Materiály pro výrobu
V současné době je trh kompozitní výztuže reprezentován třemi typy:
- sklolaminát ;
- Čedičový plast;
- uhlíkové vlákno .
Sklolaminátové kování
První typ výztuže je ze sklolaminátu. Tato technologie se objevila v SSSR asi před 50 lety. Pak se sestavení plošných spojů v radioelektronice začalo zvyšovat hybnost a textilit začal být používán jako materiál pro desky, když tkanina byla základem, a pryskyřice byla použita jako pojivový materiál. Později, místo obvyklé tkaniny, sklolaminát byl používán, a toto rozšířilo použití sklolaminátu.
On zaujal jeho místo v leteckém průmyslu, výrobě nábytku a zboží pro domácnost, a někdy i ve vojenském průmyslu. Postupně se začalo používat ve stavebnictví a kování ze skleněných vláken se stalo vynikající volbou pro základy základů působících v agresivních podmínkách, například ve vodě.
Materiály pro sklolaminát jsou sklo a epoxidová pryskyřice.
Čedičový plast ve stavebnictví
Tento materiál neobsahuje sklolaminát, ale čedič. Technologie jeho výroby je jednodušší než sklo, protože pro výrobu skla vyžaduje několik druhů surovin a pro čedičový plast - pouze čedič.
Ve srovnání s předchozím kompozitem má basaltoplastika vyšší modul pružnosti a pevnosti v tahu, má nižší tepelnou vodivost, ale o něco větší hmotnost.
Uhlíkové vlákno z uhlíkových vláken
Je vyrobena z uhlíkových vláken a stejné pryskyřice, ale tento materiál je drahý. To je dáno technologií výroby uhlíkových vláken - základem těchto materiálů. Technologický proces vyžaduje přesné dodržování parametrů teploty a doby zpracování, protože surovinami pro ně jsou organická vlákna.
CFRP se aktivně využívají v automobilovém, sportovním, leteckém a lodním stavitelství.
Výztuž z uhlíkových vláken je silnější než sklolaminát a má větší modul pružnosti, ale ne bez nevýhod. Takže křehkost tohoto materiálu je skvělá, což neumožňuje jeho použití v dlouhých, namáhaných konstrukcích, jako jsou podlahové desky.
Technologie výroby kompozitní výztuže
Existují tři způsoby výroby vyztužených tyčí z kompozitu. Mají anglické názvy, které odrážejí podstatu technologie.
Nidltrusiya je kroucení jednotlivých vláken do jednoho, současně impregnované a pletené. Umožňuje snížit náklady na proces díky vysoké rychlosti těchto technologických linek. Charakteristiky pro zesílení výztuže se dosahují navíjením nití periodického profilu. Čím silnější je výztuž, tím větší je počet použitých nití. Takže větvičky do průřezu do 10 mm jsou zabaleny jedním závitem, od 10 do 18 se dvěma závity a nad čtyřmi. Výrobky vyrobené tímto způsobem mají díky svému reliéfu dobrou přilnavost k betonu, a to i přesto, že kompozitní materiály mají nízký koeficient adheze.
Způsob plutruse spočívá v předtvarování hlavní tyče a jejím následném navíjení spirálovitě ve dvou směrech.
Nejstarší způsob výroby kompozitní výztuže je pultrusion . Jedná se o výplet z lisovaného, impregnovaného a již vytvrzeného vlákna systémem trysek, který při polymerační teplotě plastu konečně dává výztuži požadovaný tvar a vytáhne jej. Tato metoda se vyznačuje nižší výrobní rychlostí a vyšší pořizovací cenou.
Srovnání kvalitativních charakteristik
Pro porovnání různých typů kompozitů a jejich porovnání s ocelí můžete použít následující tabulku.
| Sklolaminát | basaltoplastika | uhlíkové vlákno | oceli | |
| Pevnost v tahu, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Relativní prodloužení, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Modul pružnosti, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Tepelná vodivost | 0, 35 | 0, 3 | 1 | 46 |
| Maximální provozní teplota, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Kromě toho má kompozitní výztuž takovou vlastnost jako křehkost, která ji odlišuje od oceli pro horší. Z tohoto důvodu a také kvůli jeho nestabilitě vůči vysokým teplotám se nepoužívá v konstrukcích, kde dochází k silnému ohybu a na místech ohrožených požárem .
Materiálové výhody
Kompozitní kování má oproti standardní oceli několik výhod. Patří mezi ně:
- Zvýšená pevnost v tahu . Může být několikrát vyšší než u oceli.
- Odolnost proti korozi . Plastové kování nekoroduje.
- Nízký součinitel prostupu tepla. Na rozdíl od kovu, plast nevytváří studené mosty .
- Plastová armatura nefunguje jako anténa, protože se jedná o dielektrické a diamagnetické. Pravděpodobnost rádiového rušení v budovách s takovým zpevněním je tedy nulová.
- Nízká měrná hmotnost . Ocelová výztuž je několikrát těžší.
- Teplotní součinitel roztažnosti je stejný jako u betonu, takže je vyloučena tvorba trhlin z tohoto důvodu.
Nevýhody kompozitních materiálů
Výhody kompozitních materiálů často nemohou být plně popsány v důsledku nedostatků, které se projevují v některých aplikacích. To je především:
- Nízký modul pružnosti . Plastová výztuž není tuhá, její pružná deformace je v nízkých mezích (tj. Schopnost vrátit se do původního tvaru po ukončení zátěže je nižší).
- Křehkost . Při použití ohybových sil se tato výztuž neohýbá, ale zlomí. V tomto ohledu je nemožné jej ohýbat bez ohřevu.
- Odolnost vůči nízkým teplotám . Sklolaminát, když dosáhne 150 stupňů, ztrácí své pozitivní vlastnosti a při 300 ° C se jednoduše rozpadá a uvolňuje toxické látky. Uhlíkové plasty mají vyšší pracovní a mezní teploty, protože samotné silnice a polymery jsou při výrobě dražší, ale jejich křehkost je vyšší než u jiných typů. Ocel může pracovat až do 600-750 stupňů, než začne měknout a roztavit.
Použití kompozitní výztuže
Kompozitní výrobky se velmi dobře osvědčily tam, kde jsou statická zatížení kombinována s agresivním prostředím - například v hydraulických konstrukcích. Někdy se takové zesílení používá samo o sobě, někdy s ocelí, což pomáhá využívat výhod obou typů a vzájemně kompenzovat nedostatky.
Plastové výrobky ve formě mřížek aktivně nahrazují ocel ve zdivu s obkladem, kde je zajištěna vzduchová mezera. Ocelové pletivo postupně koroduje a někdy vede k katastrofálním následkům (kus podšívky může odpadnout). Kompozit nemá takovou nevýhodu.
Ekvivalentní náhrada
Pokud vezmeme v úvahu tabulku v předchozí kapitole a technické vlastnosti konkrétních výrobků, rozhodne se otázka ekvivalence v závislosti na podmínkách, za kterých bude použita konstrukce železobetonu.
Ano, skutečně, pro pevnost v tahu může být ocelová výztuž v průřezu 12 mm nahrazena laminátem ze sklolaminátu 8 mm, a ocel 18 - se skleněným vláknem 14. Toto je však důležité, když je tato výztuž nezbytná výhradně k tomu, aby se konstrukce nemohla šířit pod zatížením. Jednoduše řečeno, můžete dělat základy pásů a desek.
Ale v situacích, kde je průhyb, toto pravidlo nefunguje. Tak, pro výrobu překladů nebo desek potřebných ke zvýšení počtu tyčí 4 krát - protože modul pružnosti kompozitu je tolikrát menší. Při zesílení zátěže uprostřed kompozitně vyztužené desky to nebude vskutku prasknout, ale nyní se bude ohýbat více a výsledkem může být kapka kusů betonu na hlavu.
Nízká mez pružnosti zabraňuje použití kompozitů pro vyztužení betonových sloupů. Pevnost betonu v tlaku je dostatečně vysoká, ale při zvýšeném zatížení na jednotku malé plochy, zejména pokud jsou nerovnoměrné, může mít modul pružnosti skutečnou hodnotu v odolnosti vůči lomu.
V současné době je použití polymerní výztuže regulováno SNIP 5201–2003 a byly provedeny změny ve formě korekčních faktorů pro výpočet této výztuže v různých provozních podmínkách (příloha L z roku 2012).
Hlavní nuance produktů
V posledních letech se počet společností vyrábějících kompozitní výztuž (zejména sklolaminát) mnohonásobně zvýšil, ale kvalita jejich výrobků je velmi žádoucí. Zde je několik způsobů, jak rozpoznat manželství:
- Věnujte pozornost barvě výrobků. Kvalitní kování ve stejné dávce je vždy stejné barvy. Pokud tomu tak není, znamená to, že teplota byla během výroby narušena.
- Praskliny a delaminace by neměly být. Jsou snadno viditelné na řezu.
- Zlomeniny vláken snižují uvedené vlastnosti. Jsou také viditelné pouhým okem.
- Nerovnoměrný profil (navivka). S největší pravděpodobností, že výroba používá staré zařízení, kde je přerušena kontinuita.
Nyní budou požadavky na kompozitní materiály zpřísněny. Válcovaná ocel je stále dražší a plastové kování má všechny možnosti vynutit ocel z poměrně velkého segmentu trhu. Nepochybně, ne příliš bona fide výrobci používají, takže byste měli být ostražití.