Новый строительный материал углебетон: бетон, армированный углеволокном

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.

Содержание:

• Что такое углебетон
• Свойства нового материала
• Способы изготовления
• Преимущества и недостатки
• Сферы применения

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.

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:

1. 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.
2. Способ второй — заливка в опалубку. Вначале в форму укладывается лист углеродного волокна, потом он заливается жидким бетоном.

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.

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.