.
главная | статьи | карта | реклама

Бетон и композиты

КАТАЛОГ СТАТЕЙ
  • Архитектура и дизайн
  • Бетон, ЖБИ, кирпич, фасадные материалы
  • Все о вентиляции и кондиционировании
  • Все о инструментах
  • Все о отоплении и газоснабжении
  • Все о сантехнике и канализации
  • Все про электрооборудование
  • Двери входные и межкомнатные, перегородки
  • Кровельные материалы, водосток
  • Лакокрасочные материалы
  • Напольные покрытия
  • Окна, оконные блоки, остекление
  • Плитка, мрамор, гранит
  • Потолки
  • Стекло, поликарбонат, зеркала
  • Стеновые материалы
  • Строительные технологии и достижения техники
  • Строительство, ремонт, монтаж
  • Сухие смеси, сыпучие материалы
  • Тепло-, гидро-, звукоизоляция

  • ПОПУЛЯРНЫЕ СТАТЬИ В КАТЕГОРИИ
  • Декоративный бетон (88)
  • Бетон и композиты (82)
  • Обшивка дома: как выбрать стеновой материал? (16)
  • Клинкер в доме и производственных помещениях (14)
  • Кирпич - как сделать правильный выбор? (10)
  • Клинкер в доме и производственных помещениях (8)
  • Клинкерный кирпич (8)

  • Достоинства композитных материалов непревзойденно появляются в постройке и при армировании бетона.

    Бетон служит дешевым и многогранным строительным материалом, который употребляется во почти всех приложениях. В данной статье дана информация о том, как сделать бетон стойким к разным наружным действиям и перегрузкам, что дозволит обеспечить его долгое функционирование.

    Бетон служит истиным композитом и состоит из гравия и песка, которые соединены меж собой с помощью цемента, а железная арматура традиционно добавляется для усиления прочности бетона. Бетон потрясающе ведет себя при отягощениях на сжатие, но при растяжении стает хрупким и непрочным. Растягивающие напряжения, как и усадка бетона во время отверждения, приводят к возникновению трещин, в которые попадает вода. Это в свою очередь приводит к коррозии железной арматуры, ее разрушению и значимой потере целостности бетона.

    Композитная арматура владеет великолепным сопротивлением к коррозии, по этому она крепко утвердилась на строительном рынке. Источник: Hughes Bros.

    Пластики, усиленные волокнами (базальтопластик и стеклопластик) уже издавна рассматриваются в качестве материалов, позволяющих сделать лучше свойства бетона. Институт Бетона Америки и остальные группы, эти как Японское Общество Гражданских Инженеров, посодействовали создать спецификации и способы тестирования материалов на базе усиленных волокнами пластиков, почти все из которых уже допущены к использованию и крепко закрепились в постройке, где употребляется бетон и бетонные конструкции. «В дополнение к конструкторским документам сейчас есть и методики тестирования материалов», - говорит Джон Бюсел, председатель ACI's Committee 440, общества, основанного в 1990 году с целью обеспечивания инженеров и конструкторов информацией о композитных материалах. Методики тестирования описаны в руководстве ACI's Committee 440. «Мы тоже продолжаем уверенно работать над редакцией нашего доклада 1996 года, который обеспечит профессионалов по бетону обновленной информацией с указанием новейших приложений и рынков», - говори Бюсел.

    Композитная арматура и сделанные из нее армирующие сетки находят использование в разных приложениях. Тоже уже разработаны материалы на базе усиленного волокнами бетона, материала, в каком для армирования употребляются железные либо полимерные волокна. Эти усиленные волокнами бетоны (фибробетоны) употребляются при изготовлении настилов, напольных плит и сборных конструкционных частей.

    КОМПОЗИТНАЯ АРМАТУРА

    За крайние 15 лет композитная арматура прошла путь от экспериментальных прототипов до действенного заменителя стали во почти всех приложениях. «Стеклопластиковая арматура употребляется чрезвычайно нередко, и это очень конкурентноспособный рынок», - говорит Дуг Гремел, управляющий направления армирования неметаллами компании Hughes Bros. (Seward, Neb.), известного изготовителя армированных изделий. «В настоящее время база познаний о этом материале еще наиболее полная, чем 10 лет назад».

    Для неких проектов, таковых как оборудование для магниторезонансной томографии в больницах, либо пункты взимания дорожной платы, где употребляется радиочастотная идентификация определения уже оплативших покупателей, единственно легкодоступным материалом служит композитная арматура. Применять железную арматуру не представляется вероятным, т.к. она взаимодействует с электромагнитными сигналами, генерируемыми оборудованием. Композитная арматура, в отличие от металлической, владеет электромагнитной прозрачностью и необычайной стойкостью к коррозии, не считая того композитная арматура легкая – ее вес составляет около одной четверти от веса аналогичной металлической арматуры, а теплоизолирующие характеристики композита препятствует протеканию тепла в стройконструкциях. Два самых больших изготовителя композитной арматуры - компания Hughes и компания pultrall (Thetford Mines, Canada).

    Для производства композитной арматуры традиционно употребляется разработка пултрузии, где армирующим наполнителем служит ровинг из Е-стекла, а связывающим винилэфирная смола. Продукты марки Aslan от компании Hughes производятся с спиральной закруткой, что дает им волнообразный профиль, а прутки марки V-ROD от компании pultrall являются гладкими. Оба вида арматуры имеют внешнее песочное покрытие, которое наносится в процессе производства. Это нужно для придания шероховатости на поверхности арматуры, что содействует наилучшей адгезии в бетоне. По словам Гремела, для производства арматуры нужна качественная винилэфирная смола и волокна специально подобранного размера, что дозволяет обеспечить крепкость арматуры и достичь наилучшей коррозионной стойкости к щелочной среде в цементе.

    Т.к. механические характеристики стекла различаются от параметров стали, структура бетона с применением композитной арматуры разрабатывается в согласовании с ACI 440.1R-03, управлением для проектирования и конструирования бетона, армированного стеклопластиковой арматурой. Компании Hughes и pultrall являются членами Совета Производителей стеклопластиковой арматуры, который находится под покровительством Южноамериканского Общества Производителей Композитов, и вовлечены в разработку малых требований и норм для арматуры. Хотя композитную арматуру нельзя согнуть для получения подходящих конструкций, Гремел считает, что это не служит неувязкой. «Стальную арматуру, покрытую слоем эпоксидки, тоже нельзя согнуть без повреждения покрытия», - говорит Гремел. «Но мы можем сделать изогнутую стеклопластиковую арматуру конкретно при производстве в согласовании с предоставленным проектом». Возникновение новейших методик тестирования бетонов, армированных композитной арматурой, отдало собственникам и конструкторам гарантию, что произведенная структура будет вести себя конкретно так, как и ожидается. Гремел замечает, что управление по тестированию будет приведено с эталону ASTM.

    Арматура марки V-ROD компании pultrall поставляется в США эксклюзивно компанией Concrete protection products Inc. (CppI, Даллас, Техас). Президент CppI', Сэм Стир ведает о крайних планах с внедрением арматуры V-ROD, посреди которых новейший мост, перекрывающий шоссе I-65 в Графсте Ньютон , штат Индиана. Мост состоит из 3-х пролетов, общей длиной 58 метров и шириной 10,5 метров, с усиленным бетонным полотном, проложенным сверху I-образных железных балок, установленных на бетонных опорах. Плита из бетона шириной 203 мм в нижней половине усилена металлической арматурой с эпоксидным покрытием, а в верхней половине применены композитные прутья V-ROD. Это изготовлено для усиления коррозионной стойкости бетона, т.к. в высшей части плиты более высока возможность контакта с солями, использующимися для борьбы с обледенением на дорогах. Бетон в полотне был армирован 2-мя видами арматуры, с расстоянием от центров стержней 152 мм – арматурой #5 (16 мм в поперечнике) в поперечном направлении, и арматурой #6 (19 мм в поперечнике) в продольном направлении. С помощью исследователей из Института purdue University структура была оборудована детекторами из оптоволокна, что позволило создавать непрерывную оценку черт плиты средством удаленного мониторинга. Стир говорит, что это 1-ый план мостового плотна с внедрением композитной арматуры, изготовленный Департаментом перевозок штата Индиана.

    Мост O'Fallon park в Колорадо был спроектирован на сто процентов из композитной арматуры заместо традиционной металлической арматуры, и имеет монолитное композитное мостовое плотно. Источник: Hughes Bros.

    Арматура из стеклопластика марки Aslan 100 от компании Hughes Bros. не так давно была применена в бетонном мосту в Морисон, штат Колорадо, который был построен Департаментом Перевозок Колорадо при поддержке Городка и Графства Денвер Паркс и Департамента Восстановления. При постройке моста общей длиной 13.8 метра, который перекрывает Бир Вопль, стеклопластиковая арматура использовалась в основаниях, опорах, откосных стеновых крыльях, парапетах и изогнутой монолитной бетонной арке. Цельная композитная плита, установленная наверху бетонной арки, была изготовлена компанией Kansas Structural Composites (Russell, Kan.). В литые части моста была встроена композитная арматура пары типоразмеров, включая арматуру #5, #6 and #7 (19 мм в поперечнике). Гремел подчеркивает, что потребовалось много изогнутых скоб и особых форм, чтоб получить конструкцию в согласовании с планом, и добавлет, что все конструкции были предварительно сделаны на фабрике. Инженер CDOT Марк Леонард говорит, что прошлые планы штата с применением композитной арматуры были успешны, и арматура марки Aslan компании Hughes была выбрана из-за наиболее низкой предложенной цены. Невзирая на то, что настил моста подвергается малой транспортной перегрузке, Леонард говорит, что конструктор моста Парсонс Бринкерхоф при конструировании следовал всем советам ACI и употреблял новейшие методики тестирования ACI440.3R-04 для сертификации используемых материалов.

    Есть предположение, что рынок композитной арматуры станет еще наиболее конкурентоспособным при использовании новейшего материала – базальтового волокна. Грахам Смит, исполнительный вице президент компании Sudaglass Fiber Technology (Хьюстон, Техас), изготовителя базальтового волокна, создание которого размещено в Рф и на Украине, говорит, что компания уже имеет задел на производственных мощностях в северном Техасе. По словам Смита, композитная арматура из базальтового волокна и эпоксидки на данный момент делается с помощью пултрузии на Украине, и находится в процессе сертификации для эксплуатации в постройке в США.

    Владея только незначительно наиболее высочайшей плотностью, чем стеклянное волокно, базальтовое волокно имеет значительно наиболее широкий спектр рабочих температур - от -260°C до 982°C, в то время как номинальный рабочий спектр стеклянного волокна составляет от -60°C до 650°C. Температура плавления базальта - 1450°C, что делает его подходящим для эксплуатации в приложениях, требующих стойкости к огню. Как замечает Смит, базальт владеет превосходной стойкостью к щелочной составляющей в бетоне без эксплуатации особых сортировок по размеру, которые употребляются для защиты стеклянного волокна.

    Каким бы не был выбор армирования, композитная арматура, возможно, владеет большей привлекательностью для лиц,ответственных за принятие плана. «Хорошим практическим результатом для инженера либо конструктора, который решает делему коррозии, будет то, что при 5-7% увеличении издержек на материалы с внедрением композитной арматуры вы продлеваете срок использования структур на 10-20 лет», - подводит результат Гремел.

    СЕТКИ ИЗ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ В СБОРНЫХ БЕТОННЫХ ПАНЕЛЯХ

    С момента первого доклада CT о использовании в сборных бетонных конструкционных панелях полимерных сеток, усиленных волокнами ("Composite Solutions Meet Growing Civil Construction Demands," CT August 2002, p. 40), рынком был показан значимый рост, говорит Бюсел. «Область этих применений огромна и тут существует большой потенциал», - утверждает он.

    Данное направление возглавляется группой AltusGroup, которая служит консорциумом 5 производителей сборных бетонных панелей и изготовителя арматуры, компании TechFab LLC (Anderson, S.C.). Группа была сформирована специально для продвижения технологии CarbonCast, где в качестве повторного армирования для подмены традиционной стали либо арматуры в сборных структурах используются не так давно разработанные углеродно-эпоксидные сетки C-GRID. TechFab - это долевое 50/50 объединение компании Hexcel (Дублин, Калифорния) и компании Chomarat Group (Le Cheylard, Франция). До реального времени членами AltusGroup являются Oldcastle precast (Edgewood, Md.), HIGH Concrete Structures (Denver, pa.), 2 компании, обладателем которых служит Cretex Companies (Elk River, Minn.), и Metromont prestress (Greenville, S.C.), но в группу тоже могут быть приняты новейшие участники в связи с растущим объемом реализации, говорит Джон Карсон, управляющий коммерческого развития TechFab и глава програмки технологий C-GRID.

    C-GRID служит большой сетью из углепластиковой арматуры - материала на базе углеродных волокон и эпоксидки. Употребляется как подмена повторной металлической армирующей сетки в бетонных панелях и строительных приложениях. Размер сетки изменяется как в зависимости от бетона и типа заполнителя, так и от требований к прочности панели. Источник: AltusGroup

    AltusGroup дает ассортимент продукции на базе CarbonCast, который включает конструкционные не строй изолированные панели и внешную облицовку. C-GRID традиционно подменяет повторные армирующие части на базе сетки из металлической арматуры. В качестве первичного армирования по-прежнему во почти всех вариантах употребляется рядовая железная арматура. C-GRID делается в патентованном квази-тканном технологическом процессе, при котором в открытой структуре совмещается наложенние базы и утка углеродных волокон, смоченных высокореакционной эпоксидкой. Размеры ячейки сетки меняются в спектре от 25.4 мм до 76 мм, конечный размер зависит от требований к прочности панели, типа бетона и размера наполнителя. В процессе производства сетки ее поверхности придается шероховатость для улучшения прочностных связей с бетоном. В линейке продукции C-GRID компании TechFab тоже есть композитные сетки, содержащие стеклянные, арамидные либо полимерные волокна в купе с хоть каким ассортиментом смол. Композитные сетки, как содержащие, так не содержащие углеродные волокна, находят использование в разных областях постройки, таковых как декоративные части, монолитные бетонные конструкции, ремонт либо восстановление.

    Панели CarbonCast имеют значительные достоинства, говорит Карсон. Сетки C-GRID еще наиболее легкие чем железные, и владеют качествами растяжения практически в 7 раз наилучшими, чем сталь. Возможность разломов бетонных конструкций вследствие усадки при высыхании значительно снижена, не считая того C-GRID не корродирует, по этому на поверхности бетонных панелей не появляются коррозионные пятна, соответствующие для бетонных панелей, армированных металлической арматурой. Коррозийная стойкость композитных сеток дозволяет применять бетонное покрытие шириной всего 6.35 мм, в то время как может потребоваться до 76.2 мм бетонного покрытия для защиты металлической сетки от действия воды. Таковым образом, вес бетонной панели быть может уменьшен на 66% по сопоставлению с обыкновенными панелями, армированными лишь металлической арматурой. Наиболее легкие панели разрешают понизить общий вес стенки, благодрая чему требуется меньше металлической подструктуры. Это дозволяет существенно понизить издержки на стройку конструкций. Сетка C-GRID тоже слабо проводит тепло, так что величина тепловой изоляции панели не изменяется. Наиболее того, в панелях с сетью C-GRID могут быть прорезаны отверстия конкретно на месте работ, что нереально сделать при использовании металлической сетки для армирования. Все эти достоинства композитных сеток в итоге выражаются в понижении расходов на транспортировку и стройку конструкций.

    Сегодня было продано наиболее 3 млн. кв. футов панельной продукции CarbonCast и спрос так высок, что TechFab не так давно анонсировала стройку новейшей фабрики, которая вместит добавочную линию по производству сетки. Это, по словам Карсона, обязано быть изготовлено в октябре данного года. Анонсируемые проекты соответствует длительному соглашению с компанией Zoltek Corp. (St. Louis, Mo.), являющейся поставщиком волокна panex 35, которое употребляется в C-GRID. По словам Карсона, это соглашение обеспечит поочередные поставки для C-GRID во время первых лет пуска продукции. «Компания Zoltek была нашим первым поставщиком волокон и партнером с первого для данного проекта», - увидел Карсон.

    Сборные панели использовались в разных планах, таковых как кинозалы, церкви и парковочные гаражи. Крайним планом был офисно-складской комплекс Cardinal Health рядом с Балтимором площадью 332 000 кв. футов. Для данного плана были отлиты панели CarbonCast длиной до 15.5 метров, применяемые для формирования двухэтажных внешних вертикальных стенок строения. Любая панель служит сэндвич структурой с изоляционным слоем пены шириной 152 мм меж облицовочными панелями, состоящими из внешной кирпичной перегородки шириной 50 мм (бетонный слой) и внутренней кирпичной перегородки шириной 100 мм. Сетка C-GRID, расположенная перпендикулярно к поверхностям панелей, соединяет внутреннюю и внешную облицовки, обеспечивая усиление на срез.

    ФИБРОБЕТОН - АРМИРОВАННЫЙ ВОЛОКНАМИ БЕТОН

    Фибробетон (бетон, в который для улучшения параметров введены недлинные волокна - фибры) непревзойденно зарекомендовал себя в протяжении десятилетий, и даже веков, ежели учитывать, что еще в Римской Империи строй растворы готовили с добавлением конского волоса. Внедрение волокон в бетоне (армирование) увеличивает его прочностные и упругие характеристики за счет удерживания части перегрузки и предотвращения роста трещин при повреждении матрицы бетона. Доктор Виктор Ли из Института штата Мичиган изучил характеристики высокоэффективных цементных композитов, армированных волокнами, которые являются очень высокоэффективными подгруппами фибробетона. Виктор Ли считает, что признание данного материала будет расти, ежели будут сохранены его механические свойства, низкая стоимость и простота получения.

    «Использование фибробетона может привести к отказу от эксплуатации арматуры, работающей на срез, что в свою очередь приведет к понижению материальных и трудовых затрат», - говорит Виктор Ли. «Прореживаемая фибрами структура дозволяет понизить размер материала и вес, что делает транспортировку фибробетона наиболее легкой. Общее понижение издержек по сиим статьям может просто оправдать затраты на внедрение материала, армированного волокнами».

    Официальное признание фибробетона за крайние 5 лет содействовало подготовке стандартов и руководств по его использованию (смотрите CT July/August 2001, p. 44). С сих пор начался расцвет коммерческих приложений фибробетона.

    Компания Lafarge SA (Париж, Франция), которая служит гигантом стройтельной промышленности и материалов, вот уже около 10 лет продвигает собственный высокоэффективный фибробетон под торговой маркой Ductal, нацелившись на широкий сектор гражданского постройки. Ductal служит консистенцией цемента, кварцевой крошки, кварцевой муки, маленького кварцевого песка, пластификаторов, воды и железных либо полимерных волокон, традиционно длиной 12 мм. Вик Перри, вице президент компании и генеральный директор направления Ductal, говорит, что специально подобранная композиция мелкозернистых порошков делает наивысшую плотность при отверждении бетона, что выражается в полном отсутствии пор и практически исключает доступ воды в матрицу бетона и предотвращает коррозию железных волокон. Фибробетон с волокнами из поливинилового спирта традиционно употребляется в строительных и декоративных приложениях, что предотвращает возможность поверхностного травления, которое может проявится при коррозии железных волокон в бетоне. Не считая того, это дозволяет удалить абразивность в местах, где предполагается контакт человека с поверхностью бетона. Изготовителям изделий из бетона и поставщикам растворов материалы поставляются в мешках.

    «Добавление волокон улучшает пластическую деформацию материала и дозволяет ему выдерживать растягивающие нагрузки», - говорит Перри. «Волокна усиливают крепкость и делают лучше микроструктурные характеристики бетона».

    Выдерживаемые материалом Ductal перегрузки на сжатие зависят от типа используемых волокон и варьируются от 150 МПа до 200 МПа. У обычного бетона эта величина составляет 15-50 МПа. Доказанная крепкость на изгиб материала Ductal составляет 40 МПа, говорит Перри. Фибробетон Ductal, в каком использовались железные волокна производства Lafarge's Forta steel fibers, применялся для сборного постройки и при производстве пары предварительно напряженных мостовых балок. В месте Saint pierre La Cour, Франция, 20-ти метровый грузовой мост был построен с применением 10-ти балок I-типа, сделанных их материала Ductal, которые поддерживают монолитную бетонную плиту, изготовленную с применением обычного армированния металлической арматурой шириной 170 мм. Сборные балки, сделанные без арматуры, были заглублены на 600 мм и предварительно напряжены с помощью железных плетеных кабелей шириной 13 мм, размещенных в нижней кромке. По технологии напряжение прикладывается к кабелям до того, как Ductal заливается в форму балки. Как бетон покрывает кабели и материал начинает твердеть, кабели обрезаются, что практически прикладывает напряжение сжатия к бетонной консистенции.

    Ежели подвергнуть предварительно напряженную опору хоть какому изгибу, разъясняет Перри, она не будет испытывать растягивающих нагрузок, а просто «разожмется», что существенно сделает лучше ее свойства. Благодаря прочности фибробетона Ductal, балки из него не требуют армирования арматурой, что существенно понижает их вес.

    Структуры, сделанные из фибробетона Ductal, и имеющие в сечении форму греческой строчный буковкы «?» (на самом деле балки коробчатого сечения без нижней кромки), употребляются как настил и как балки экспериментального моста на тестовом пути Лаборатории Федеральных Магистралей США, что дозволяет проводить исследования пригодности конструкции для постройки будущих скоростных трасс. Балка-настил «?»-типа имеет конструкцию, которая дозволяет выдерживать перегрузки, определенные Южноамериканской Ассоциацией Муниципальных Магистралей и Перевозок.

    Для производства этих предварительно напряженных мостовых балок на тестовом пути был применен фибробетон. Благодаря высочайшей эластичности и прочности материала, приобретенного из бетона, армированного железными волокнами, внедрение арматуры не потребовалось. Источник: LaFarge

    «Балки из фибробетона Ductal имеют огромную протяженность при весе, сходном с опорой из обыденного бетона», - говорит Перри. «В итоге, мы увидим внедрение фибробетона в опорах и мостовых настилах».

    Компания SI Concrete Systems. (Chattanooga, Tenn.) служит изготовителем армирующих волокон для бетона. SI дает волокна марки Novomesh, Fibermesh и иную фибро продукцию. Эти материалы употребляются в качестве кандидатуры повторной армирующей сетки железных нитей и легкой арматуры как в офисных, так и в жилых приложениях, говорит Хал Пэйн (Hal payne), управляющий стратегических соединений компании SI Concrete Systems. SI производит полипропиленовые волокна, железные волокна, макросинтетические волокна и промышленные консистенции. По словам Пэйна, материалы на базе полипропиленовых волокон нужны для контроля ранешней стадии образования трещин, которые появляются из-за пластической усадки бетона, и для предотвращения роста этих трещин и образования огромных щелей во время высыхания бетона. Novomesh 950 служит новеньким продуктом компании и представляет собой консистенция необработанных макросинтетических и специально отобранных фибрилированных микросинтетических волокон. Пэйн говорит, что внедрение данного продукта придает эти же отличные результаты, как и внедрение железных волокон в бетоне, созданном для плит перекрытий.

    Компания Kingspan (Sherburn, Malton, N. Yorkshire, U.K.), спец в постройке с применением бетона, употребляет фибро добавки для бетона производства Bekaert Building products (Friedrichsdorf, Germany). Формованные железные волокна Dramix от компании Bekaert добавляются в бетон при производстве полов и кровель без эксплуатации армирующих железных сеток. Этот продукт безупречен для постройки в сжатые сроки - т.к. бетон не просит армирования металлической сетью, вначале нет надобности ее приобретать и отсутствуют все трудовые затраты, связанные с доставкой рулонов арматуры, ее резкой и установкой в высотном здании до операций по заливке бетона. Полы из фибробетона могут быть установлены в единой цикле - для данного нужно лишь доставить армированный волокнами материал прямо к каждому полу.

    Методические указания и допуски для фибробетона сейчас даны в конструкторских руководствах различных государств, что служит весомым коэффициентом в признании фибробетона конструкторами, инженерами и ответственными лицами. «Использование фибробетона дозволяет воплотить эти достоинства, как быстрота постройки, усовершенствованный внешний облик, хорошая упругость и стойкость к коррозии», - говорит Перри. «Все это выражается в понижении расходов на сервис и поболее продолжительном времени использования структур».

    Статья предоставлена http://www.plural.ru

    .


    Rambler's Top100



    Copyright © 2009г.
    Строимся.ру - ремонт своими руками! При использовании материалов - ссылка обязательна. Адрес для контакта и предложений: админ@stroimsia.ру