для производства первого в мире автомобильного кузова, напечатанного на 3D-принтере. Специально разработанный кузов спортивного автомобиля Strati был напечатан на полу выставки на выставке IMTS в 2014 году за 44 часа с использованием смеси акрилонитрилбутадиенстирола (ABS), армированной 15% углеродным волокном, поставляемой SABIC (Питтсфилд, Массачусетс, США).Подробнее о демонстрации читайте в разделе «Аддитивное производство: можно ли напечатать автомобиль ?» ”

Примечание редактора: Чтобы продолжить чтение статей в «Отраслевые исследования, часть I: материалы и процессы», вы можете вернуться в главное меню SourceBook, нажав здесь .

.

Ошибка

Перейти к основному содержанию

☰Боковая панель

Мои курсы

• Школы Школа искусств, дизайна и архитектуры (ARTS) Школа бизнеса (BIZ) Школа химической инженерии (CHEM) –SРуководства для студентов (CHEM) - Инструкция по написанию отчета (ХИМ) Школа электротехники (ELEC) Школа инженерии (ENG) Школа наук (SCI) Языковой центр Открытый университет Библиотека Программа педагогической подготовки университета Аалто UNI (экзамены) Песочница
• КОРОНАВИРУС ИНФОРМАЦИЯ Коронавирус - tietoa opiskelijalle Коронавирус - информация для студентов Коронавирус - информация для студента Koronaviruksen vaikutus opiskeluun: kysymyksiä ja westauksia Влияние коронавируса на исследования: вопросы и ответы

.

Преимущества и преимущества использования композитных материалов

Гибкость дизайна - Термореактивные композиты предоставляют дизайнерам практически неограниченную гибкость в разработке форм и форм. Из них можно формовать самые сложные компоненты, и их можно производить в широком диапазоне плотностей и химических составов, чтобы иметь точные рабочие характеристики.

Низкая стоимость кубического дюйма - При сравнении затрат на основе объема термореактивные композиты имеют более низкие материальные затраты, чем традиционные материалы, такие как дерево, инженерные термопласты и металлы.Кроме того, поскольку термореактивные композиты имеют низкое содержание нефти, они не подвержены колебаниям цен, характерным для продуктов на основе нефти.

Более низкие затраты на материалы - Поскольку термореактивные композиты можно точно формовать, мало отходов и, следовательно, значительно ниже общие затраты на материалы, чем на изделия из металла.

Повышение производительности - Промышленные дизайнеры и инженеры могут снизить затраты на сборку, объединив несколько ранее собранных деталей в один компонент.Кроме того, вставки можно формовать непосредственно в детали во время процесса формования, что устраняет необходимость в последующей обработке. Кроме того, композиты обычно не требуют дополнительной обработки, что сокращает незавершенное производство и время выхода на рынок.

Другие ключевые преимущества:

• Как формованная точность размеров
  • Жесткий допуск, повторяемость формовки
  • Низкая усадка формы
• Химическая стойкость
• Составные части и функции
• Коррозионная стойкость
• Гибкость дизайна
• прочный
• Высокий модуль упругости при изгибе для высоких нагрузок
• Высокая производительность при повышенных температурах
  • Термостойкость
  • Естественно огнестойкий
  • Сопротивление ползучести
  • Сохранение механических свойств
  • Превосходная термическая стабильность
• Легче металла
• Более низкие затраты по сравнению сЛитье под давлением
• Низкое содержание нефтехимии
  • Лучшая стабильность затрат, чем у товаров
• Более низкая стоимость на кубический дюйм по сравнению с термопластами
• Литой цвет
• Формованные вставки
• Превосходная электрическая изоляция
  • Сопротивление дуги и дорожки
  • Способность к гашению

Thermoset Composites и Mar-Bal обладают способностями и профессиональным опытом для создания индивидуализированной рецептуры и, кроме того, гибкостью конструкции для удовлетворения требований приложений.Наша команда по управлению программами гарантирует, что ваш проект будет завершен вовремя, соответствует ожиданиям или превзойдет их, и предоставит эффективное решение для вашей сложной среды.

.

Преимущества и недостатки полимерных композитов

Преимущества и недостатки полимерных композитов

Происхождение композитов уходит далеко в прошлое. Самым распространенным искусственным композитом было сочетание соломы и глины для изготовления кирпичей для строительства. Другой пример - бетон, в котором сочетаются цемент и гравий. В более современных композитах полимеры используются в качестве смолы или матрицы для удержания смеси вместе, а различные волокна - в качестве армирующего материала. Эти полимерные композиты улучшили характеристики многих современных продуктов.

Matrix

Назначение матрицы - связать волокна арматуры вместе так, чтобы напряжения распределялись по всему материалу. Матрица из смолы также образует твердую поверхность, защищающую армирующий материал от повреждений. Полимерные матричные материалы бывают двух типов: термореактивные и термопласты. Термореактивная матрица создается в результате необратимого химического отверждения смолы с образованием аморфной смеси. Термореактивные материалы обладают устойчивостью к высоким температурам, хорошей стойкостью к растворителям и высокой стабильностью размеров.

Термопласты получают путем нагревания до температуры процесса и придания продукту желаемой формы. У них очень высокая вязкость, что затрудняет их производство. Термопласты обладают большей устойчивостью к растрескиванию и ударам по сравнению с термореактивными композитами.

Волокна

Роль армирования волокном заключается в добавлении прочности и жесткости комбинированному материалу. Армирование бывает трех видов: частицы, непрерывное волокно и прерывистое волокно.Первыми армирующими материалами были солома, конопля и стекло. В 1940-х годах производители начали комбинировать углеродные и стеклянные волокна с полимерными пластиками, чтобы сделать прочный композит, который можно было бы использовать для корпусов самолетов.

Прочность

Существенным преимуществом полимерных композитов является их высокое отношение прочности на разрыв к массе. Композиты с полиарамидными волокнами в пять раз прочнее стали в пересчете на фунт за фунт. Волокна в этих композитах могут быть расположены в процессе производства по разнонаправленной схеме, которая распределяет напряжения по всему материалу.Однако эти материалы обладают низкой прочностью на сжатие, что означает, что они могут легко сломаться под действием внезапных и резких усилий. Готовый полимерный композит будет иметь гладкую поверхность, что позволит снизить аэродинамическое сопротивление самолета.

Устойчивость

Полимерные композиты обладают отличной стойкостью к химической коррозии, царапинам, ржавчине и морской воде. Эти характеристики привели к применению в корпусах самолетов, деталях велосипедов, военных транспортных средствах, поездах и лодках. Благодаря своей износостойкости недорогие композиты нашли применение в сиденьях, стенах и полах в автобусах и метро.

Затраты

Стоимость изготовления полимерных композитов и превращения их в полезные продукты является основным недостатком. Полимерные композиты производятся с помощью трудоемкого процесса, известного как укладка, который снижает темпы производства, делая продукцию менее рентабельной для больших объемов производства. Современные полимерные композиты также дороги в производстве. Эти передовые формулы требуют более дорогостоящего обучения персонала и более сложных соображений по охране окружающей среды и здоровья.

Полимерные композиты продолжали развиваться на протяжении многих лет с менее дорогостоящими производственными процессами и лучшими рецептурами с лучшими характеристиками прочности и долговечности. По мере того как ученые узнают больше о взаимосвязи между смолами и армирующими материалами, полимерные композиты будут и дальше находить все большее применение в повседневных продуктах. Более прочные и легкие композиты найдут свое место для более экономичного использования в транспорте, лодках и других изделиях, которые ранее считались невозможными.

.

Преимущества композитных профилей - Top Glass

Благодаря своим преимуществам композитных профилей все чаще используются вместо алюминия, стали, дерева и ПВХ.
Преимущества композитных материалов GRP включают: легкий вес, внутреннюю стойкость к химическим веществам и коррозию , а также электрическую и теплоизоляцию емкость.
Легкий в сочетании с высокой механической прочностью делает стекловолокно GRP уникальным решением для многих областей применения, таких как транспорт , строительство и энергетическая инфраструктура .
Более того, композиты обладают отличной способностью противостоять воздействию окружающей среды и , высокоагрессивным химическим веществам , особенно кислотам, щелочным веществам и растворителям. Помимо этого, их с высокой стабильностью размеров позволяет им выдерживать до очень хорошо при больших колебаниях температуры без значительных или постоянных деформаций в разрезе. Профили TRIGLASS® не требуют заземления благодаря высокому уровню электроизоляции и низкому коэффициенту теплопроводности , что обеспечивает уникальную теплоизоляцию.
Стекловолокно имеет коэффициент теплопроводности около 0,3 Вт / м · K , что невероятно низко по сравнению с алюминием и сталью.

МАТЕРИАЛЫ	УДЕЛЬНЫЙ ВЕС [г / см 3 ]	ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ [МПа]	УПРУГОЙ МОДУЛЬ [ГПа]	КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ [K -1 ]	ТЕПЛОВАЯ ПРОВОДИМОСТЬ / мК]
ДЕРЕВО	0,7	80	12	14 X 10 -6	0,1
ПВХ	1,4	70	3	85 x 10 -6	0,1
ИЗДЕЛИЕ из стеклопластика	1,8	400	26	11 x 10 -6	0,3
АЛЮМИНИЙ	2,7	250	70	23 x 10 -6	170
СТАЛЬ	7,8	400	210	12 x 10 -6	40

Как результат Top Glass - партнер , которому доверяет заказчик s из-за своего ноу-хау (все машины и химические составы разрабатываются и производятся внутри компании).Опыт компании в разработке и настройке каждого профиля из стеклопластика также способствует доверию клиентов .

См. # 4 основные причины , почему вам следует использовать профили TRIGLASS® вместо традиционных материалов.

.

---

Смотрите также

• 
  Олеандр что такое
• 
  Рисунок на доску разделочную
• 
  Наушники мониторные лучшие
• 
  Снип дома жилые одноквартирные
• 
  Погребок на даче
• 
  Сетка габионная своими руками
• 
  Что такое вагонка
• 
  Пушка дизельная прямого нагрева
• 
  Из каких материалов строить лучше дом
• 
  Разделить комнату шторой на две зоны
• 
  Потолок какой сделать в комнате