В сфере строительных материалов новинки появляются достаточно часто и всегда вызывают интерес не только специалистов, но и обычных людей, планирующих возведение частного дома или ремонт. В этой статье сайт RMNT расскажет о таком инновационной стройматериале, как углебетон.
Углебетон вполне можно сравнить с привычным всем железобетоном. Только вместо металлической арматуры в материале используется углеродное волокно. Разработали углебетон в Германии, в Институте монолитного строительства, который действует при Дрезденском техническом университете. Углебетон существенно легче железобетона и при этом в четыре раза прочнее его.
Главная особенность материала — использование углеткани, нетканого полотна, которое производится на специальных вязально-прошивных машинах. Одна нить такой ткани тоньше волоса человека. А 50 тысяч таких ниток образуют комплексную сверхпрочную нить, которая и становится основной для углеволоконного текстиля.
На практике использовать углеволокно для усиления бетонной конструкции можно двумя способами:
- Заливка в опалубку, об особенностях которой при строительстве монолитных зданий портал Rmnt.ru подробно писал. В данном случае в опалубку монтируется арматура из углеродистого волокна, а потом уже заливается подготовленный бетонный раствор.
- Слоями. Углеволоконная ткань прокладывается между отдельными слоями бетона. Проводится процедура до тех пор, пока конструкция не достигнет нужной толщины.
Важно! Углеволокно не ржавеет, в отличие от металлической арматуры. Поэтому его необязательно заливать сверху слоем бетона минимум 2 сантиметра толщиной. Можно сэкономить на бетонной смеси.
Применяется углебетон в двух сферах:
- При реконструкции старых зданий. Данным материалом можно укреплять несущие конструкции, перекрытия, колонны. По словам специалистов, бетон с углеволокном способен спасать строения, которые в противном случае пришлось бы снести.
- При строительстве новых зданий. Конструкции из углебетона получаются более лёгкими, чем железобетонные. Можно сделать более тонкие несущие стены, которые по прочности уступать армированным железом ничуть не будут.
В будущем разработчики планируют наладить выпуск готовых плит и фасадных панелей из углебетона, что ускорит и облегчит процесс строительства из этого материала.
Единственное, что сейчас сдерживает распространение углебетона в сфере строительства и реконструкции зданий — высокая стоимость углеволокна. Как утверждают специалисты, начать вытеснять железобетон новый материал сможет примерно через 10 лет, когда технология получит дальнейшее развитие и будет удешевлена.
Видео по теме
- © рмнт.ру, Игорь Максимов
18.05.20
Углебетон — что это такое: назначение, преимущества и технология производства и нового материала
Современные композитные материалы — новинка последних лет на строительном рынке. Сейчас они все чаще внедряются в производство, шире используются для ремонта и застройки.
Большинство из них имеет массу преимуществ перед обычными материалами: композиты дольше служат и лучше противостоят действию агрессивных факторов.
Примером служит углебетон — плиты, в которых обычная арматура заменена углеродистым волокном.
Что такое углебетон
Изначально идея армирования бетона углеродным волокном пришла в голову ученым из Института монолитного строительства (г. Дрезден).
Раньше изготовление композитов на основе углеволокна уже практиковалось: из таких материалов давно делают различные детали самолетов, планеров, автомобилей, катеров и даже велосипедов.
Тем не менее, замена металлической арматуры на углеродистое волокно в составе бетона с получением абсолютно нового материала стала новацией на строительном рынке.
Усиление железобетонных конструкций углеволокном
Углебетон — это более «продвинутая» разновидность железобетона. В него встроены углеродные нити, сплетенные в углеткань — тонкое полотно, которое производится на вязально-прошивных установках. Каждая нить углеткани в отдельности тоньше человеческого волоса (ее толщина — 5-10 мкм). Около 50 тысяч таких нитей формируют своеобразный «канат», и он становится основой «текстиля».
Свойства нового материала
Углеродная нить состоит из атомов углерода, выстроившихся в кристаллическую решетку. Особая структура придает волокнам уникальную прочность на разрыв, которая в 4 раза выше, чем у стали. Интересно, что плотность углеволокна при этом во столько же раз ниже, чем плотность стали, поэтому оно является более легким.
После объединения бетона и углеволокна получается композит, по техническим параметрам превосходящий все марки и виды стандартного бетона. Он меньше весит, но намного прочнее.
Материал может похвастаться долговечностью. Он не страдает от коррозии, ведь в нем нет металлических элементов.
Благодаря отсутствию ржавления бетон не надо покрывать толстым защитным слоем — достаточно минимальной обработки.
Способы изготовления
Изделия из углебетона сейчас производят двумя основными способами:
- Способ первый — набор слоев. Текстильное полотно укладывается слоями и заливается бетонной массой. Таким образом, тонкие прослойки бетона чередуют с пластами углеволокна, пока не получится плита нужной толщины.
- Способ второй — заливка в опалубку. Вначале в форму укладывается лист углеродного волокна, потом он заливается жидким бетоном.
Послойная укладка ткани из углеволокна
Казалось бы, технология производства нового бетона довольно проста. На деле углеродный текстиль имеет решетчатую структуру и плохо крепится к бетону. Для улучшения схватывания материалов между собой на углеткань наносят особое покрытие, усиливающее адгезию.
С рецептурой последнего проводятся многочисленные эксперименты, и она постоянно меняется, совершенствуется. Благодаря поиску новых компонентов стало возможным производить различные изделия из углебетона — плиты, цилиндры, предметы сложной, замысловатой формы.
Внешнее армирование углеволокном
Преимущества и недостатки
У нового стройматериала есть огромное число достоинств, которые, несомненно, вскоре выведут его в лидеры рынка:
- малый вес — углеродная структура на порядок легче металлической;
- простота транспортировки на место стройки, ускорение введения объектов в эксплуатацию;
- отсутствие ржавления — конструкции не содержат металла, не боятся влаги и воздуха даже при их попадании через микротрещинки;
- стойкость к вибрационным, ударным нагрузкам, действию физических и механических факторов;
- долговечность — срок службы плит не менее 60 лет;
- уникальная прочность — для разрыва углепластикового стержня нужна нагрузка свыше 2500 кг.
Минус у такого стройматериала только один. Пока его себестоимость довольно велика, поэтому затраты на постройку будут существенными. Этот недостаток нивелируется тем фактом, что ремонт и реставрация таким объектам не требуются в течение многих десятилетий.
Сферы применения
Углебетон идеально подходит для укрепления и восстановления старых зданий, в том числе — исторических.
Он дает шанс на вторую жизнь даже тем постройкам, что планировалось сносить, например, сильно изношенным конструкциям.
Также с помощью углебетона можно строить новые сооружения — дома, павильоны, общественные здания. Толщина конструкций будет небольшой, поэтому они смотрятся легко, изящно и очень красиво.
В будущем из нового стройматериала в виде плит и фасадных панелей планируется делать не менее четверти всех построек. Ученые уже получают массу запросов из разных стран мира на производство углебетона — материала будущего.
Углеродный бетон. Инновационные технологии строительства
Роман Барский
17 августа 2021, 13:40
Несущая способность углеродного бетона в шесть раз больше, чем у железобетона, а плотность в четыре раза ниже. Кроме того, карбон не ржавеет. Таким образом, бетонное покрытие может быть уменьшено до 80 %.
Это также экономит ценный и ископаемый ресурс песка и снижает выбросы CO 2, которые образуются во время производства. Углеродный бетон, таким образом, намного легче и экологичнее.
Эксперты оценивают срок службы этого инновационного строительного материала от 150 до 200 лет.
Новый метод армирования бетона здания углеродными волокнами, вместо стальных стержней, будет использован в рамках исследовательского проекта, финансируемого Федеральным министерством образования и исследований Германии, направленного на разработку строительных инноваций под названием «C³ - углеродный бетонный композит (Carbon Concrete Composite)».
Первое в мире здание из углеродного бетона разрабатывают в Техническом университете Дрездена вместе с экспертами немецкой архитектурной фирмы Henn. Новый вид бетона такой же прочный, как и усиленный арматурой, но для него нужно гораздо меньше цемента.
Здание, получившее название The Cube, строится на территории кампуса Дрезденского университета. Углеродный бетон в четыре раза прочнее традиционного бетона и в то же время в четыре раза легче из-за меньшего количества дополнительных структурных секций.
Углеродный бетон обеспечивает такую же прочность конструкции при использовании гораздо меньшего количества бетона. Благодаря этому новому строительному материалу легкие, но прочные углеродные волокна позволяют создавать гибкие и ресурсосберегающие конструкции. Переход на этот инновационный материал может снизить выбросы CO2 при строительстве до 50%.
Бетон, используемый для Cube, будет усилен сеткой из углеродного волокна, которая производится путем извлечения почти чистых кристаллов углерода посредством процесса термического разложения, известного как пиролиз. Затем пряжа вплетается в сетку, на которую заливается бетон перед схватыванием.
Поскольку углеродное волокно не ржавеет, углеродный бетон также более долговечен, чем бетон, армированный стальными стержнями.
Поскольку конструкции могут быть намного тоньше из-за отсутствия стальных стержней, которые часто требуют большей толщины для предотвращения проникновения воды, это позволит создать «архитектуру будущего, в которой экологически безопасный дизайн сочетается с формальной свободой и радикальным переосмыслением самых элементарных вещей».
У The Cube будет крыша, которая складывается и превращается в стену, позволяя стене и крыше «функционально слиться друг с другом в качестве органического континуума», — говорит инженер. Такие проекты открывают не только новую форму архитектурного дизайна, но и методы строительства, которые наносят гораздо меньший ущерб окружающей среде.
Углебетон: инновационный материал для строительства
В мире строительных материалов происходит непрерывный прогресс не меньший, чем, например, в технике. Появляются современные и качественные, универсальные, устойчивые к повреждениям и надежные материалы, постепенно вытесняя с рынка традиционные дерево, кирпич и моноблоки. Один из передовых композитных стройматериалов — углебетон, который по праву называют строительным материалом будущего.
Известен факт, что в производстве отдельных деталей самолетов, автомобилей и катеров используется углеродное волокно толщиной 5-10 мкм, что в несколько раз тоньше человеческого волоса.
Характеристики данного материала натолкнули немецких ученых на мысль заменить им металлическую арматуру в бетоне.
Изначально остро стоял вопрос о главном риске — высокой стоимости материала, потому что углеродистое волокно удовольствие не из дешевых.
Само волокно получается в результате многократного нагрева полиакрилонитрильных или вискозных волокон в разных средах до стадии обугливания. Итогом этого процесса становится волокно, состоящее из чистого углерода.
Прочность материала превышает тот же показатель стали в 4 раза.
Сама углеткань, которая получается в результате многократных манипуляций с углеволокном, обладает уникальной решетчатой структурой. При создании стройматериала «решетка» покрывается специальным песчаным веществом, которое обеспечивает надежное скрепление с бетонной смесью, либо формируются выступающие ребра.
Так как материал относительно молодой, его производят двумя путями:
- набором слоев;
- применением опалубки.
Обе технологии распространены примерно одинаково. Каждая из них позволяет создать строительный элемент любой формы и любого размера.
Углебетон — аналог железобетона, обладающий более оптимальными свойствами для применения в строительстве.
Так, достоинства материала:
- легкость;
- долговечность;
- устойчивость к ржавчине и образованию трещин;
- экономия бетонной смеси;
- прочность.
Легкость очевидна: железная структура тяжелее углеродной. Это свойство облегчает транспортировку материала и процесс ввода постройки в эксплуатацию.
Второе и третье достоинства вытекают одно из другого. Со временем железо может пострадать от ржавчины. Каким бы качественным ни был материал, если в его составе есть железная арматура, в микротрещины в малом количестве будет попадать воздух и капельки воды.
Углебетон не подвержен изменениям под воздействием этих факторов, на нем не образуются трещинки, следовательно, он прослужит дольше. По словам специалистов, если материал изготовлен с соблюдением технологии, постройка из него способна прослужить 55-60 лет.
Для производства текстильного углеродистого материала требуется соединить несколько тысяч, а то и сотен тысяч нитей. Благодаря этому достигается уникальная прочность. Для сравнения: чтобы разорвать углепластиковый стержень толщиной 5 миллиметров, понадобится 2500 кг. С таким же чугунным стержнем расправятся 150 кг.
Само углеродистое волокно обладает небольшой плотностью, а специализированное покрытие, которое требуется для схватывания с бетоном, в разы тоньше защитного слоя в железобетоне.
Чтобы достичь таких показателей, ученые трудились над созданием материала несколько десятилетий.
Пожалуй, единственный недостаток материала — высокая стоимость. Однако, если на одну чашу весов поместить цену углебетона, а на другую его качественные характеристики, то вторая однозначно перевесит.
К примеру, сэкономив на материале, придется через некоторое время тратиться на ремонт и реконструкцию, тогда как постройки из бетона с углеволокном долгое время будут сохранять первоначальный вид.
В итоге цена стройматериала полностью оправдывает качество.
Как вы считаете, стоит ли использовать углебетон для строительства дома?
В настоящее время углебетон не применяется повсеместно только из-за дорогой цены. Но все же его используют в укреплении зданий под снос, а также в возведении новых построек. Особенно актуально его применение в «спасении» исторически значимых сооружений.
Ученые из Дрездена рассказали об удивительном строительном эксперименте. Благодаря их усилиям, было возведено необычное здание из углебетона. Высота постройки составила чуть больше 4 метров, а в качестве основы использовали блоки нестандартной, изогнутой формы толщиной 4 см. Эту конструкцию отличали короткие сроки строительства, легкость и простота.
Сейчас наибольшую распространенность материал обрел в Америке и Израиле. По словам изобретателей, недалеко то время, когда углебетон станет популярным во всех странах мира.
Профессора уверяют, что из многих уголков мира поступают запросы об укреплении тех или иных исторически важных сооружений. Пока углебетон преимущественно применяется именно в этой сфере. Но по прогнозам уже через 10 лет четверть железобетона в строительстве вытеснит новый строительный материал, основанный на углеродоволокнистом текстиле.
Тенденции к изобретению перспективных композитных материалов — главный показатель прогресса в строительной сфере. Чем больше проходит времени, тем больше ученым в сфере строительства получается удивить.
Несмотря на простоту и очевидность конструкции, производство изделий из бетона с углеволокном очень энергозатратный и трудоемкий процесс. Он требует предельной концентрации создателя и точного соблюдения технологии и условий производства.
Придет время, когда люди смогут убедиться в очевидном превосходстве углебетона и сделают выбор в его пользу, невзирая на высокую, но оправданную стоимость.
Популярное
Углебетон – инновационный материал для строительства
Углеводородное волокно получило широкое распространение практически во всех сферах деятельности человека, а все благодаря тому, что обладает уникальными в своем роде характеристиками. Буквально недавно инженеры смогли добавить его в состав полимерных материалов, что позволило разработать так называемый углебетон.
Сегодня в строительной сфере не существует более крепких и надежных материалов по сравнению с этим, поэтому давайте более детально рассмотрим его особенности и возможности по использованию.
Технология производства углебетона
Специалисты из Дрездена начали вести разработку этого материала одними из первых. На начальном этапе не получалось вообще ничего, что заставило на несколько лет приостановить разработки и инновационную деятельность. Углеводородное волокно просто невозможно добавить в бетон, поскольку она вытесняется водой и другими компонентами.
Однако специалистам действительно удалось сделать невозможное в своих достижениях. Углеводородные волокна идеально подходят для бетона и внедряются в него за счет добавок различных связующих компонентов, формулы которых до сих пор держатся в строжайшем секрете. Подготовка компонентов происходит на медь листе, который позволяет наделить материалы уникальными свойствами.
Углебетон представляет собой многослойную структуру, которая не распадается даже от постоянного негативного воздействия различных факторов. Именно поэтому сегодня все большее количество строительных бригад используют его для заливки фундамента дома и опалубки. Несмотря на такой состав компонентов, углебетон представляет собой достаточно легкий материал по сравнению с простым бетоном.
Производители утверждают, что при тщательной заливке материала он способен прослужить до 55-60 лет, чего для нас вполне достаточно.
Где еще применяется углебетон
Чаще всего углебетон поставляется на объекты, которые требуют реставрации. Теперь нет необходимости сносить их, ведь при тщательном подходе специалистов имеется уникальная возможность вернуть любой постройке новую жизнь.
Кроме того, для возведения грандиозных и крупных по своим размерам построек углебетон подходит просто идеально! Он способен выдерживать неимоверные нагрузки, которые возникают не только в процессе строительства здания, но и при последующей его эксплуатации в установленном режиме.
Углебетон: применение и преимущества нового вида бетона
Углеродное волокно издавна применяется для улучшения прочностных характеристик композиционных материалов из полимеров. Армированный углеволокном бетон – новинка строительного рынка.
Углебетон, особенности этого нового вида бетона
Композиционные материалы с добавлением углеродных волокон широко применяются в строительстве. Примером их использования являются конструктивные элементы самолетов и планеров, кузовные комплектующие автотранспорта и катеров.
Композиты пригодны для изготовления велосипедных рам, лыж, клюшек и прочего спортивного инвентаря. Сотрудники Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете разработали новую технологию использования этих волокон – в бетонном основании. Таким образом, был создан углебетон.
Он является аналогом железобетона, при этом материал получил легкость за счет замены стальной арматуры углеволоконной. Арматура представляет собой углеткань, которая выполнена из углеродных нитей в форме единого нетканого текстильного волокна. Производится она на вязально-прошивной машине.
Комплексная нить углеткани состоит из пятидесяти тысяч мельчайших нитей, не превышающих по диаметру человеческий волос.
Углеродное текстильное волокно армирует бетон
Технология изготовления углебетона
Углебетон армируется данным текстильным волокном. На разработку нового материала было потрачено свыше 10 лет. Внешне углеткань напоминает гардинное полотно.
В ней имеется такая же решетчатая структура, в которую укладывается бетонный состав. Процедура эта достаточно сложная. Для обеспечения качественной адгезии слоев между бетоном и волокнами укладывают специальное покрытие.
Рецептура и технологические моменты данного процесса являются производственной тайной.
С углебетонными изделиями разработчики проводят эксперименты в специальных климатических камерах. Они используют изделия как стандартной геометрической конфигурации, так и материалы сложной формы. В камере поддерживается температура приблизительно 20°С и влажность не выше 60%. Угле-бетонные элементы производят двумя методами: послойным нанесением смеси либо с использованием опалубки.
В первом варианте углеткань и бетонный раствор чередуются послойно до момента формирования изделия требуемой толщины. Во втором случае углеволокна укладывают внутрь опалубки, аккуратно заливая в ячейки материала бетонный раствор.
Характеристики угле-бетона
Углебетон – легкий и достаточно прочный материал. К достоинствам его относят долговечность. Срок службы строительной новинки значительно превышает период эксплуатации железобетона.
Это обусловлено тем, что в конструкции углебетона полностью отсутствуют металлические компоненты.
В железобетоне металлическая арматура при соприкосновении с водой или влагой начинает ржаветь, и постепенно разрушается.
В процессе изготовления углебетона используется меньшее количество бетонного раствора. Для защиты стальной арматуры железобетонного изделия необходима укладка верхнего слоя бетона толщиной не менее 2 см. А в углебетоне такая необходимость отсутствует, толщину слоя можно уменьшить без ущерба качеству.
Лидирующие позиции железобетон занимает только благодаря низкой стоимости по сравнению с углеродным аналогом. Снижению цен на углебетон препятствуют высокие затраты на изготовление текстильных волокон. При этом выдающиеся эксплуатационные характеристики материала оправдывают затраты на его изготовление.
Применение углебетона
Углебетон успешно используется для укрепления старых строений. Он позволяет произвести реконструкцию зданий, которые из-за ветхости подлежали сносу. Благодаря новому материалу были полностью реконструированы уникальные сооружения в Хемнице и Швайнфурте.
Углебетон пригоден для возведения новых зданий. Благодаря нему был сконструирован четырехметровый павильон сложной формы. Конструктивные элементы получились очень легкими, филигранными, а толщина их не превысила 4 см.
Строительство такого сооружения из железобетона выполнить технически сложно и экономически невыгодно, на это требуется большее количество времени и ресурсов.
Он не позволяет повторить изогнутую филигранную форму плит павильона в полной мере, при этом вес строения увеличится многократно.
Углебетон — особенности инновационного материала – Строитель 5
В сфере строительных материалов новинки появляются достаточно часто и всегда вызывают интерес не только специалистов, но и обычных людей, планирующих возведение частного дома или ремонт. В этой статье сайт RMNT расскажет о таком инновационной стройматериале, как углебетон.
Углебетон вполне можно сравнить с привычным всем железобетоном. Только вместо металлической арматуры в материале используется углеродное волокно. Разработали углебетон в Германии, в Институте монолитного строительства, который действует при Дрезденском техническом университете. Углебетон существенно легче железобетона и при этом в четыре раза прочнее его.
Главная особенность материала — использование углеткани, нетканого полотна, которое производится на специальных вязально-прошивных машинах. Одна нить такой ткани тоньше волоса человека. А 50 тысяч таких ниток образуют комплексную сверхпрочную нить, которая и становится основной для углеволоконного текстиля.
На практике использовать углеволокно для усиления бетонной конструкции можно двумя способами:
- Заливка в опалубку, об особенностях которой при строительстве монолитных зданий портал Rmnt.ru подробно писал. В данном случае в опалубку монтируется арматура из углеродистого волокна, а потом уже заливается подготовленный бетонный раствор.
- Слоями. Углеволоконная ткань прокладывается между отдельными слоями бетона. Проводится процедура до тех пор, пока конструкция не достигнет нужной толщины.
Важно! Углеволокно не ржавеет, в отличие от металлической арматуры. Поэтому его необязательно заливать сверху слоем бетона минимум 2 сантиметра толщиной. Можно сэкономить на бетонной смеси.
Применяется углебетон в двух сферах:
- При реконструкции старых зданий. Данным материалом можно укреплять несущие конструкции, перекрытия, колонны. По словам специалистов, бетон с углеволокном способен спасать строения, которые в противном случае пришлось бы снести.
- При строительстве новых зданий. Конструкции из углебетона получаются более лёгкими, чем железобетонные. Можно сделать более тонкие несущие стены, которые по прочности уступать армированным железом ничуть не будут.
В будущем разработчики планируют наладить выпуск готовых плит и фасадных панелей из углебетона, что ускорит и облегчит процесс строительства из этого материала.
Читать: LumiPod — уникальный мини-дом для единения с природой
Единственное, что сейчас сдерживает распространение углебетона в сфере строительства и реконструкции зданий — высокая стоимость углеволокна. Как утверждают специалисты, начать вытеснять железобетон новый материал сможет примерно через 10 лет, когда технология получит дальнейшее развитие и будет удешевлена.
Видео по теме
Углебетон. Состав и применение. Свойства и особенности
Углебетон – современный композитный вид бетона, в качестве армирующего компонента в котором используется углеволокно. За счет этого материал не боится коррозии, обладает меньшей массой, чем железобетон, и при этом в разы него прочнее. Данный композит встречается пока редко в силу своей дороговизны, так как не существует дешевой технологии производства углеродного волокна.
Что такое углебетон
Композитный бетон схожий с железобетоном, однако в качестве армирующего компонента в нем применяется не стальная арматура, а углеродное волокно. В бетонную массу закладывается углеткань, состоящая из нитей, сплетенных из волокон. Толщина последних всего 5-10 мкм. То есть, они тоньше человеческого волоса. При этом нить очень прочная, а переплетаясь в полотно, формирует очень прочный на разрыв материал
Хотя углеродное волокно давно известный материал, который применяют при создании композитных конструкций, его использование совместно с бетоном изначально было невозможным. Легкие волокна попросту всплывали. Они вытеснялись водой в бетоне вверх. В углебетоне это решается покрытием волокна специальным составом, увеличивающим к нему адгезию.
Кроме этого в качестве армирующих вставок в бетоне используется полотно, сделанное из волокон. Это и отличает данный материал, к примеру, от фибробетона.
У последнего армирующим компонентом выступают тонкие короткие волокна. В случае с углебетоном это исключается, так как их невозможно равномерно распределить по всей толще бетона.
Укладывать же готовое связанное полотно из волокон в бетон проще.
Свойства
Углебетон это новый строительный материал, который не имеет практических наглядных доказательств своего превосходства над прочими видами бетона. Однако у него имеются достоинства. Уже сейчас можно оценить доказанные практическими испытаниями качества.
Основные достоинства:
- Долговечность.
- Прочность.
- Малая масса.
- Упрощенная транспортировка.
- Устойчивость к образованию трещин.
Теоретически срок эксплуатации углебетона может составлять больше сотни лет, но на практике это пока не доказано.
Однако он однозначно прослужит больше, чем железобетон. В нем отсутствует металлическая арматура, подверженная коррозии. В нем просто нечему ржаветь. За счет этого материал действительно прослужит долго.
Пока производители заявляют срок эксплуатации изделий из углебетона в 60 лет. Безусловно, это заниженный показатель, так как потенциал материала куда больше. Его реальную долговечность покажет только время. Сам бетон и углеродное волокно разрушаются очень долго.
При этом они химически нейтральные между собой. Для углеволокна щелочная среда не опасна.
Углебетон обладает выдающейся прочностью, так как в нем используется армирование из давно известного прочного углеволокна. Оно в 4 раза прочнее, чем сталь.
То есть, даже без точных расчетов можно сказать, что слой углебетона толщиной 5 см будет равен по прочности 20 см железобетона. Это в свою очередь дает выигрыш и в массе в 4 раза. Конструкции, сделанные с его применением, гораздо легче, они выглядят менее массивными.
Это очень перспективный материал, который позволит делать тонкие и прочные плиты, к примеру, для облицовочных работ.
Реально оценить прочность углебетона, можно сравнивая свойства на разрыв углеволокна и стали или чугуна. Так, одна нить из углеволокна сечением 5 мм выдерживает нагрузку на разрыв до 2,5 тонны. Можно себе представить, какое усилие нужно приложить, чтобы разорвать широкое полотно из этих нитей, вложенное в бетон. Для сравнения, прут чугуна такого же сечения разорвется уже при усилии в 170 кг. Они просто несравнимы между собой. Углеволокно стоит намного классов выше по прочности
Так как изделия из углебетона можно делать тоньше и легче, чем при использовании железобетона, то это существенно упрощает их транспортировку. Перевозка углебетонных конструкций может выполняться более легкими грузовиками и манипуляторами, а к погрузочным работам можно привлекать небольшие подъемные краны.
Углебетон имеет самую высокую устойчивость к растрескиванию. Его армирующие включения исключают прогиб под нагрузкой, и соответственно повреждения в виде трещин.
Это качество теоретически позволяет применять композитный бетон для строительства фундаментов, однако это на данный момент развития технологий экономически необоснованно. Стоимость такого фундамента будет слишком высокой.
Однако есть еще масса бетонных изделий, подверженных растрескиванию из-за нагрузки на излом, для которых удорожание производства будет оправданным.
Изготовление углебетона
Технология изготовления углебетона на первый взгляд простая, но имеются некоторые технические трудности. Если рассматривать ее поверхностно, то процесс формирования заключается в наборе слоев.
Полотно углеродного волокна укладывается слоями, между которыми заливается бетон. Процесс не быстрый и кропотливый, требующий внимательности и соблюдения временных интервалов, чтобы бетон в одних слоях не начал схватываться.
В противном случае адгезия между ними будет уменьшена, что в конечном итоге скажется на потере прочности всей конструкцией.
Вся трудность заключается в том, что полотно углеродного волокна имеет мелкую ячеистую структуру, поэтому в ячейки его нитей плохо затекает бетон. В конечном счете, это сопровождается трудностями в достижении необходимой адгезии между слоями. Проблема и в том, что сам бетон прилипает к углеволокну плохо.
Для решения этой проблемы применяются специальные грунтовочные составы, которыми покрываются армирующие слоя углеродного волокна. Это увеличивает адгезию бетона к нему. Такие составы постоянно совершенствуются, так что материал становится все лучше и прочнее.
В любом случае они действуют уже достаточно эффективно, так что расслоение композитного бетона исключается.
Применение углебетона
Так как углебетон это новый инновационный материал, то и применяется он пока очень редко.
Это связано с его высокой стоимостью, так как дешевой технологии по производству углеродного полотна пока не существует. Однако материал востребованный.
Существует немало случаев, когда требуется тонкий и очень прочный слой бетона. Достигнуть такого баланса любым другим армирующим компонентом невозможно.
Области использования углебетона следующие:
- Изготовление конструкций полной заводской готовности на производстве.
- Реконструкция старых зданий.
- Строительство новых объектов.
Применение углебетона для изготовления готовых изделий пока не развито.
Лишь некоторые европейские строительные бренды делают из него колонны, отделочные панели, плиты перекрытия, и лишь для внутреннего рынка. В целом же гибкость углеродного волокна позволяет его применять для заливки бетонных изделий различной, даже самой сложной формы.
Так что в этом направлении он будет однозначно востребован.
В основном углебетон применяется именно для реставрации старых исторических зданий. Это позволяет получать тонкие легкие конструкции, которые укрепляют старинные несущие стены, колонны.
Это достаточно сложная технология, однако она дает более надежный результат, чем прочие решения, применяемые ранее. Процесс сильно напоминает оштукатуривание с закладкой стеклопластиковой сетки. Только в этом случае используется углеродное полотно.
Для его фиксации на вертикальных поверхностях применяется специальный состав, дающий высокую адгезию. Поверх него накладывается бетон.
Углебетон также применяется при строительстве новых зданий. Его могут использовать для получения тонкого легкого перекрытия, колонн, различный несущих декоративных элементов. Конструкции с ним выглядят легкими, тонкими. Это создает впечатление, что они попросту не могут держать вес, который на них нагружен.
Такой подход очень выгодно подчеркивает архитектурную ценность подобных строений. Обычно углеродное полотно закладывают в опалубку, предварительно оно промазывается специальным составом для лучшей адгезии, и только после этого заливается бетоном.
Процесс более продолжительный, чем при работе с металлической арматурой, но результат получается намного более качественный и прочный.
Выгодно ли использование углебетона
Так как углебетон это новый материал, технология производства компонентов, для которого пока не налажена широко, то его применение сопровождается большими затратами. Дело в том, что само углеродное волокно дорогое. Для рядового застройщика это пока неинтересный материал, так как использование железобетона будет дешевле.
Применять композитный бетон уместно пока только при необходимости решения конкретных сложных архитектурных задач. Если же к строению не выставляются особые требования, то и пользоваться углебетоном пока нет смысла. Строительные эксперты считают, что до момента, когда новый материал начнет конкурировать с железобетоном, пройдет не менее 10 лет.
Именно столько нужно, чтобы разработать способы получения углеродного волокна с низкой себестоимостью. Это позволит существенно понизить потребление металла в строительстве. Пока же рядовому застройщику, даже при строительстве многоквартирных домов высотой в десятки этажей, проще применять стальную арматуру.
В противном случае цена на 1 м² площади в таком строении будет выше.
Похожие темы:
Загрузка...
