Materiale pentru producție
În prezent, piața armăturilor compozite este reprezentată de trei tipuri:
- fibra de sticla ;
- bazalt plastic;
- carbon fibră .
Fitinguri din fibră de sticlă
Primul tip de armare este din fibră de sticlă. Această tehnologie a apărut în URSS acum 50 de ani. Apoi, asamblarea circuitelor imprimate în electronica radio a început să câștige impuls, iar textolitul a început să fie folosit ca material pentru plăci, atunci când materialul era baza, iar rășina a fost utilizată ca material de legătură. Mai târziu, în loc de țesătura obișnuită, sa folosit fibră de sticlă, iar acest lucru a lărgit utilizarea fibrei de sticlă.
El și-a luat locul în industria aeronautică, producția de mobilier și bunuri de uz casnic, și uneori chiar și în industria militară. Treptat, a început să fie utilizat în construcții, iar fitingurile din fibră de sticlă au devenit o opțiune excelentă pentru fundațiile de fundație care operează în condiții agresive, de exemplu, în apă.
Materialele pentru fibra de sticla sunt sticla si rasina epoxidica.
Bazalt plastic în construcții
Acest material nu conține fibră de sticlă, ci bazalt. Tehnologia producției sale este mai simplă decât sticla, deoarece pentru producția de sticlă se impun mai multe tipuri de materii prime, iar pentru bazaltul plastic - numai bazalt.
În comparație cu compozitul anterior, bazaltoplastia are un modul mai ridicat de elasticitate și rezistență la tracțiune, are o conductivitate termică mai scăzută, dar o greutate oarecum mai mare.
Fibra de carbon din fibră de carbon
Este fabricat din fibră de carbon și aceeași rășină, dar acest material este scump. Acest lucru se datorează tehnologiei de producere a fibrelor de carbon - baza acestor materiale. Procesul tehnologic necesită respectarea exactă a parametrilor temperaturii și timpului de procesare, deoarece materiile prime pentru acestea sunt fibre organice.
CFRP-urile sunt utilizate în mod activ în industria auto, sportive, aeronave și construcții navale, știință.
Amploarea fibrei de carbon este mai puternică decât fibra de sticlă și are un modul mai mare de elasticitate, dar nu fără dezavantaje. Deci, fragilitatea acestui material este mare, ceea ce nu permite utilizarea acestuia în structuri lungi, stresate cum ar fi plăcile de podea.
Tehnologia de producție a armăturilor compozite
Există trei moduri de fabricare a barelor armate dintr-un compozit. Acestea au nume englezești care reflectă esența tehnologiei.
Nidltrusiya este răsucirea fibrelor individuale într-una, simultan impregnată și împletită. Permite reducerea costului procesului datorită vitezei ridicate a acestor linii tehnologice. Caracteristica de reliefare a armăturii este obținută prin înfășurarea firelor de profil periodic. Cu cât armatura este mai groasă, cu atât este mai mare numărul de fire utilizate. Deci, ramuri de până la 10 mm în secțiune transversală sunt înfășurate cu un fir, de la 10 la 18 cu două și mai sus cu patru. Produsele fabricate conform acestei metode au o adeziune bună la beton datorită reliefului său - și aceasta în ciuda faptului că materialele compozite au un coeficient de aderență scăzut.
Metoda de plutruizare constă în preformarea tijei principale și înfășurarea ei spirală în două direcții.
Cea mai veche metodă de fabricare a armăturii compozite este pultruzia . Este o broșă a fibrei formate, impregnate și deja întărite printr-un sistem de duze, care la temperatura de polimerizare a plasticului dă în cele din urmă armăturii forma dorită și trage-o afară. Această metodă se distinge printr-o rată de producție mai scăzută și printr-un preț de cost mai ridicat.
Compararea caracteristicilor de calitate
Pentru a compara diferite tipuri de compozite, precum și a le compara cu oțel, puteți utiliza tabelul următor.
| fibra de sticla | bazalt | carbon fibră | oțel | |
| Rezistența la întindere, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480-690 |
| Elongație relativă, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Modulul elastic, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Conductivitate termică | 0, 35 | 0.3 | 1 | 46 |
| Temperatura maximă de funcționare, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
În plus, armarea compozită are o asemenea proprietate ca fragilitatea, ceea ce o deosebește de oțel pentru mai rău. Din acest motiv și din cauza instabilității sale la temperaturi înalte, nu este utilizată în structuri care prezintă forțe puternice de îndoire și în acele locuri care sunt expuse riscului de incendiu .
Avantaje materiale
Componentele compozite au mai multe avantaje față de oțelul standard. Acestea includ:
- Creșterea rezistenței la tracțiune . Acesta poate fi de mai multe ori mai mare decât cel din oțel.
- Rezistența la coroziune . Fitingurile din plastic nu ruginesc.
- Coeficient scăzut de transfer de căldură. Spre deosebire de metal, plasticul nu creează punți reci .
- Fitingurile din plastic nu funcționează ca o antenă - deoarece este un dielectric și diamagnetic. Prin urmare, probabilitatea de interferență radio în clădirile cu astfel de armare este zero.
- Greutate specifică scăzută . Armatura din oțel este de câteva ori mai grea.
- Coeficientul de temperatură de expansiune este același cu cel al betonului, astfel încât formarea fisurilor din acest motiv este exclusă.
Dezavantajele materialelor compozite
Avantajele materialelor compozite nu pot fi dezvăluite pe deplin datorită defectelor care se manifestă în unele aplicații. Aceasta este în primul rând:
- Modul redus de elasticitate . Armatura din plastic nu este rigidă, deformarea elastică este în limite reduse (adică abilitatea de a reveni la forma sa inițială după încetarea încărcăturii este mai mică).
- Fragilitatea . Când forțele de îndoire sunt aplicate, o astfel de armare nu se îndoaie, ci se rupe. În această privință, este imposibil să o îndoiți fără încălzire.
- Rezistență la temperaturi scăzute . Fibra de sticlă atunci când atinge 150 de grade își pierde proprietățile pozitive, iar la 300 se prăbușește pur și simplu, în timp ce eliberează substanțe toxice. Materialele plastice cu plasmă au temperaturi de lucru și temperaturi mai ridicate, deoarece drumurile în sine și polimerii sunt mai scumpe în fabricarea lor, dar fragilitatea acestora este mai mare decât cea a altor tipuri. Oțelul poate lucra până la 600-750 grade înainte de a începe să se înmoaie și să se topească.
Utilizarea armăturii compozite
Produsele compozite s-au dovedit foarte bine în cazul în care sarcinile statice sunt combinate cu un mediu agresiv - de exemplu, în structurile hidraulice. Uneori, o astfel de armare este utilizată singură, uneori cu oțel, ceea ce ajută la folosirea avantajelor ambelor tipuri și compensarea neajunsurilor celorlalți.
Produsele din plastic sub formă de grătare înlocuiesc în mod activ oțelul în zidărie cu fața, unde este prevăzut un spațiu de aer. Plasa de oțel corodează treptat și, uneori, duce la consecințe dezastruoase (o bucată de căptușeală poate cădea). Compozitul nu are un astfel de dezavantaj.
Înlocuirea echivalentă
Dacă luăm în considerare tabelul din capitolul precedent și caracteristicile tehnice ale produselor specifice, problema echivalenței este stabilită în funcție de condițiile în care va fi utilizată structura betonului armat.
Da, într-adevăr, pentru rezistența la tracțiune, armăturile din oțel cu o secțiune transversală de 12 mm pot fi înlocuite cu fibră de sticlă de 8 mm și oțel 18 cu fibră de sticlă 14. Dar toate acestea sunt relevante atunci când această armare este necesară numai pentru a menține structura sub tensiune. Pur și simplu puneți, puteți face fundații benzi și plăci.
Dar în situațiile în care există o deformare, această regulă nu funcționează. Deci, pentru fabricarea de grinzi sau plăci necesare pentru a crește numărul de tije de 4 ori - pentru că modulul de elasticitate al compozitului este de câte ori este mai mic. Atunci când se întărește sarcina în mijlocul plăcii armate compozit, nu se va sparge cu adevărat, dar acum se va îndoi mai mult și rezultatul poate fi o picătură de bucăți de beton pe cap.
Limita inferioară a elasticității împiedică utilizarea compozitelor pentru armarea pilonilor de beton. Rezistența la compresiune a betonului este suficient de ridicată, dar la sarcini ridicate pe unitate de suprafață mică, mai ales dacă acestea sunt inegale, modulul de elasticitate poate fi de valoare reală în rezistența la rupere.
În prezent, utilizarea armăturii polimerice este reglementată de SNIP 5201-2003, iar modificările au fost făcute sub forma unor factori de corecție pentru calcularea unei astfel de armături în diferite condiții de funcționare (anexa L din 2012).
Principalele nuanțe ale produselor
În ultimii ani, numărul companiilor care produc armături compozite (în special fibra de sticlă) a crescut de mai multe ori, dar calitatea produselor lor lasă mult de dorit. Iată câteva modalități de a recunoaște o căsătorie:
- Acordați atenție culorii produselor. Elementele de calitate din același lot sunt întotdeauna de aceeași culoare. Dacă nu este cazul, înseamnă că temperatura a fost perturbată în timpul producției.
- Fisurile și delaminarea nu ar trebui să fie. Ele sunt ușor de văzut pe tăiat.
- Retragerile de fibre reduc caracteristicile declarate. Ele sunt, de asemenea, vizibile cu ochiul liber.
- Profil neuniform (navivka). Cel mai probabil, producția a folosit echipamente vechi, în care continuitatea este întreruptă.
Acum cerințele pentru materialele compozite vor fi înăsprite. Oțelul laminat devine din ce în ce mai scump, iar fitingurile din plastic au toate șansele de a forța oțelul dintr-un segment de piață destul de mare. Fără îndoială, producătorii care nu sunt foarte bona fide utilizează acest lucru, deci ar trebui să fii atent.