Характеристики углеволокна и преимущества для строительства

В строительстве постоянно внедряются новые технологии и материалы, как и в большинстве других отраслей. Одна из главных задач в этой сфере – устранение проблем, связанных со снижением надежности зданий, поскольку они постоянно находятся под воздействием динамических нагрузок, низких, высоких температур и других факторов. На бетонных конструкциях образуются трещины, стирается защитный слой, что приводит к потере несущих свойств. 

Чтобы усилить сооружения, во время строительства они подвергаются армированию, которое предотвращает преждевременное разрушение. Долгое время для этого использовался стеклохолст. Сегодня его вытеснил новый материал – углепластик. Углеродное волокно в строительстве задействуется и для реализации других целей, чему способствует ряд характеристик, о которых поговорим ниже. 

Углеродное волокно в строительстве – продукция будущего

Углеволокно – современный композитный материал, но открыт он был еще в 1880 году Томасом Эдисоном при изучении нитей накаливания. В основе карбона тончайшие нити размером до 15 мкм. Они состоят из атомов углерода, объединенных в микрокристаллы, которые в структуре располагаются параллельно. За счет этого достигается прочность на растяжение.

Углеволокно производится из искусственных и природных веществ. Методы изготовления разные, но каждый из них сводится к удалению из сырья всех компонентов, кроме углерода. Например, при термической обработке смесь окисляется при температуре 250°C. Далее ее помещают в инертную среду и постепенно нагревают до 1500°C для карбонизации. Нагрев до 3000°C задействуется для графитизации. Полученные материалы подходят для выпуска разной продукции. Углеродное волокно в строительстве делают в форме полотен, лент и сеток. 

Для создания качественного углеволокна задействуются большие мощности и строго соблюдается технология. Поэтому его стоимость довольно высокая. Но если учитывать соотношение цены со свойствами, затраты компенсируются рядом преимуществ. 

Свойства углеволокна

Плюсы применения углепластика очевидны. Прежде всего это высокая скорость монтажа. Не нужно демонтировать старые конструкции, использовать строительную технику и сложное оборудование. Также достигается высокая скорость ремонта. Углеволокно приклеивается к поверхности сооружения с помощью адгезивного состава без сварки и других сложных процедур, что сокращает время монтажа. Работы можно проводить без остановки производства или изменения режима эксплуатации здания. Свойства углеволокна позволяют его задействовать для армирования построек разной конфигурации. Углеродное волокно в строительстве применяется на основе проектной документации с соблюдением правил укладки. 

Характеристики углеродного волокна

Углеволокно обладает рядом свойств, что делает его востребованным продуктом во многих сферах. Рассмотрим базовые характеристики. 

Прочность

Углеволокно характеризуется отличной прочностью на растяжение. Выдерживает большие нагрузки без разрыва и деформации. Прочность продукции выше, чем у стали. Достигается после обработки эпоксидной смолой и полимеризации.

Низкий удельный вес

Соотношение массы к объему. Углеволокно мало весит, поэтому подходит для создания легких и прочных сооружений. Полотна и другие продукты на его основе тонкие. Они не увеличивают площадь сооружения и не сокращают полезную площадь.

Химическая стойкость

Углеволокно инертно к большинству веществ, включая агрессивные соединения. При контакте с химическими составами углепластик сохраняет свойства и защищает конструкции от повреждений. Покрытие также не подвержено коррозии. Углеволокно не окисляется под воздействием влаги.

Термическая устойчивость

Углепластик выдерживает высокие температуры. Все свойства также сохраняются на морозе. Углеволокно можно использовать в условиях, для которых характерны перепады температур. Покрытие защищает конструкцию от термического воздействия.

Дополнительные характеристики

1. Низкий коэффициент трения – углеволокно применяется в строительстве для создания гладких поверхностей. 
2. Хорошая гибкость – важная характеристика для строительства, текстильной и машиностроительной отрасли.
3. Невысокий коэффициент расширения при колебании температуры – углеволокно незначительно меняет размеры при увеличении или снижении температуры. Сохраняет форму без существенных изменений.
4. Долговечность – срок службы несколько десятков лет.

Углеволокно также обладает хорошей адгезией со многими материалами, которые используются в строительстве, что делает его универсальным в применении. 

Преимущества углеволокна перед металлом

У углепластика много плюсов в сравнении со стальными сплавами:

• Высокая прочность при минимальном весе. 
• Устойчивость к коррозии – свойства углеволокна сохраняются в условиях высокой влажности и под воздействием воды.
• Высокая теплоизоляция – с помощью углеволокна делают эффективные системы охлаждения. Стройматериалы также применяются для теплоизоляции домов и квартир.
• Экологическая безопасность – углеволокно производится из безвредного для человека сырья.
• Увеличенный срок службы в сравнении с металлами, что сокращает расходы на обслуживание и ремонт.

Преимущество углеволокна также в лучшей стойкости к ударным нагрузкам, что важно для строительства сооружений, которые используются в агрессивных условиях.

Применение углеволокна для усиления в строительстве

Углепластик подходит для ремонта бетонных, стальных, деревянных и других сооружений. Перед основными работами проводится расчет усиления конструкций. Этим занимаются эксперты с задействованием профильного оборудования. По итогам расчетов создается проект усиления.

Далее подготавливается основание. Поверхность очищается от всех посторонних частиц. Затем на участках, на которых будут фиксироваться полотна, делается разметка. От правильности подготовки основания зависит результат. Поэтому все дефекты устраняются, чтобы поверхность была ровной.

Далее готовится углепластик. На поверхность углеволокна не должны попадать сторонние частицы, иначе материал не сможет нормально пропитаться связывающим веществом. Перед раскроем полотна или сетки, их поверхность накрывается пленкой. Далее режутся куски холстов, размеры которых соответствуют разметке. По окончании стройматериалы покрываются эпоксидным составом.

Методика крепления углеволокна зависит от вида продукции. Лента может укладываться сухим или мокрым способом. Оба метода предполагают покрытие поверхности адгезивным слоем. При сухом ремонте лента стелется и покрывается эпоксидной смолой только после обработки валиком. При мокром методе углеволокно пропитывается адгезивом, а после подвергается обкатке валиком. 

Карбоновые волокна можно клеить в несколько слоев с учетом типа конструкции и уровня износа. После полимеризации углеволокно приобретает гладкую поверхность, поэтому финишная отделка не нужна. 

При фиксации ламелей, связывающее вещество наносится на сооружение и углеволокно. Перед креплением ламели раскатываются валиком. Сетка укладывается на бетонную базу, которую предварительно увлажняют. Углеволокно крепится после нанесения связывающего состава и вдавливается в его основу. После укладки нужно ожидать начала фиксации. Для сохранения всех преимуществ углеволокна, сверху клеится защитный слой. 

Углеродное волокно в строительстве 

Углепластик отвечает многим запросам современного строительства. Стройматериал подходит для ремонта и восстановления построек любой формы и масштаба. С его помощью можно усиливать несущие свойства оснований, колонн и перекрытий. Углепластик также применяется при изменении назначения зданий, ремонте сооружений после аварий и техногенных катастроф. Задействуется при возведении и реставрации архитектурных памятников, гидротехнических сооружений, мостов, тоннелей и эстакад. За счет применения стройматериала сводятся к минимуму простои и обеспечивается надежная служба построек в будущем.