Materiali za proizvodnjo
Trenutno je trg kompozitnih armatur predstavljen s tremi vrstami:
- Fiberglass ;
- bazaltna plastika;
- ogljikovih vlaken .
Okovje iz steklenih vlaken
Prva vrsta armature je iz steklenih vlaken. Ta tehnologija se je v ZSSR pojavila pred približno 50 leti. Nato so začeli s tiskanim vezjem v radijski elektroniki pridobivati zagon in tekstolit se je začel uporabljati kot material za plošče, ko je bila podlaga tkanina, in uporabljena smola kot vezni material. Pozneje so namesto običajne tkanine uporabili steklena vlakna, kar je razširilo uporabo steklenih vlaken.
Svoje mesto je prevzel v letalski industriji, proizvodnji pohištva in gospodinjskih izdelkov, včasih celo v vojaški industriji. Postopoma se je začela uporabljati v gradbeništvu, fitingi iz steklenih vlaken pa so postali odlična možnost za temelje fundacije, ki delujejo v agresivnih pogojih, na primer v vodi.
Materiali za steklena vlakna so steklo in epoksi smola.
Bazaltna plastika v gradbeništvu
Ta material ne vsebuje steklenih vlaken, ampak bazalt. Tehnologija proizvodnje je enostavnejša od stekla, saj za proizvodnjo stekla potrebujemo več vrst surovin, za bazaltno plastiko pa le bazalt.
V primerjavi s prejšnjim kompozitom ima bazaltoplastik višji modul elastičnosti in natezne trdnosti, ima manjšo toplotno prevodnost, vendar nekoliko večjo težo.
Ogljikova vlakna iz ogljikovih vlaken
Narejena je iz ogljikovih vlaken in iste smole, toda ta material je drag. Razlog za to je tehnologija proizvodnje ogljikovih vlaken - osnova teh materialov. Tehnološki proces zahteva natančno upoštevanje parametrov temperature in časa obdelave, saj so surovine za njih organska vlakna.
CFRPs se aktivno uporabljajo v avtomobilski, športni opremi, letalih in ladjedelništvu, znanosti.
Ojačitev iz ogljikovih vlaken je močnejša od steklenih vlaken in ima večji modul elastičnosti, vendar ne brez pomanjkljivosti. Torej je krhkost tega materiala velika, kar ne dovoljuje uporabe v dolgih, stresnih strukturah, kot so talne plošče.
Proizvodna tehnologija kompozitne ojačitve
Obstajajo trije načini izdelave armiranih palic iz kompozita. Imajo angleška imena, ki odražajo bistvo tehnologije.
Nidltrusiya je sukanje posameznih vlaken v eno, hkrati impregnirano in pleteno. Omogoča zmanjšanje stroškov postopka zaradi visoke hitrosti takšnih tehnoloških linij. Značilnost sproščanja ojačitve se doseže z navijanjem navojev periodičnega profila. Če je ojačitev debelejša, večje je število uporabljenih niti. Torej so veje do 10 mm v prerezu ovite z eno nitjo, od 10 do 18 z dvema, in zgoraj s štirimi. Izdelki, izdelani po tej metodi, imajo zaradi oprijema dobro oprijemljivost na beton - kljub dejstvu, da imajo kompozitni materiali nizek koeficient oprijema.
Metoda plutruzije je sestavljena iz predhodnega oblikovanja glavnega droga in njegovega spiralnega navijanja v dveh smereh.
Najstarejša metoda izdelave kompozitne ojačitve je pultruzija . To je odprtina iz oblikovanega, impregniranega in že utrjenega vlakna skozi sistem šob, ki pri polimerizacijski temperaturi plastike končno daje armaturi želeno obliko in jo izvleče. Ta metoda se odlikuje po nižji stopnji proizvodnje in višji stroškovni ceni.
Primerjava kakovostnih značilnosti
Če želite primerjati različne vrste kompozitov in jih primerjati z jeklom, lahko uporabite naslednjo tabelo.
| Fiberglass | bazaltoplastične | ogljikovih vlaken | jekla | |
| Natezna trdnost, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Relativni raztezek, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Elastični modul, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Toplotna prevodnost | 0, 35 | 0, 3 | 1 | 46 |
| Maksimalna delovna temperatura, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Poleg tega ima kompozitna ojačitev takšno lastnost, kot je krhkost, ki jo razlikuje od jekla na slabše. Zaradi tega in tudi zaradi nestabilnosti do visokih temperatur se ne uporablja v strukturah, ki imajo močne upogibne obremenitve in na tistih mestih, kjer obstaja nevarnost požara .
Materialne prednosti
Kompozitni priključki imajo več prednosti pred standardnim jeklom. Te vključujejo:
- Povečana natezna trdnost . Lahko je nekajkrat višja od jekla.
- Odpornost proti koroziji . Plastični fitingi ne rjejo.
- Nizek koeficient prenosa toplote. Za razliko od kovine, plastika ne ustvarja hladnih mostov .
- Plastična oprema ne deluje kot antena - ker je dielektrična in diamagnetna. Zato je verjetnost radijskih motenj v stavbah s takšno ojačitvijo enaka nič.
- Nizka specifična teža . Jeklena ojačitev je večkrat težja.
- Temperaturni koeficient raztezanja je enak kot pri betonu, zato je nastajanje razpok zaradi tega izključeno.
Slabosti kompozitnih materialov
Prednosti kompozitnih materialov pogosto ni mogoče v celoti razkriti zaradi pomanjkljivosti, ki se kažejo v nekaterih aplikacijah. To je predvsem:
- Nizek modul elastičnosti . Plastična ojačitev ni trdna, njena elastična deformacija je v nizkih mejah (to je možnost, da se po prenehanju obremenitve vrne v prvotno obliko).
- Krhkost . Ko se uporabljajo upogibne sile, se taka ojačitev ne ukrivi, ampak se zlomi. V zvezi s tem ga je nemogoče oviti brez ogrevanja.
- Odporna na nizke temperature . Fiberglass, ko doseže 150 stopinj izgubi svoje pozitivne lastnosti, in pri 300 je preprosto propade, medtem ko sprošča strupene snovi. Ogljikove plastike imajo višje delovne in omejevalne temperature, saj so ceste same in polimeri dražji pri njihovi izdelavi, vendar je njihova krhkost večja kot pri drugih vrstah. Jeklo lahko deluje do 600-750 stopinj, preden se začne zmehčati in stopiti.
Uporaba kompozitne ojačitve
Sestavljeni izdelki so se zelo dobro izkazali, kjer so statične obremenitve kombinirane z agresivnim okoljem - na primer v hidravličnih konstrukcijah. Včasih se taka ojačitev uporablja sama, včasih z jeklom, kar pomaga izkoristiti prednosti obeh tipov in kompenzira medsebojne pomanjkljivosti.
Izdelki iz plastičnih mas v obliki rešetk aktivno zamenjujejo jeklo v opeki z oblogo, kjer je zagotovljena zračna reža. Jeklena mreža postopoma korodira in včasih povzroči katastrofalne posledice (kos obloge lahko odpade). Kompozit nima take slabosti.
Enakovredna zamenjava
Če upoštevamo tabelo iz prejšnjega poglavja in tehnične značilnosti določenih izdelkov, se o vprašanju enakovrednosti odloča glede na pogoje, pod katerimi se bo uporabljala struktura armiranega betona.
Da, za natezno trdnost je mogoče jekleno ojačitev v prečnem prerezu 12 mm zamenjati s steklenimi vlakni 8 mm, in jeklo 18 - s steklenimi vlakni 14. Vendar je vse to pomembno, kadar je ta ojačitev potrebna izključno za ohranjanje strukture pri obremenitvi. Preprosto povedano, lahko naredite temelje za trakove in plošče.
Toda v primerih, ko je odklon, to pravilo ne deluje. Torej, za proizvodnjo preklade ali plošče, potrebne za povečanje števila palic 4-krat - ker je modul elastičnosti kompozita toliko krat manj. Pri krepitvi bremena v sredini kompozitno ojačane plošče, se ne bo razpočil, zdaj pa se bo bolj upognil, rezultat pa bo morda kapljica betona na glavo.
Nizka meja elastičnosti preprečuje uporabo kompozitov za armiranje betonskih stebrov. Tlačna trdnost betona je dovolj visoka, toda pri povišanih obremenitvah na enoto majhne površine, še posebej, če so neenakomerne, je modul elastičnosti lahko resnično vrednost pri odpornosti na lom.
Trenutno je uporaba polimernih armatur urejena s SNIP 5201-2003, spremembe pa so bile izvedene v obliki korekcijskih faktorjev za izračun take ojačitve v različnih obratovalnih pogojih (Dodatek L iz leta 2012).
Glavne nianse izdelkov
V zadnjih letih se je število podjetij, ki proizvajajo kompozitno ojačitev (zlasti steklena vlakna), večkrat povečalo, vendar pa kakovost njihovih izdelkov pušča veliko možnosti. Tukaj je nekaj načinov za prepoznavanje zakonske zveze:
- Bodite pozorni na barvo izdelkov. Kakovostna oprema v isti seriji je vedno enake barve. V nasprotnem primeru to pomeni, da je bila temperatura med proizvodnjo motena.
- Razpoke in delaminacija ne bi smele biti. Na rezu jih je enostavno videti.
- Zlomi vlaken zmanjšajo navedene lastnosti. Vidne so tudi s prostim očesom.
- Neenakomeren profil (navivka). Najverjetneje je proizvodnja uporabljala staro opremo, kjer je prekinjena kontinuiteta.
Zdaj bodo zahteve po kompozitnih materialih zaostrene. Valjano jeklo postaja vse dražje, plastična oprema pa ima vse možnosti, da iz jekla vzame velik del trga. Nedvomno to ne uporabljajo zelo dobri proizvajalci, zato morate biti pozorni.