Композитная арматура как с ней работать: Как работать с композитной арматурой? – ТПК Нано-СК

Безопасная работа со стеклопластиковой арматурой

Стеклопластиковая арматура ‒ достойная альтернатива металлическим стержням. Она легка в работе, надежна и долговечна. Приступая к работе с материалом, любому мастеру полезно узнать, как правильно резать, связывать и разматывать арматуру.

Чем резать стеклопластиковую арматуру

Безотходное производство ‒ одно из главных преимуществ композитной арматуры. В отличие от металлической ее можно легко разрезать на куски нужной длины и использовать их без остатка.

Чем пилить арматуру:
• болгаркой. Для резки с помощью машинки достаточно одного диска
• кусачками, если арматура имеет небольшой диаметр
• ножовкой для резки металла

Чем связывать композитную арматуру

Стеклопластиковую арматуру связывают не только друг с другом, но и с металлическими стержнями. Как это сделать? Чаще всего с этой целью применяют вязальную проволоку миллиметровой толщины. При больших объемах работы связывать стержни проволокой удобно с помощью специального ручного или электрического инструмента. Вязальный крючок используется при средних объемах работы. Если требуется связать небольшое количество стержней, можно обойтись без вспомогательных приспособлений и выполнить работу вручную.

Для вязки арматуры также применяют скобы и пластиковые хомуты. Заметим, что способ связывания стержней не имеет принципиального значения. Главная цель процедуры ‒ зафиксировать прутья в нужном положении перед заливкой бетона. Как только бетон застынет, стержни уже не сдвинутся с места. Однако проволока или другой материал для связывания должны быть достаточно толстыми и прочными ‒ это обеспечит целостность каркаса при подаче бетона.

Как разматывать стеклопластиковую арматуру

Арматура поставляется в бухтах и прямыми прутьями ‒ оба варианта допустимы. Стержни, скрученные в бухту, не подвергаются деформации, как считают многие потребители. Появление микротрещин возможно только в случае, если материал изготовлен без соблюдения технологий.

Арматуру в бухте следует разматывать очень аккуратно, особенно при значительной толщине прутков.

Как это сделать:
• если работаете в одиночку. Кусачками разъедините один из концов бухты и положите его подо что-нибудь достаточно тяжелое. Главное ‒ зафиксировать один конец стержня. Затем отходите назад, постепенно, не спеша, разматывая материал
• если работаете в паре. Процесс будет выглядеть примерно также за одним исключением: один из концов арматуры будет удерживать помощник

Средства защиты при работе с арматурой

На всех этапах работы с неметаллической арматурой необходимо пользоваться защитными средствами.

Перчатки

Композитные стержни имеют незначительное стеклянное напыление, при контакте с которым на коже может появиться раздражение. Поэтому перед тем, как взять в руки композитный стержень, надевайте перчатки.

Защитная маска

При распиловке неметаллических прутьев образуется мелкая пыль, которая при попадании в дыхательные пути может вызвать аллергию или привести к заболеваниям. Маска защитит вас от подобных неприятностей.

Как соединять стеклопластиковую арматуру

December 1, 2017

От того насколько правильно соединена стеклопластиковая арматура будет зависеть весь успех строительного проекта.

Ведь если вы хотите построить прочное здание, которое прослужит немало лет, то надо заложить крепкий каркас здания. А для этого необходимо точно знать, как обращаться с композитной арматурой и как ее соединять.

Как правильно соединять стеклопластиковую арматуру и какими способами?

• Крючки специального назначения и стальная проволока для вязания. Это два самых простых и экономически выгодных способа, чтобы связать композитную арматуру разного диаметра.
• При крупномасштабных стройках используются так называемые механические и электрические вязальные пистолеты. С их помощью армирование каркасов происходит быстрее и проще с точки зрения физического труда, а это важно, когда строительный объект очень большой.
• Однако, если размеры стройки не внушительных размеров, то можно обойтись пластиковыми хомутами для вязки арматуры. Они позволят быстро и качественно соединить материалы, при это не покупать дорогостоящий инструмент.
• Клипсы из пластика — еще один просто способ связать прутки. Во время работы они удерживают арматуру в положенном месте и не позволяют ей сдвигаться. С их помощью можно быстрее соединить арматуру, чем при других способах, ведь не надо ничего связывать, а просто правильно вставлять. Но все же они не так надежны, как соединение вязальной проволокой. Такие клипсы могут использоваться только для композитной арматуры.

• Насколько объемный проект. Если необходимо построить здание, у которого большая площадь, то ручную вязку применять нецелесообразно, потому что на это уйдет много времени и сил.
• Спецификация построек. В промышленном строительстве использование пистолетов будет самым надежным и правильным выбором. С их помощью работу можно сделать в разы быстрее и качественней.
• Прочность конструкции. Вязка композитной арматуры с помощью хомутов или клипс не может дать полную гарантию того, что арматура останется на месте во время заливания бетона, а это приведет к нарушению каркаса и может иметь необратимые последствия.

Таким образом можно сказать, что технология соединения композитной арматуры довольна проста и не требует особой квалификации от строителей, а ввиду того, что она еще и намного легче, чем стальная арматура, работать в ней в принципе легче.

Как работать с композитами GFRP в строительстве — советы и стратегии

С помощью всего лишь нескольких советов и стратегий подрядчики по бетонным работам смогут безопасно и эффективно работать с композитами GFRP (армированный стекловолокном полимер) для создания долговечных конструкций, включая мосты, бетонные панели, дамбы и многое другое.

8 марта 2023 г.

Пит Реншоу

Pultron Composites

Подобно стальной арматуре, арматурные стержни из стеклопластика должны быть правильно размещены и надежно закреплены во время заливки бетона. ACI 440 охватывает коды дизайна, производительность и качество продукта.

Pultron Composites

Бетонные подрядчики все чаще обращаются к изделиям из GFRP (армированного стекловолокном полимера) в качестве предпочтительного строительного материала для бетонных конструкций. Изделия из стеклопластика на 1/4 легче стали, что часто означает меньшую потребность в тяжелом подъемном оборудовании или дополнительной рабочей силе. Это может быть учтено в вашем расписании при планировании рабочей силы, графика проекта и требований к оборудованию.

Эти композитные материалы обычно используются в бетонных строительных проектах, таких как подпорные стены, фундаменты и другие усиленные конструкции. Наиболее распространенные типы продуктов из стеклопластика, используемых в этих приложениях, включают арматуру, анкерные болты, дюбели, опалубочные стяжки и штифты для теплоизоляции. Они коррозионностойкие, легкие, неэлектропроводные, отличные теплоизоляторы, с ними легко работать, они отличаются высокой прочностью и долгим сроком службы. Они также обеспечивают отличную устойчивость к растрескиванию, усадке и тепловому расширению/сжатию. С помощью всего лишь нескольких советов и стратегий вы сможете безопасно и эффективно работать с композитами GFRP для создания долговечных конструкций, включая мосты, бетонные панели, дамбы и многое другое.

184 000 шт. 38 мм дюбелей Mateen Pultron из стеклопластика были поставлены в рамках проекта модернизации контейнерного терминала в порту Роттердама, Нидерланды (2019 г.). Композиты Pultron

Как хранить композиты из стеклопластика

Будьте осторожны и руководствуйтесь здравым смыслом. Убедитесь, что продукты не повреждены во время хранения. Продукты, предназначенные для заглубления в бетон, не требуют какой-либо устойчивости к ультрафиолетовому излучению для применения, поэтому обычно в них не добавляют никаких ингибиторов ультрафиолетового излучения. Если они должны храниться в течение длительного периода времени, они должны быть накрыты или иным образом защищены от прямого солнечного света. Их следует содержать в чистоте и проверять перед использованием.

Подробнее о стеклопластике

Bekaert рассказывает о преимуществах фибробетона. В этом эпизоде ​​«Углубленное копание» 2019 года Курт Беннинк встретился с Тимом Люссье, национальным менеджером по продажам Bekaert Corporation, чтобы поговорить о фибробетоне и о том, как он предлагает бетонным подрядчикам экономию труда и средств. материалы.

Покупка качественных изделий из стеклопластика

Динамический механический термический анализ проводится для проверки качества полного отверждения стеклопластика. Композиты Pultron Обладая необходимыми знаниями и надлежащими мерами предосторожности, вы можете найти надежные и высококачественные изделия из стеклопластика, которые удовлетворят ваши потребности.

Выберите производителя с комплексной программой качества и лабораторией, оснащенной дифференциальным сканирующим калориметром (ДСК) и динамическим механическим термическим анализатором (ДМТА). Эти специализированные приборы используются для определения температуры стеклования и степени отверждения композитов. Оба метода испытаний являются важными компонентами любой программы контроля качества пултрузии.

Прочность, долговечность и качество приобретаемого вами изделия из стеклопластика являются одним из наиболее важных критериев, которые необходимо учитывать, поскольку они напрямую влияют на конечный продукт. Некоторые продукты из стеклопластика могут быть дешевле, но могут не служить так долго или работать так же хорошо, как материалы более высокого качества.

Анкера из стеклопластика можно устанавливать вместе с анкерами в туннелях и шахтах. Pultron Composites

Как работать с изделиями из стеклопластика в бетонных конструкциях

При работе с композитными изделиями из стеклопластика необходимо делать некоторые различия. Арматура, дюбели и опалубка — хорошие примеры того, чем работа с стеклопластиком отличается от работы со сталью или нержавеющей сталью.

Работа с арматурой из стеклопластика

Следует учитывать конструкцию конструкции и различия между стеклопластиком и другими материалами. Например, вы не можете просто заменить стальную арматуру на стеклопластик. Свойства материалов разные, и это необходимо учитывать при проектировании. К счастью, существуют коды, такие как серия документов ACI 440, которые охватывают коды дизайна, производительность продукта и качество. Инженеры должны ознакомиться с этими кодами.

Подобно стальной арматуре, она должна быть правильно размещена и надежно закреплена во время заливки бетона. Стержни, за исключением тех, которые размещаются на вертикальных матах, должны быть связаны на каждом пересечении, если расстояние между ними превышает 30 см (12 дюймов) в любом направлении. Если расстояние меньше этого, стержни должны быть связаны на каждом пересечении или на чередующихся пересечениях. Стяжки сохраняют положение арматуры во время заливки и схватывания бетона. Они не должны обеспечивать постоянную прочность конструкции.

Всегда следите за тем, чтобы стержни не поднимались вверх и не смещались во время укладки и уплотнения бетона. Если обнаружено движение, заливка должна быть остановлена, пока не будут добавлены дополнительные опоры или приспособления. Арматура из стеклопластика может быть использована и связана со стальными стержнями. Для достижения наилучших характеристик следует использовать тот же метод связывания, что и для стали. Для проверки качества полного отверждения стеклопластика проводится динамический механический термический анализ. Pultron Composites

Допускаются зазубрины, царапины и порезы, не превышающие 5% глубины стержня. Свыше 5 % мы рекомендуем заменить шину или использовать соединение внахлестку с обеих сторон поврежденной шины. Однако арматура из стеклопластика не похожа на стальную арматуру с покрытием, поэтому небольшие царапины на поверхности не нужно ремонтировать, чтобы защитить арматуру от коррозии; они устойчивы к коррозии на всем протяжении.

Из-за особенностей арматуры из стеклопластика изгибы нельзя сгибать на месте. Все отводы изготавливаются на заводе и поставляются в точном соответствии со спецификациями. Могут быть изготовлены различные формы, стремена и изгибы на заказ.

Работа с дюбелями из стеклопластика

Дюбели из стеклопластика рассчитаны на низкую прочность сцепления, поэтому не требуют смазки или других методов подготовки, разрушающих сцепление. Благодаря этому они быстро монтируются и служат долго. Дюбели из стеклопластика могут быть установлены с использованием стандартных методов установки, включая бетоноукладчики со скользящими формами, корзины и машины для установки дюбелей.

Работа с опалубочными стяжками из стеклопластика

Большинство опалубочных стяжек в бетоне предназначены для разрыва или отвинчивания. Оставшиеся отверстия затем заполняются раствором или готовыми дюбелями. Это значительно замедляет процесс, что приводит к потерям производственного времени и увеличению затрат.

Опалубочные шпалы из стеклопластика предназначены для того, чтобы оставаться в бетоне, и их спиливают, когда бетон схватывается, оставляя «заглушку» цвета бетона, которая хорошо сочетается с бетоном. Заполнение отверстий раствором не требуется. Здесь стеклопластик для проекта порта Роттердам и дюбель Pultron поставляются готовыми для профессионалов в области строительства. Pultron Composites

Пыль и волокна могут вызывать временный кожный зуд из-за стеклянных волокон. При работе с изделиями из стеклопластика во время строительства следуйте этим советам по охране труда и технике безопасности. Стандартные методы охраны здоровья и безопасности, используемые на строительных площадках, обычно являются подходящими.

1. Всегда надевайте защитные очки, перчатки, одежду с длинными рукавами и длинные брюки при работе с любым продуктом из стеклопластика.
2. При резке или сверлении композитных изделий из стеклопластика всегда надевайте пылезащитную маску и защитные очки для предотвращения раздражения. По возможности срезайте в проветриваемом помещении.
3. Если стекловолокно или пыль попали в глаза, промойте их водой в течение не менее 15 минут и обратитесь к врачу, если раздражение не проходит.

Об авторе

Пит Реншоу — директор по развитию бизнеса в Pultron и главный технический директор Mateenbar Limited. Он имеет более чем 25-летний опыт разработки изделий из пултрузионных композитов.

Как новая спецификация ASTM на арматуру FRP помогает подрядчикам по бетонным работам

«Эпирок» объявляет о планах CONEXPO

Руководство по фибробетону: советы по проектированию, спецификации и применению

Как работать с GFRC

Субподрядчик по арматуре рассказывает об инновационном мышлении и роботе для вязки арматуры

Связь безопасности с инфраструктурой

Совершенствование робота для вязки арматуры

Как Выберите подходящую антенну для работы с георадаром

Стартовый комплект Rooster Asset Tracking

Этот набор содержит все необходимое, чтобы начать отслеживать работу работающего, не работающего и тяжелого оборудования, а также автоматизировать создание отчетов за 1 доллар США* в месяц.

Как избежать споров об отделке бетоном с шероховатой поверхностью

Передовой опыт может защитить подрядчиков и свести к минимуму споры между владельцами работ и архитекторами.

7 Методы испытания прочности бетона

Помимо испытаний на разрыв цилиндра, можно использовать множество других методов.

Выберите и укажите правильные бетонные формы

Не уверены, какая бетонная панель лучше всего подходит для работы? Нужна помощь в заказе форм? APA – Ассоциация производителей инженерной древесины предлагает рекомендации.

ACR выпускает первого в мире робота для подъема, переноски и укладки арматуры @CONEXPO: Робот IronBOT

IronBOT может дополнить строительные бригады, поднимая, перенося и размещая до 5000 фунтов связок арматуры в поперечном или продольном направлении без необходимости подъема тяжелых грузов членами бригады.

Разговор о волокне в бетоне с Вэнсом Пулом из Euclid Chemical

Этот эпизод подкаста Digging Deeper с участием Вэнса Пула из Euclid Chemical посвящен армированию волокном в бетоне — его истории и месту в современной строительной вселенной.

Экономьте деньги, стройте быстрее: синтетические макроволокна в бетонных конструкциях

В условиях быстрых изменений на рынке скорость по-прежнему определяет отрасль бетонного строительства. В то время как макроволокна могут значительно сократить время в графике проекта, возникает вопрос, как узнать, какое макроволокно использовать?

Top Post 2022: Macrofibers & Super Bowl — внутри бетона самого большого стадиона НФЛ

Использование синтетического волокна позволило сэкономить затраты, время и трудозатраты на строительство стадиона SoFi за счет использования армированного волокном бетона на верхних палубах.

Дилемма подрядчика по армированию сварной проволокой (WWR)

Должна быть альтернатива демонтажу и замене WWR.

Обновите свою игру по резке каменной кладки с помощью технологии Lightning Fast

Более высокие сегменты, превосходные бриллианты и дизайн прорези SPEED-Edge делают эти отрезные диски революционными!

PSI Fiberstrand REPREVE 225 Экологически чистая микрофибра для армирования бетона

10 вещей, которые нужно знать об армировании бетона волокном

В зависимости от того, позволяет ли проект, подрядчики могут найти армирование волокном экономически эффективной альтернативой для обеспечения долговечности. Однако это может быть непросто. Загрузите этот документ, в котором перечислены 10 вещей, которые нужно знать об армировании бетона волокном.

Этот подрядчик полагается на роботизированную вязку арматуры

TyBOT от Advanced Construction Robotics помогает Shelby Erectors повысить рентабельность и улучшить опыт владельца проекта — затем IronBOT еще больше ускорит процесс 615 соответствует требованиям к арматуре как A706. Материал A706 теперь соответствует или превосходит все химические и механические требования для соответствующего размера и сорта A615.

GatorBar Одобрено Virginia DOT

Композитная арматура GatorBar, армированная стекловолокном, была включена в Оценочный список новых продуктов Департаментом транспорта штата Вирджиния.

Расширенный анализ данных для трансформации вашей деятельности

Получите более глубокое представление о производительности вашего строительного парка и принимайте более взвешенные решения с помощью расширенных отчетов и аналитики.

Наука и технология композитных материалов

В таком развитом обществе, как наше, мы все зависим от композитных материалов в некоторых аспектах нашей жизни. Стекловолокно ГЛОССАРИЙ Стекловолокно Композитный материал, изготовленный из тонких стеклянных волокон, сплетенных в ткань, а затем соединенных синтетическим пластиком или смолой. был разработан в конце 1940-х годов и стал первым современным композитом. Он по-прежнему остается самым распространенным, составляя около 65 процентов всех производимых сегодня композитов. Он используется для изготовления корпусов лодок, досок для серфинга, спортивных товаров, облицовки бассейнов, строительных панелей и кузовов автомобилей. Вы вполне можете использовать что-то из стекловолокна, не подозревая об этом.

Что делает материал композитным

Композитные материалы образуются путем объединения двух или более материалов, обладающих совершенно разными свойствами. Различные материалы работают вместе, чтобы придать композиту уникальные свойства, но внутри композита вы можете легко отличить разные материалы — они не растворяются и не смешиваются друг с другом.

Композиты существуют в природе. Кусок дерева представляет собой композит, состоящий из длинных волокон целлюлозы (очень сложной формы крахмала), скрепленных гораздо более слабым веществом, называемым лигнином. Целлюлоза также содержится в хлопке и льне, но именно связывающая способность лигнина делает кусок древесины намного прочнее пучка хлопковых волокон.

Это не новая идея

Человечество использует композитные материалы тысячи лет. Возьмем, к примеру, глиняные кирпичи. Если вы попытаетесь согнуть лепешку из засохшей грязи, она легко сломается, но будет прочной, если вы попытаетесь раздавить или сжать ее. С другой стороны, кусок соломы обладает большой силой, когда вы пытаетесь его растянуть, но почти не имеет силы, когда вы его смываете. Когда вы смешиваете глину и солому в блоке, свойства двух материалов также объединяются, и вы получаете кирпич, который устойчив как к сжатию, так и к разрыву или изгибу. Говоря более технически, у него есть как хорошие прочность на сжатие ГЛОССАРИЙ прочность на сжатие Максимальное напряжение, которое может выдержать материал, когда он подвергается нагрузке, которая сжимает его. и хорошо предел прочности ГЛОССАРИЙ предел прочности при растяжении Максимальное напряжение, которое выдерживает материал, когда он подвергается растягивающей нагрузке. .

Еще одним известным композитом является бетон. Здесь заполнитель (мелкие камни или гравий) связан цементом. Бетон имеет хорошую прочность при сжатии, и его можно сделать более прочным при растяжении, добавив в композит металлические стержни, проволоку, сетку или тросы (таким образом создавая железобетон).

Композиты были изготовлены из формы углерода, называемой графеном, в сочетании с металлической медью, что позволило получить материал, в 500 раз прочнее, чем медь сама по себе. Точно так же композит графена и никеля имеет прочность, превышающую прочность никеля более чем в 180 раз.

Стекловолокно изготавливается из пластик ГЛОССАРИЙ пластик Твердый материал, состоящий из органических полимеров. армированный нитями или стеклянными волокнами. Эти нити можно либо связать вместе и сплести в мат, либо иногда нарезать на короткие отрезки, которые произвольно ориентированы в пластиковой матрице.

Больше, чем просто прочность

В настоящее время многие композиты производятся не только для повышения прочности или других механических свойств, но и для других целей. Многие композиты предназначены для того, чтобы быть хорошими проводниками или изоляторами тепла или обладать определенными магнитными свойствами; свойства, которые являются очень специфическими и специализированными, но также очень важными и полезными. Эти композиты используются в огромном количестве электрических устройств, включая транзисторы, солнечные элементы, датчики, детекторы, диоды и лазеры, а также для изготовления антикоррозионных и антистатических покрытий поверхностей.

Композиты, изготовленные из оксидов металлов, также могут обладать особыми электрическими свойствами и используются для производства кремниевых чипов, которые могут быть меньше и более плотно упакованы в компьютер. Это увеличивает объем памяти и скорость компьютера. Оксидные композиты также используются для создания высокотемпературных сверхпроводящих свойств, которые теперь используются в электрических кабелях.

Изготовление композита

Большинство композитов состоит всего из двух материалов. Один материал (матрица или связующее) окружает и связывает вместе группу волокон или фрагментов гораздо более прочного материала (армирования). В случае сырцовых кирпичей две роли выполняют глина и солома; в бетоне цементом и заполнителем; в куске дерева, целлюлозой и лигнином. В стекловолокне армирование обеспечивается тонкими нитями или волокнами стекла, часто вплетенными в своего рода ткань, а матрица представляет собой пластик.

Стеклянные нити в стекловолокне очень прочны при растяжении, но они также хрупкие и ломаются при резком изгибе. Матрица не только удерживает волокна вместе, но и защищает их от повреждений, разделяя любые стресс ГЛОССАРИЙ напряжение Сила на единицу площади. Измеряется в тех же единицах, что и давление, а именно в паскалях (Па). Материалы обычно имеют прочность в диапазоне мегапаскалей (МПа) (1 МПа = 1 000 000 Па). среди них. Матрица достаточно мягкая, чтобы ее можно было формировать с помощью инструментов, и ее можно смягчить подходящими растворителями, чтобы можно было произвести ремонт. Любая деформация листа стеклопластика обязательно растягивает часть стеклянных волокон, а они способны этому противостоять, поэтому даже тонкий лист очень прочен. Он также довольно легкий, что является преимуществом во многих приложениях.

За последние десятилетия было разработано много новых композитов, некоторые из которых обладают очень ценными свойствами. Тщательно выбирая армирование, матрицу и производственный процесс, который объединяет их, инженеры могут адаптировать свойства в соответствии с конкретными требованиями. Они могут, например, сделать композитный лист очень прочным в одном направлении, выровняв таким образом волокна, но более слабым в другом направлении, где прочность не так важна. Они также могут выбрать такие свойства, как устойчивость к нагреву, химическим веществам и атмосферным воздействиям, выбрав соответствующий матричный материал.

Выбор материалов для матрицы

Для матрицы во многих современных композитах используются термореактивные или термопластичные пластики (также называемые смолами). (Использование пластика в матрице объясняет название «армированный пластик», обычно данное композитам). Пластмассы полимеры ГЛОССАРИЙ полимеры Крупные молекулы, состоящие из множества звеньев (мономеров), связанных друг с другом в цепочку. Существуют природные полимеры (такие как крахмал и ДНК) и синтетические полимеры (такие как нейлон и силикон). которые скрепляют арматуру и помогают определить физические свойства конечного продукта.

Термореактивные пластмассы жидкие при приготовлении, но затвердевают и становятся жесткими (т.е. отверждаются) при нагревании. Процесс схватывания необратим, поэтому эти материалы не становятся мягкими при высоких температурах. Эти пластмассы также устойчивы к износу и воздействию химических веществ, что делает их очень прочными даже в экстремальных условиях.

Термопластические пластмассы, как следует из названия, являются твердыми при низких температурах, но размягчаются при нагревании. Хотя они используются реже, чем термореактивные пластмассы, у них есть некоторые преимущества, такие как более высокая вязкость разрушения, длительный срок хранения сырья, способность к переработке и более чистое и безопасное рабочее место, поскольку для процесса отверждения не требуются органические растворители.

Керамика, углерод и металлы используются в качестве матрицы для некоторых узкоспециализированных целей. Например, керамика используется, когда материал будет подвергаться воздействию высоких температур (например, теплообменники), а углерод используется для продуктов, подверженных трению и износу (например, подшипники и шестерни).

Выбор материалов для армирования

Хотя стекловолокно является наиболее распространенным армирующим материалом, во многих передовых композитах теперь используются тонкие волокна из чистого углерода. Можно использовать два основных типа углерода — графит и углеродные нанотрубки. Оба они представляют собой чистый углерод, но атомы углерода расположены в разных кристаллических конфигурациях. Графит — очень мягкое вещество (используется в «графитовых» карандашах) и состоит из листов атомов углерода, расположенных в виде шестиугольников. Связи, скрепляющие шестиугольники вместе, очень прочные, но связи, скрепляющие листы шестиугольников, довольно слабые, что и делает графит мягким. Углеродные нанотрубки изготавливаются путем скручивания одного листа графита (известного как графен) в трубку. Получается очень прочная конструкция. Также возможно иметь трубки, состоящие из нескольких цилиндров — трубки внутри трубок.

Композиты из углеродного волокна легче и намного прочнее стекловолокна, но и дороже. Из этих двух графитовые волокна дешевле и проще в производстве, чем углеродные нанотрубки. Они используются в конструкциях самолетов и высокоэффективном спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа, теннисные ракетки и гребные лодки, и все чаще используются вместо металлов для ремонта или замены поврежденных костей.

Нити из бора еще прочнее (и дороже), чем углеродные волокна. Нанотрубки из нитрида бора имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они намного более устойчивы к теплу, чем углеродные волокна. Они также обладают пьезоэлектрическими свойствами, что означает, что они могут генерировать электричество при воздействии на них физического давления, такого как скручивание или растяжение.

Полимеры также могут использоваться в качестве армирующего материала в композитах. Например, кевлар, изначально разработанный для замены стали в радиальных шинах, но наиболее известный своим использованием в пуленепробиваемых жилетах и ​​шлемах, представляет собой полимерное волокно, обладающее чрезвычайной прочностью и повышающее ударную вязкость композита. Применяется в качестве армирования в композитных изделиях, требующих легкой и надежной конструкции (например, конструкционные детали корпуса самолета). Еще более прочным, чем кевлар, является вещество, изготовленное из комбинации графена и углеродных нанотрубок.

Источник: NASA Goddard/YouTube. Посмотреть детали видео и расшифровку.

Выбор производственного процесса

Изготовление объекта из композиционного материала обычно включает в себя ту или иную форму. Армирующий материал сначала помещается в форму, а затем напыляется или закачивается полужидкий матричный материал для формирования объекта. Можно приложить давление, чтобы вытеснить любые пузырьки воздуха, а затем форму нагреть, чтобы матрица затвердела.

Процесс формования часто выполняется вручную, но автоматическая обработка на машинах становится все более распространенной. Один из этих методов называется пултрузия ГЛОССАРИЙ пултрузия Непрерывный процесс формования, при котором длинные армирующие пряди механически выравниваются для композитного материала, а затем пропускаются через ванну с термореактивной смолой. Затем нити с покрытием собираются с помощью механической направляющей перед процессом отверждения. (термин, образованный от слов «тянуть» и «экструзия»). Этот процесс идеально подходит для изготовления прямых изделий с постоянным поперечным сечением, таких как мостовые балки.

Во многих тонких конструкциях сложной формы, таких как изогнутые панели, композитная структура строится путем наложения листов тканого волокнистого армирования, пропитанных пластиковым матричным материалом, на базовую форму соответствующей формы. Когда панель изготовлена ​​до необходимой толщины, матричный материал отверждается.

Сэндвич-композиты

Многие новые типы композитов производятся не методом матрицы и армирования, а путем укладки нескольких слоев материала. Структура многих композитов (например, используемых в панелях крыльев и корпусов самолетов) состоит из сот из пластика, зажатых между двумя обшивками из композитного материала, армированного углеродным волокном.

Эти сэндвич-композиты сочетают в себе высокую прочность и особенно жесткость на изгиб с малым весом. Другие методы включают простое наложение нескольких чередующихся слоев различных веществ (например, графена и металла) для получения композита.

Зачем использовать композиты?

Самым большим преимуществом композитных материалов является прочность и жесткость в сочетании с легкостью. Выбирая подходящую комбинацию армирующего и матричного материала, производители могут добиться свойств, точно соответствующих требованиям к конкретной конструкции для конкретной цели.

• Композиты в Австралии

  Австралия, как и все развитые страны, проявляет большой интерес к композитным материалам, которые многие считают «материалами будущего». Основная задача состоит в том, чтобы снизить затраты, чтобы композиты можно было использовать в продуктах и ​​приложениях, которые в настоящее время не оправдывают затрат. В то же время исследователи хотят улучшить характеристики композитов, например, сделать их более устойчивыми к ударам.

  Один из новых методов включает «текстильные композиты». Вместо того, чтобы укладывать армирующие волокна по отдельности, что медленно и дорого, их можно связать или сплести вместе, чтобы сделать своего рода ткань. Это может быть даже трехмерным, а не плоским. Пространства между текстильными волокнами и вокруг них затем заполняются матричным материалом (например, смолой) для изготовления изделия.

  Этот процесс можно легко выполнить с помощью машин, а не вручную, что делает его быстрее и дешевле. Соединение всех волокон вместе также означает, что композит с меньшей вероятностью будет поврежден при ударе.

  По мере снижения затрат другие варианты использования композитов становятся все более привлекательными. При изготовлении корпусов и надстроек лодок из композитов используется их устойчивость к коррозии. У минных охотников ВМС Австралии композитный корпус, поскольку магнитный эффект стального корпуса будет мешать обнаружению мин.

  Также в стадии разработки находятся вагоны для поездов, трамваев и других средств передвижения, изготовленных из композитных материалов, а не из стали или алюминия. Здесь привлекательность заключается в легкости композитов, поскольку в этом случае транспортные средства потребляют меньше энергии. По той же причине мы будем видеть все больше и больше композитов в автомобилях в будущем.

Ярким примером является современная авиация, как военная, так и гражданская. Без композитов было бы гораздо менее эффективно. Фактически, потребность этой отрасли в легких и прочных материалах была главной движущей силой разработки композитов. В настоящее время часто можно встретить секции крыла и хвостового оперения, пропеллеры и лопасти несущего винта, изготовленные из передовых композитов, а также большую часть внутренней конструкции и фурнитуры. Планеры некоторых небольших самолетов полностью сделаны из композитных материалов, как и крылья, хвостовое оперение и панели корпуса больших коммерческих самолетов.

Размышляя о самолетах, стоит помнить, что композиты менее склонны к полному разрушению под нагрузкой, чем металлы (например, алюминий). Небольшая трещина в куске металла может очень быстро распространиться с очень серьезными последствиями (особенно в случае с самолетом). Волокна в композите блокируют расширение любой небольшой трещины и распределяют напряжение вокруг.

Подходящие композиты также хорошо противостоят нагреву и коррозии. Это делает их идеальными для использования в продуктах, которые подвергаются воздействию экстремальных условий, таких как лодки, оборудование для обработки химикатов и космические корабли. В целом композитные материалы очень прочны.

Еще одним преимуществом композитных материалов является то, что они обеспечивают гибкость конструкции. Композитным материалам можно придавать сложные формы, что очень удобно при производстве чего-то вроде доски для серфинга или корпуса лодки.

Кроме того, большая работа в настоящее время направлена ​​на разработку композитных материалов, изготовленных из отходов, таких как сельскохозяйственные отходы, строительные материалы или пластиковые контейнеры для напитков.