Materiály na výrobu
V súčasnosti je trh kompozitnej výstuže reprezentovaný troma typmi:
- sklolaminát ;
- Čadičový plast;
- uhlíkové vlákno .
Sklolaminátové kovanie
Prvý typ výstuže je vyrobený zo sklených vlákien. Táto technológia sa objavila v ZSSR asi pred 50 rokmi. Potom sa montáž plošných spojov v rádiovej elektronike začala zvyšovať na hybnosť a ako materiál pre dosky sa začal používať textolit, keď bola tkanina základom a živica sa použila ako spojovací materiál. Neskôr sa namiesto obvyklej tkaniny používali sklolamináty, čo rozšírilo používanie sklených vlákien.
Svoje miesto zaujal v leteckom priemysle, výrobe nábytku a potrieb pre domácnosť a niekedy aj vo vojenskom priemysle. Postupne sa začala používať v stavebníctve a kovania zo sklených vlákien sa stali vynikajúcou voľbou pre základy základov pracujúce v agresívnych podmienkach, napríklad vo vode.
Materiály pre sklolaminát sú sklo a epoxidová živica.
Čadičový plast v stavebníctve
Tento materiál neobsahuje sklolaminát, ale čadič. Technológia jeho výroby je jednoduchšia ako sklo, pretože na výrobu skla vyžaduje niekoľko druhov surovín a pre čadičový plast - len čadič.
V porovnaní s predchádzajúcim kompozitom má basaltoplastika vyšší modul pružnosti a pevnosti v ťahu, má nižšiu tepelnú vodivosť, ale o niečo väčšiu hmotnosť.
Uhlíkové vlákno z uhlíkových vlákien
Je vyrobený z uhlíkových vlákien a rovnakej živice, ale tento materiál je drahý. Je to spôsobené technológiou výroby uhlíkových vlákien - základom takýchto materiálov. Technologický proces vyžaduje presné dodržiavanie parametrov teploty a času spracovania, pretože surovinami pre ne sú organické vlákna.
CFRP sa aktívne využívajú v automobilovom, športovom, leteckom a lodiarskom priemysle, vo vede.
Výstuha z uhlíkových vlákien je silnejšia ako sklolaminát a má väčší modul pružnosti, ale nie bez nevýhod. Takže krehkosť tohto materiálu je skvelá, čo neumožňuje jeho použitie v dlhých, namáhaných konštrukciách ako sú podlahové dosky.
Technológia výroby kompozitnej výstuže
Existujú tri spôsoby výroby vystužených tyčí z kompozitu. Majú anglické názvy, ktoré odrážajú podstatu technológie.
Nidltrusiya je krútenie jednotlivých vlákien do jedného, súčasne impregnované a pletené. Umožňuje znížiť náklady na proces v dôsledku vysokej rýchlosti takýchto technologických liniek. Charakteristiky pre odľahčenie výstuže sa dosahujú navíjaním nití periodického profilu. Čím hrubšia je výstuž, tým väčší je počet použitých nití. Tak, vetvičky do 10 mm v priereze sú zabalené s jedným závitom, od 10 do 18 s dvoma, a vyššie so štyrmi. Výrobky vyrobené touto metódou majú vďaka svojej úľave dobrú priľnavosť k betónu - a to napriek skutočnosti, že kompozitné materiály majú nízky koeficient adhézie.
Spôsob plutrúzie spočíva v predtvarovaní hlavnej tyče a jej následnom navíjaní špirálovito v dvoch smeroch.
Najstaršou metódou výroby kompozitnej výstuže je pultrúzia . Je to výsek z lisovaného, impregnovaného a už vytvrdeného vlákna cez systém dýz, ktoré pri polymerizačnej teplote plastu konečne dodajú výstuži požadovaný tvar a vytiahnu ho. Táto metóda sa vyznačuje nižšou výrobnou rýchlosťou a vyššou obstarávacou cenou.
Porovnanie charakteristík kvality
Na porovnanie rôznych typov kompozitov, ako aj na ich porovnanie s oceľou, môžete použiť nasledujúcu tabuľku.
| laminát | čadič | uhlíkové vlákno | oceľ | |
| Pevnosť v ťahu, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Relatívne predĺženie, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Modul pružnosti, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Tepelná vodivosť | 0.35 | 0.3 | 1 | 46 |
| Maximálna prevádzková teplota, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Okrem toho kompozitná výstuž má takú vlastnosť ako krehkosť, ktorá ju odlišuje od ocele pre horšie. Z tohto dôvodu a tiež kvôli svojej nestabilite voči vysokým teplotám sa nepoužíva v konštrukciách, kde dochádza k silnému zaťaženiu v ohybe a na miestach, kde hrozí požiar .
Materiálne výhody
Kompozitné kovanie má niekoľko výhod oproti štandardnej oceli. Patrí medzi ne:
- Zvýšená pevnosť v ťahu . Môže byť niekoľkokrát vyššia ako oceľ.
- Odolnosť voči korózii . Plastové armatúry nehrdzavejú.
- Nízky koeficient prestupu tepla. Na rozdiel od kovu, plast nevytvára studené mosty .
- Plastové armatúry nefungujú ako anténa, pretože ide o dielektrikum a diamagnetické. Preto je pravdepodobnosť rádiového rušenia v budovách s takýmto zosilnením nulová.
- Nízka špecifická hmotnosť . Oceľová výstuž je niekoľkokrát ťažšia.
- Teplotný koeficient expanzie je rovnaký ako teplotný koeficient betónu, preto je vylúčená tvorba trhlín z tohto dôvodu.
Nevýhody kompozitných materiálov
Výhody kompozitných materiálov často nie je možné úplne odhaliť kvôli nedostatkom, ktoré sa prejavujú v niektorých aplikáciách. Toto je primárne:
- Nízky modul pružnosti . Plastová výstuž nie je tuhá, jej elastická deformácia je v nízkych medziach (to znamená, že schopnosť vrátiť sa do pôvodného tvaru po ukončení zaťaženia je nižšia).
- Krehkosť . Keď sa aplikujú ohybové sily, takáto výstuž sa neohne, ale zlomí sa. V tomto ohľade nie je možné ohýbať ho bez ohrevu.
- Odolné voči nízkym teplotám . Sklolaminát, keď dosiahne 150 stupňov, stráca svoje pozitívne vlastnosti a pri 300 ° C sa jednoducho zrúti, pričom uvoľňuje toxické látky. Uhlíkové plasty majú vyššie pracovné a limitné teploty, pretože samotné cesty a polyméry sú vo svojej výrobe drahšie, ale ich krehkosť je vyššia ako u iných typov. Oceľ môže pracovať až do 600-750 stupňov predtým, než začne mäknúť a roztaviť.
Použitie kompozitnej výstuže
Kompozitné výrobky sa veľmi dobre osvedčili tam, kde sú statické zaťaženia kombinované s agresívnym prostredím - napríklad v hydraulických konštrukciách. Niekedy sa takéto zosilnenie používa samostatne, niekedy s oceľou, čo pomáha využívať výhody oboch typov a vzájomne kompenzovať nedostatky.
Plastové výrobky vo forme mriežok aktívne nahrádzajú oceľ v murive s obkladom, kde je zabezpečená vzduchová medzera. Oceľové pletivo postupne koroduje, a niekedy to vedie k katastrofálnym následkom (kus podšívky môže odpadnúť). Kompozícia nemá takú nevýhodu.
Ekvivalentná výmena
Ak vezmeme do úvahy tabuľku v predchádzajúcej kapitole a technické charakteristiky konkrétnych výrobkov, rozhodne sa o otázke ekvivalencie v závislosti od podmienok, za ktorých sa bude používať štruktúra železobetónu.
Áno, naozaj, pre pevnosť v ťahu, môže byť oceľová výstuž v priereze 12 mm nahradená sklenenými vláknami 8 mm, a oceľ 18 - so skleneným vláknom 14. Ale toto všetko je dôležité, keď je táto výstuž potrebná len na to, aby sa konštrukcia nerozširovala pri zaťažení. Jednoducho povedané, môžete robiť pásy a dosky základy.
Ale v situáciách, kde je odchýlka, toto pravidlo nefunguje. Takže na výrobu prekladov alebo dosiek potrebných na zvýšenie počtu tyčí 4 krát - pretože modul pružnosti kompozitu je toľkokrát menší. Pri zosilňovaní bremena uprostred kompozitne spevnenej dosky, nebude v skutočnosti prasknúť, ale teraz sa bude ohýbať viac a výsledkom môže byť kvapka kusov betónu na hlavu.
Nízka medza pružnosti zabraňuje použitiu kompozitov na vystuženie betónových stĺpov. Pevnosť betónu v tlaku je dostatočne vysoká, ale pri zvýšenom zaťažení na malú jednotku plochy, najmä ak sú nerovnomerné, modul pružnosti môže mať skutočnú hodnotu v odolnosti voči lomu.
V súčasnosti je použitie polymérnej výstuže regulované SNIP 5201–2003 a boli vykonané zmeny vo forme korekčných faktorov pre výpočet takejto výstuže v rôznych prevádzkových podmienkach (príloha L z roku 2012).
Hlavné nuansy produktov
V posledných rokoch sa počet spoločností, ktoré vyrábajú kompozitné výstuže (najmä sklolaminát), mnohonásobne zvýšil, ale kvalita ich výrobkov je veľmi žiadúca. Tu je niekoľko spôsobov, ako rozpoznať manželstvo:
- Dbajte na farbu výrobkov. Kvalitné kovanie v tej istej dávke má vždy rovnakú farbu. Ak tomu tak nie je, znamená to, že teplota bola počas výroby narušená.
- Praskliny a delaminácia by nemali byť. Sú ľahko viditeľné na rezu.
- Prerušenie vlákien znižuje uvedené vlastnosti. Sú tiež viditeľné voľným okom.
- Nerovnomerný profil (navivka). S najväčšou pravdepodobnosťou, výroba používa staré zariadenia, kde je prerušená kontinuita.
Teraz sa sprísnia požiadavky na kompozitné materiály. Valcovaná oceľ sa stáva drahšou a plastové kovania majú všetky možnosti prinútiť oceľ z pomerne veľkého segmentu trhu. Nepochybne, nie veľmi bona fide výrobcovia používajú, takže by ste mali byť ostražití.