Композитные материалы в строительстве

В строительную индустрию постоянно внедряются новые технологии и материалы. Они упрощают и ускоряют работы, позволяют возводить объекты более прочными и долговечными. Одно из инновационных решений строительной сферы — композитные материалы. Они обладают уникальными свойствами, поэтому используются при проведении разных работ. В статье расскажем, что это за продукция, как применяются композитные материалы в строительстве на примерах. Рассмотрим их особенности, свойства и перспективы развития.

Композит — это что за материал в строительстве

Композиты состоят из двух или более компонентов с разными свойствами. Структура включает матрицу и армирующие волокна. Основа может быть полимерной, стальной или цементной. Волокна — полимерное сырье, придающие прочность, огнестойкость и другие свойства.

Преимущества композитов:

1. Высокая надежность при минимальном весе — углепластики выдерживают нагрузку до 4000 МПа и превосходят по прочности металл. Композиты усиливают различные строительные конструкции, не увеличивая нагрузок на основания.
2. Долговечность — срок службы композитов более 50 лет с сохранением всех свойств. Изделия не покрываются трещинами и не меняют геометрическую форму при сильных нагрузках.
3. Стойкость к коррозии — композиты не подвержены окислению, выдерживают воздействие агрессивных сред, включая химические соединения. Сохраняют свойства при максимальной влажности.
4. Простота установки — работы с использованием композитов проводятся без сложного строительного оборудования и специальных инструментов. Углеволоконные полотна и ламели можно наклеивать на неровные поверхности.
5. Универсальность — усиление композитными материалами подходит для конструкций из бетона, кирпича, стали и дерева. Углепластики выдерживают сложные условия эксплуатации, включая сильные морозы и воздействие огня.
6. Экологичность — композиты производятся из безвредного сырья.

Дополнительно, материалы экономичные. За счет легкости применения и обслуживания, композиты снижают трудозатраты.

Разновидности композитов

В строительной области применяются следующие виды композиционных материалов:

1. Полимербетоны — изделия с матрицей на цементной или полимерной основе. Производятся разной формы и размеров.
2. Органопластики — композиты с матрицей из смолы и наполнителем из синтетических волокон. Характеризуются легкостью и стойкостью к динамическим нагрузкам, но плохо выдерживают растягивающие усилия.
3. Стеклопластики — матрица полимерная или синтетическая, армирование выполнено стеклянными волокнами. Композиты прочные, но характеризуются низкой теплопроводностью.
4. Текстолиты — слоистая продукция, усиленная тканями из различных волокон. Характеристики композитов зависят от вида волокон.

Также выпускаются древесно-полимерные композиты (ДПК). К ним относятся арболиты, ксилолиты и цементно-стружечные плиты. Эти композиты в строительстве задействуются для настила террас, создания ограждающих конструкций и отделки фасадов.

Применение композитных материалов в строительстве

Композиты открыли новые возможности для архитекторов и инженеров. Вентилируемые фасадные системы на основе алюмокомпозитных панелей позволяют создавать сложные криволинейные формы с минимальной нагрузкой на основания. В таких конструкциях долговечность и пожаробезопасность оптимально сочетаются с широкими дизайнерскими возможностями.

Композиты востребованы при реконструкции транспортных сооружений: мостовых пролетов, путепроводов и исторических арочных конструкций. В жилищной сфере углепластики применяются при изготовлении легких балконов, создании винтовых лестниц сложной конфигурации, производстве ограждений, устойчивых к атмосферным воздействиям.

Промышленность

Использование композитных материалов в строительстве производственных объектов обусловлено стойкостью к экстремальным условиям эксплуатации. Например, стеклопластиковые резервуары для хранения агрессивных химикатов намного легче стальных аналогов. При этом они инертные к коррозии и более долговечные.

С помощью композитов также делают напольные покрытия для промышленных объектов. Бесшовная поверхность устойчива к абразивам и химическим соединениям. В энергетической отрасли востребованы изоляторы ЛЭП из полимерных композитов и трансформаторные подстанции с УФ-защитой. В пищевой промышленности с использованием углеволокна делают резервуары для хранения пищевых кислот и износостойкие напольные системы.

Что касается инфраструктурных объектов, с помощью композитов делают:

1. Дорожные ограждения — конструкции с ударопоглощающей способностью и самовосстанавливающейся структурой при деформациях.
2. Шумозащитные экраны — устойчивы к ветровым воздействиям. Модульность конструкций обеспечивает быстроту монтажа.
3. Линии электропередач — строятся диэлектрические опоры и легкие траверсы.

Стекловолокно задействуется при армировании бетонных строений, подверженных небольшим нагрузкам, реконструкции фасадных систем и балконных плит. Применяется при изготовлении защитных покрытий для прокладки инженерных сетей и укрепления кирпичных стен в сейсмически активных зонах. Однако использование композита ограничено из-за хрупкости при ударных нагрузках. Установка стекловолокна выполняется методом «мокрого» ламинирования или через насыщенные углепластиковые полуфабрикаты.

Базальтопластик востребован при ремонте производственных построек, для которых характерны повышенные температуры. С его помощью создают огнеупорные покрытия, восстанавливают дымовые трубы и тепловые агрегаты. Усиливают несущие конструкции зданий, расположенных в сейсмически активных зонах.

Арамидные волокна подходят для защиты и ремонта сейсмостойких сооружений, подверженных сильной вибрации. С помощью композитов также обустраиваются временные укрепляющие постройки.

Технология укладки

Композитные материалы в строительстве часто используются для усиления несущих конструкций. Для укрепления предназначены углеволоконные полотна, ламели и сетки. Они приклеиваются к проблемам участкам, после полимеризации набирают прочность и возвращают постройкам несущие свойства.

Важно правильно подготовить поверхность. Она очищается от грязи, старой штукатурки и других сторонних частиц. Большие трещины заделываются раствором, чтобы предотвратить дальнейшее разрушение. По завершении на поверхность строения наносят разметку. Рулоны композитов распаковывают, затем вырезают куски согласно разметке. Далее полотна обрабатывают эпоксидной смолой и приклеивают к поверхности. Сверху наносится запечатывающий слой для дополнительной защиты.

Заключение

Композиты доказали свою эффективность в различных сферах строительства, предлагая решения, недоступные традиционным материалам. Их наличие уже сегодня трансформирует подходы к возведению и реконструкции объектов гражданского, коммерческого и промышленного назначения, а также в реализации инфраструктурных проектов. Внедрение композитов позволяет сократить сроки строительства, уменьшить нагрузку на фундаменты и снизить затраты на обслуживание конструкций.