Арматура из композитных материалов: Композитная арматура — плюсы и минусы, отзывы, характеристики, свойства

Применение композитной арматуры в строительстве

Композитная (стеклопластиковая) арматура

Пластик да нитки

Изобретение композитной арматуры

Знатоки строительного дела относят к 60-м годам прошлого столетия. В этот период в США и в Советском Союзе были начаты активные исследования ее свойств.

Однако, несмотря на достаточно солидный возраст, данный материал до сих пор не знаком большинству застройщиков. Восполнить пробел знаний о стеклопластиковой арматуре, ее свойствах, во всех достоинствах и недостатках вам поможет разобраться МодульСтрой.

Попутно отметим, что материал этот весьма спорный. Производители хвалят его на все лады, а строители-практики относятся с недоверием. Простые граждане смотрят на тех и на других, не зная кому верить.

Что такое композитная арматура, как она производится и где применяется?

Коротко структуру композитной арматуры можно охарактеризовать как «волокно в пластике». Ее основа – стойкие к разрыву нити из углерода, стекла или базальта. Жесткость композитному стержню придает эпоксидная смола, обволакивающая волокна.

Для лучшего сцепления с бетоном на прутья наматывается тонкий шнур. Он сделан из того же самого материала, что и основной стержень. Шнур создает винтовой рельеф, как у стальной. Твердение эпоксидной смолы происходит в сушильной камере. На выходе из нее композитную арматуру немного вытягивают и нарезают. Некоторые производители до момента твердения полимера обсыпают пластиковые стержни песком для улучшения сцепления с бетоном гладких участков.

Область применения стеклопластиковой арматуры нельзя назвать очень широкой. Ее используют в качестве гибких связей между облицовкой фасада и несущей стеной, а также укладывают в дорожные плиты и опалубку резервуаров. В каркасах, усиливающих ленточные фундаменты и бетонные полы, пластиковую арматуру применяют не так часто.

Ставить композитные стержни в плиты перекрытия, перемычки и другие конструкции, работающие на растяжение, не рекомендуется.

Причина – повышенная гибкость данного материала.

Физические свойства композитной арматуры

Модуль упругости у полимерного композита существенно ниже, чем у стали (от 60 до 130 против 200 ГПа). Это значит, что там, где металл вступает в работу, предохраняя бетон от образования трещин, пластик еще продолжает сгибаться. Прочность на разрыв у стеклопластикового стержня в 2,5 раза выше, чем у стального.

Наименее прочная, но самая дешевая — арматура из стекловолокна и базальтовый композит. Самый надежный и вместе с тем самый дорогой материал делают на основе углеродного волокна.

К прочностным свойствам материала мы еще вернемся, когда будем сравнивать его с металлом.

А пока рассмотрим другие характеристики данного материала:

• К положительным качествам композита относится его химическая инертность. Он не боится коррозии и воздействия агрессивных веществ (щелочной среды бетона, морской воды, дорожных химреагентов и кислот).
• Вес пластиковой арматуры в 3-4 раза меньше, чем стальной.
• Низкая теплопроводность материала улучшает энергосберегающие характеристики конструкции (нет мостиков холода).
• Композитная арматура не проводит электричества. В конструкциях, где она используется, не возникает коротких замыканий электропроводки и блуждающих токов.
• Композитный пластик магнитноинертен и радиопрозрачен. Это позволяет использовать его в строительстве сооружений, где должен быть исключен фактор экранирования электромагнитных волн.

Стеклопластиковый стержень под 90 градусов на стройке не согнешь.

Недостатки композитной арматуры:

• Невозможность гибки с малым радиусом в условиях стройки. Гнутый стержень нужно заранее заказывать.
• Невозможность сваривать каркас (минус относительный, поскольку даже для стальной арматуры лучший способ соединения – вязка, а не сварка).
• Низкая термостойкость. При сильном нагреве и пожаре бетонная конструкция, армированная композитными стержнями, разрушается. Стекловолокно не боится высокой температуры, но связующий ее пластик теряет прочность при нагреве выше +200 С.
• Старение. Общий минус всех полимеров. Неметаллическая арматура не исключение. Ее производители завышают срок эксплуатации до 80-100 лет.

Вязка пластиковыми хомутами или стальной проволокой – единственный возможный метод сборки каркаса.

Какая арматура лучше металлическая или стеклопластиковая?

Наше маленькое исследование наглядно иллюстрирует таблица реальной, а не теоретической равнопрочной замены стальной арматуры на композитную. Ей можно пользоваться при выборе и покупке.

Просмотрев данную таблицу, нетрудно заметить, что пластика для равноценной замены металла требуется не меньше, а больше металла. Только самый дорогой углеродоволоконный материал (АУК) превосходит сталь равного с ним диаметра.

Ассортимент и цена композитной арматуры

Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены вы можете посмотреть в нашем прайс-листе на официальном сайте компании,или связаться с нашими операторами по телефону +7 (4852) 90-78-78, если у вас возникли вопросы.

Стеклопластиковая арматура: характеристики, применение, фото, видео

1. Что собой представляет арматура из стеклопластика
2. Особенности структуры
3. Основные свойства
4. Как и из чего производят стеклопластиковую арматуру
5. Параметры – вес, диаметр, шаг навивки
6. Виды стеклопластиковой арматуры и сферы ее применения
7. Что лучше – стеклопластик или сталь?

Стеклопластиковая арматура, появившаяся на отечественном рынке относительно недавно, стала достойной альтернативой традиционным пруткам, изготовленным из металла. Стеклоарматура, как еще называют данный материал, обладает многими уникальными характеристиками, которые выгодно выделяют ее среди других изделий подобного назначения. Между тем подходить к выбору арматуры из стеклопластика следует очень взвешенно.

Стеклопластиковая арматура в пачках

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Стеклопластиковая арматура, если разбираться в ее конструктивных особенностях, представляет собой неметаллический стержень, на поверхность которого нанесена навивка из стекловолокна. Диаметр спиралевидного профиля арматуры, изготовленной из композитных материалов, может варьироваться в интервале 4–18 мм. Если диаметр прутка такой арматуры не превышает 10 мм, то она отпускается заказчику в бухтах, если превышает – то прутками, длина которых может доходить до 12 метров.

Для изготовления композитной арматуры могут быть использованы различные типы армирующих наполнителей, в зависимости от этого она подразделяется на несколько категорий:

• АСК – изделия, изготовленные на основе стеклопластика;
• АУК – углекомпозитные армирующие изделия;
• АКК – арматура, выполненная из комбинированных композитных материалов.

На отечественном рынке наибольшее распространение получила стеклопластиковая арматура.

Различные стержни стеклопластиковой арматуры

Особенности структуры

Стеклопластиковая арматура – это не просто пруток из композитного материала. Она состоит из двух основных частей.

• Внутренний стержень представляет собой параллельно расположенные волокна стеклопластика, соединенные между собой при помощи полимерной смолы. Отдельные производители выпускают арматуру, волокна внутреннего ствола которой не параллельны друг другу, а завиты в косичку. Следует отметить, что именно внутренний стержень арматуры из стеклопластика формирует ее прочностные характеристики.
• Внешний слой арматурного прутка, изготовленного из стеклопластика, может быть выполнен в виде двунаправленной навивки из волокон композитного материала либо в виде напыления мелкофракционного абразивного порошка.

Стеклопластиковые арматурные стержни с абразивным напылением

Конструктивное исполнение арматурных прутков из стеклопластика, которое во многом определяет их технические и прочностные характеристики, зависит от фантазии производителей и применяемых ими технологий изготовления данного материала.

Основные свойства

Стеклопластиковая арматура, согласно результатам многочисленных исследований, проведенных компетентными организациями, обладает рядом характеристик, выгодно отличающих ее от других материалов подобного назначения.

• Арматурные прутки из стеклопластика обладают небольшой массой, которая меньше веса аналогичных изделий из металла в 9 раз.
• Стеклопластиковая арматура, в отличие от изделий из металла, очень устойчива к коррозии, отлично противостоит воздействию кислой, щелочной и соленой сред. Если сравнивать коррозионную устойчивость такой арматуры с аналогичными свойствами изделий из стали, то она выше в 10 раз.
• Свойство проводить тепло у стеклопластиковой арматуры значительно ниже, чем у изделий из металла, что минимизирует риск возникновения мостиков холода при ее использовании.
• За счет того, что арматура из стеклопластика транспортируется значительно проще, а срок ее эксплуатации значительно дольше, чем у металлической, ее применение более выгодно в финансовом плане.
• Стеклопластиковая арматура – это диэлектрический материал, который не проводит электрический ток, обладает абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн.
• Использовать такой материал для создания армирующих конструкций значительно проще, чем металлические прутки, для этого нет необходимости в применении сварочного оборудования и технических устройств для резки металла.

Сравнительные характеристики стальной и стеклопластиковой арматуры

Благодаря своим бесспорным достоинствам стеклопластиковая арматура, появившись относительно недавно на отечественном рынке, уже успела завоевать высокую популярность как у крупных строительных организаций, так и у частных застройщиков. Между тем обладает такая арматура и рядом недостатков, к наиболее значимым из которых следует отнести:

• достаточно низкий модуль упругости;
• не слишком высокую термическую устойчивость.

Низкий модуль упругости стеклопластиковой арматуры является плюсом при изготовлении каркасов для укрепления фундамента, но большим минусом в том случае, если она используется для армирования плит перекрытия. При необходимости обращения в таких случаях именно к этой арматуре предварительно необходимо провести тщательные расчеты.

График замены стальной арматуры на композитную

Невысокая термическая устойчивость стеклопластиковой арматуры является более серьезным недостатком, ограничивающим ее применение. Несмотря на то, что такая арматура относится к категории самозатухающих материалов и не способна служить источником распространения огня при ее применении в бетонных конструкциях, при высоких температурах она утрачивает свои прочностные характеристики. По этой причине использоваться такая арматура может только для укрепления тех конструкций, которые не подвергаются воздействию высоких температур в процессе эксплуатации.

Еще одним значимым недостатком арматуры, изготовленной из стеклопластика, следует отнести то, что со временем она утрачивает свои прочностные характеристики. Этот процесс значительно ускоряется, если она подвергается воздействию щелочных сред. Между тем такого недостатка можно избежать, если применять стеклопластиковую арматуру, изготовленную с добавлением редкоземельных металлов.

Как и из чего производят стеклопластиковую арматуру

Многим стеклопластиковая арматура знакома не только по фото в интернете, но и на практике применения в строительстве, однако мало кто знает, как она производится. Технологический процесс производства арматурных прутков из стеклопластика, за которым очень интересно наблюдать по видео, легко поддается автоматизации и может быть реализован на базе как крупных, так и небольших производственных предприятий.

Технологическая линия производства стеклопластиковой арматуры

Для изготовления такого строительного материала прежде всего необходимо подготовить сырье, в качестве которого используется алюмоборсиликатное стекло. Чтобы придать исходному сырью требуемую степень тягучести, его расплавляют в специальных печах и уже из полученной массы вытягивают нити, толщина которых составляет 10–20 микрон. Толщина полученных нитей настолько невелика, что, если снять их на фото или видео, то без увеличения полученной картинки их не разглядеть. На стеклонити при помощи специального устройства наносится маслосодержащий состав. Затем из них формируются пучки, которые получили название стеклоровинга. Именно такие пучки, собранные из множества тонких нитей, являются основой стеклопластиковой арматуры и во многом формируют ее технические и прочностные характеристики.

Устройство подогрева и разделения нитей

После того как нити из стеклопластика подготовлены, они подаются на производственную линию, где их и превращают в арматурные прутки различного диаметра и разной длины. Дальнейший технологический процесс, познакомиться с которым можно по многочисленным видео в интернете, выглядит следующим образом.

• Через специальное оборудование (шпулярник) нити подаются на натяжное устройство, которое одновременно выполняет две задачи: выравнивает напряжение, имеющееся в стеклонитях, располагает их в определенной последовательности и формирует будущий арматурный стержень.
• Пучки нитей, на поверхность которых предварительно был нанесен маслосодержащий состав, обдаются горячим воздухом, что необходимо не только для их просушки, но и для незначительного нагревания.
• Прогретые до требуемой температуры пучки нитей опускаются в специальные ванны, где пропитываются связующим веществом, также нагретым до определенной температуры.
• Потом пучки нитей пропускаются через механизм, при помощи которого выполняется окончательное формирование арматурного стержня требуемого диаметра.
• Если изготавливается арматура не с гладким, а с рельефным профилем, то сразу после выхода из калибровочного механизма осуществляется навивка пучков из стеклонитей на основной стержень.
• Чтобы ускорить процесс полимеризации связующих смол, готовый арматурный пруток подается в туннельную печь, перед входом в которую на прутки, изготавливаемые без навивки, наносится слой мелкофракционного песка.
• После выхода из печи, когда стеклопластиковая арматура практически готова, стержни охлаждают при помощи проточной воды и подают на резку либо на механизм их сматывания в бухты.

Отрезной механизм – последнее звено в производстве композитной арматуры

Таким образом, технологический процесс изготовления стеклопластиковой арматуры не такой сложный, о чем можно судить даже по фото или видео его отдельных этапов. Между тем такой процесс требует использования специального оборудования и строгого соблюдения всех режимов.

На видео ниже можно более наглядно ознакомиться с процессом производства композитной стеклоарматуры на примере работы производственной линии ТЛКА-2.

Параметры – вес, диаметр, шаг навивки

Арматура, для изготовления которой используется стекловолокно, характеризуется рядом параметров, определяющих область ее применения. К наиболее значимым относятся:

• вес одного погонного метра арматурного прутка;
• для изделий с рельефным профилем – шаг навивки пучков стекловолокна на их поверхности;
• диаметр арматурного стержня.

На сегодняшний день арматура с рельефным профилем выпускается преимущественно с шагом навивки, равным 15 мм.

Выбор диаметра стеклопластиковой арматуры

Наружный диаметр арматурного прутка характеризуется номером, который присваивается изделию в соответствии с Техническими условиями производства подобной продукции. В соответствии с ТУ, арматурные прутки из стекловолокна сегодня выпускаются под следующими номерами: 4; 5; 5,5; 6; 7; 8; 10; 12; 14; 16; 18. Вес погонного метра арматурных прутков из стекловолокна, представленных на современном рынке, варьируется в пределах 0,02–0,42 кг.

Виды стеклопластиковой арматуры и сферы ее применения

Арматура, для производства которой используется стекловолокно, имеет множество разновидностей, различающихся между собой не только по диаметру и форме профиля (гладкая и с рифлением), но и по области использования. Так, специалисты выделяют стеклопластиковую арматуру:

• рабочую;
• монтажную;
• распределительную;
• специально предназначенную для армирования бетонных конструкций.

В зависимости от решаемых задач такая арматура может использоваться в виде:

• штучных прутков;
• элементов армирующих сеток;
• арматурных каркасов различной конструкции и габаритов.

Арматурная стеклопластиковая сетка 100х100 мм

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из стеклопластика, появилась на отечественном рынке недавно, предприятия, строительные компании и частные лица уже достаточно активно используют ее для решения различных задач. Так, набирает популярность применение стеклопластиковой арматуры в строительстве. С ее помощью армируют фундаменты и другие конструкции из бетона (дренажные колодцы, стены и др.), ее применяют для укрепления кладки, выполняемой из кирпича и блочных материалов. Технические характеристики стеклопластиковой арматуры позволяют успешно использовать ее в дорожном строительстве: для армирования дорожного полотна, укрепления насыпей и слабых оснований, создания монолитных бетонных оснований.

Частные лица, самостоятельно занимающиеся строительством у себя на приусадебном участке или на даче, также успели оценить достоинства данного материала. Интересен опыт применения стеклопластиковой арматуры на дачах и в огородах частных домов в качестве дуг для возведения парников. В интернете можно найти множество фото таких аккуратных и надежных конструкций, которые не подвержены коррозии, легко ставятся и так же легко демонтируются.

Каркас самодельного парника из стеклопластиковой арматуры

Большим преимуществом использования такого материала (особенно для частных лиц) является простота его транспортировки. Смотанную в компактную бухту стеклопластиковую арматуру можно увезти даже на легковом автомобиле, чего нельзя сказать об изделиях из металла.

Что лучше – стеклопластик или сталь?

Чтобы ответить на вопрос, какую арматуру лучше использовать – стальную или стеклопластиковую, – следует сравнить основные параметры этих материалов.

• Если арматурные прутки из стали обладают и упругостью, и пластичностью, то стеклопластиковые изделия – только упругостью.
• По пределу прочности стеклопластиковые изделия значительно превосходят металлические: 1300 и 390 МПа соответственно.
• Более предпочтительным является стекловолокно и по коэффициенту теплопроводности: 0,35 Вт/м*С0 – против 46 у стали.
• Плотность арматурных прутков из стали составляет 7850 кг/м3, из стекловолокна – 1900 кг/м3.
• Изделия из стекловолокна, в отличие от арматурных прутков из стали, обладают исключительной коррозионной устойчивостью.
• Стекловолокно – это диэлектрический материал, поэтому изделия из него не проводят электрический ток, отличаются абсолютной прозрачностью для электромагнитных волн, что особенно важно при строительстве сооружений определенного назначения (лаборатории, исследовательские центры и др.).

Между тем изделия из стекловолокна недостаточно хорошо работают на изгиб, что ограничивает их применение для армирования плит перекрытия и других сильно нагруженных бетонных конструкций. Экономическая целесообразность использования арматурных прутков, изготовленных из композитных материалов, заключается еще и в том, что их можно приобрести ровно такое количество, которое вам необходимо, что делает их применение практически безотходным.

Резюмируем все вышесказанное. Даже учитывая все уникальные характеристики композитной арматуры, применять ее следует очень обдуманно и только в тех сферах, где данный материал проявляет себя лучше всего. Нежелательно использовать такую арматуру для укрепления бетонных конструкций, которые в процессе эксплуатации будут испытывать очень серьезные нагрузки, способные стать причиной ее разрушения. Во всех же остальных случаях применение арматуры из стекловолокна и других композитных материалов подтвердило свою эффективность.

Арматура — Композитные материалы | CompositesLab

Арматура может быть ориентирована для обеспечения заданных свойств в направлении нагрузок, действующих на конечный продукт.

Многие материалы способны усиливать полимеры. Некоторые материалы, такие как целлюлоза в древесине, являются природными продуктами. Однако большинство коммерческих подкреплений созданы руками человека. Существует множество коммерчески доступных форм армирования, отвечающих конструктивным требованиям пользователя. Возможность адаптировать архитектуру волокна позволяет оптимизировать производительность продукта, что приводит к снижению веса и стоимости.

Хотя многие виды волокон используются в качестве армирующих материалов в композитных ламинатах, стекловолокна составляют более 90 процентов волокон, используемых в армированных пластмассах, поскольку они недороги в производстве и имеют относительно хорошее соотношение прочности и веса.

• Стекловолокно: На основе алюмо-известково-боросиликатной композиции стекловолокно «E» или «E-CR» считается преобладающим армирующим материалом для композитов с полимерной матрицей из-за их высоких электроизоляционных свойств, низкой восприимчивости к влагостойкостью и высокими механическими свойствами. Стекло E-CR отличается от стекла E-стекла превосходными свойствами коррозионной стойкости. Другие коммерческие составы включают стекло «S» с более высокой прочностью, термостойкостью и модулем, H-стекло с более высоким модулем и стекло AR (щелочестойкое) с превосходной коррозионной стойкостью. Стекло, как правило, является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно обладает превосходными механическими характеристиками, в некоторых формах прочнее стали. Более низкий модуль требует специальной обработки конструкции, где жесткость имеет решающее значение. Стеклянные волокна прозрачны для радиочастотного излучения и используются в радиолокационных антеннах.
• Углеродные волокна: Углеродные волокна изготавливаются из органических прекурсоров, включая ПАН (полиакрилонитрил), вискозу и смолы, причем последние два обычно используются для низкомодульных волокон. Термины «углеродное» и «графитовое» волокно обычно используются взаимозаменяемо, хотя технически графит относится к волокну, состав которого составляет более 99 процентов углерода, по сравнению с 93-95 процентами для углеродных волокон на основе ПАН. Углеродное волокно обеспечивает самую высокую прочность и жесткость среди всех армирующих волокон. Высокотемпературные характеристики особенно важны для углеродных волокон. Основным недостатком волокон на основе ПАН является их высокая относительная стоимость, которая является результатом стоимости основного материала и энергоемкости производственного процесса. Композиты из углеродного волокна более хрупкие, чем стекло или арамид. Углеродные волокна могут вызвать гальваническую коррозию при использовании рядом с металлами. Для предотвращения этого используется барьерный материал, такой как стекло и смола.
• Арамидные волокна (полиарамиды): Наиболее распространенным синтетическим волокном является арамид. Арамидное волокно представляет собой ароматический полиимид, представляющий собой искусственное органическое волокно для композитного армирования. Арамидные волокна обладают хорошими механическими свойствами при низкой плотности с дополнительным преимуществом в виде ударной вязкости или устойчивости к повреждениям/ударам. Они характеризуются достаточно высокой прочностью на растяжение, средним модулем и очень низкой плотностью по сравнению со стеклом и углеродом. Арамидные волокна являются изоляторами электричества и тепла и повышают ударопрочность композитов. Они устойчивы к органическим растворителям, горюче-смазочным материалам. Арамидные композиты не так хороши по прочности на сжатие, как стеклянные или углеродные композиты. Сухие арамидные волокна прочны и используются в качестве тросов или канатов, а также часто используются в баллистических целях. Кевлар®, пожалуй, самый известный пример арамидного волокна. Арамид является преобладающей заменой органического армирующего волокна для стальных брекеров в шинах.
• Новые волокна: Полиэфирные и нейлоновые термопластичные волокна недавно были введены как в качестве основных армирующих материалов, так и в сочетании со стекловолокном. Привлекательные характеристики включают низкую плотность, разумную стоимость и хорошую ударопрочность и сопротивление усталости. Хотя полиэфирные волокна обладают довольно высокой прочностью, их жесткость значительно ниже, чем у стекла. Более специализированные армирующие материалы для обеспечения высокой прочности и использования при высоких температурах включают металлы и оксиды металлов, например те, которые используются в самолетах или аэрокосмической промышленности.

Независимо от материала арматура доступна в формах, подходящих для широкого спектра процессов и требований к конечному продукту. Материалы, поставляемые в качестве армирующих материалов, включают ровинг, измельченное волокно, рубленые нити, непрерывный, рубленый или термоформуемый мат. Армирующие материалы могут быть разработаны с уникальной архитектурой волокна и предварительно отформованы (формованы) в зависимости от требований к продукту и производственного процесса.

• Многосторонние и односторонние ровинги: Ровинги используются в основном в термореактивных смесях, но могут использоваться и в термопластах. Ровинги с несколькими концами состоят из множества отдельных прядей или пучков нитей, которые затем нарезаются и случайным образом укладываются в полимерную матрицу. В таких процессах, как листовая формовочная смесь (SMC), преформа и напыление, используется многосторонний ровинг. Многосторонние ровницы также могут использоваться в некоторых приложениях для намотки нити и пултрузии. Ровница с одним концом состоит из множества отдельных нитей, намотанных в одну прядь. Продукт обычно используется в процессах, использующих однонаправленное армирование, таких как намотка волокна или пултрузия.
• Маты и вуали: Армирующие маты и нетканые вуали обычно описываются по весу на единицу площади. Например, мат из рубленого волокна весом 2 унции будет весить 2 унции на квадратный ярд. Тип армирования, дисперсия волокон и количество связующего, используемого для скрепления мата или вуали, определяют различия между продуктами мата. В некоторых процессах, таких как ручная укладка, связующее необходимо растворить. В других процессах, особенно при компрессионном формовании и пултрузии, связующее должно выдерживать гидравлические силы и растворяющее действие матричной смолы во время формования. Таким образом, с точки зрения связующего, производятся две основные категории матов или вуалей, известные как растворимые и нерастворимые связующие.
• Тканые, сшитые, плетеные и трехмерные ткани: Существует множество типов тканей, которые можно использовать для усиления полимеров в композитах. Разнонаправленное армирование получают путем переплетения, вязания, сшивания или плетения непрерывных волокон в ткань из крученой и крученой пряжи. Ткани могут быть изготовлены с использованием практически любого армирующего волокна. Наиболее распространенные ткани изготавливаются из стекловолокна, углерода или арамида. Ткани обладают направленной прочностью и высокими нагрузками армирования, которые часто встречаются в высокопроизводительных приложениях. Ткани позволяют точно разместить армирование. Это невозможно сделать с размолотыми волокнами или рублеными нитями, а возможно только с непрерывными нитями с использованием относительно дорогого оборудования для укладки волокон. Из-за непрерывной природы волокон в большинстве тканей отношение прочности к весу намного выше, чем у версий с разрезанными или рублеными волокнами. Сшитые ткани позволяют настроить ориентацию волокон в структуре ткани. Это может иметь большое преимущество при проектировании с учетом устойчивости к сдвигу или кручению.
• Однонаправленное: Однонаправленное армирование включает ленты, жгуты, однонаправленный жгут и ровинг (представляющие собой наборы волокон или прядей). Волокна в этой форме выровнены параллельно в одном направлении и не извиты, что обеспечивает высочайшие механические свойства. Композиты с использованием однонаправленных лент или листов обладают высокой прочностью в направлении волокон. Однонаправленные листы тонкие, и для большинства структурных применений требуется несколько слоев. Типичные области применения однонаправленного армирования включают высоконагруженные композитные материалы, такие как компоненты самолетов или гоночные лодки.
• Препрег: Препреги представляют собой готовый материал, изготовленный из армирующей формы и полимерной матрицы. Пропускание армирующих волокон или форм, таких как ткани, через ванну со смолой используется для изготовления препрега. Смола насыщается (пропитывается) волокном, а затем нагревается для продвижения реакции отверждения на различные стадии отверждения. Доступны термореактивные или термопластичные препреги, которые можно хранить в холодильнике или при комнатной температуре в зависимости от составляющих материалов. Препреги можно наносить вручную или механически в различных направлениях в зависимости от требований дизайна.
• Измельченное: Измельченное волокно представляет собой рубленое волокно с очень короткой длиной волокна (обычно менее 1/8 дюйма). Эти продукты часто используются в термореактивных замазках, отливках или синтетических пенопластах для предотвращения растрескивания отвержденной композиции из-за усадки смолы.

Армирование – Exel Composites

Существует ряд доступных армирующих волокон, наиболее распространенными из которых являются стеклянные и углеродные волокна. Эти волокна ориентированы либо в одном направлении (UD), либо поперек изготавливаемого композита.

Механические свойства композита в значительной степени определяются выбранным армированием, ориентацией этих волокон и общим содержанием используемых волокон (по отношению к матрице).

Армирующие волокна могут быть в виде ровинга или жгута (единая непрерывная прядь волокон), в матах, а также в однонаправленных или многоосных тканях.

Углеродное или графитовое волокно

Сегодня углеродное волокно широко используется для уменьшения веса при сохранении требований к прочности и жесткости.

Exel использует ряд углеродных волокон в своем производстве. К ним относятся высокопрочные (HS), высокомодульные (HM), углеродные волокна типа PAN и сверхвысокомодульные (UHM) углеродные волокна пекового типа.

Наши изделия из углеродного волокна обычно обладают следующими преимуществами:

• Легкий (на 80 % легче стали и на 45 % легче алюминия)
• Чрезвычайно прочный (UTS до 3000 МПа), высокая удельная прочность
• Чрезвычайно жесткая (E от 80 до 400+ ГПа), высокая удельная жесткость 
• Очень низкий коэффициент теплового расширения
• Низкие эксплуатационные расходы 
• Всепогодный
• Низкое водопоглощение
• Хорошие усталостные свойства и свойства ползучести
• Гашение высоких вибраций 

Например, наши профили из пултрузионного углеродного волокна намного прочнее стали, легче алюминия и могут быть жестче стали (диапазон жесткости 100–400+ ГПа).

Типичные свойства углеродных волокон:

Тип	Плотность	Прочность на растяжение	Модуль упругости при растяжении
	[кг/дм3]	[ГПа]	[ГПа]
ГС1	1,75	3,31	228
ГС2	1,80	5,0	248
ИМ	1,74	4,50	296
HM1	1,81	2,41	393
HM2	1,96	1,52	483
УХМ	2,15	2,24	724

Стекловолокно

Стекловолокно – наиболее широко используемый армирующий материал в пултрузионной и намоточной индустрии. Стекловолокно используется в качестве армирующего наполнителя для многих полимерных изделий; полученный в результате композитный материал, известный как армированный волокном полимер (FRP) или армированный стекловолокном пластик (GRP), обычно называют «стекловолокном». Стекловолокно образуется, когда тонкие нити стекла на основе диоксида кремния или стекла с другим составом экструдируются во множество волокон малого диаметра, подходящих для текстильной обработки.

Стекловолокно обладает хорошими свойствами при растяжении, сжатии и ударе. Мы считаем стекловолокно материалом с высокими эксплуатационными характеристиками.

	Удельный вес	Прочность на растяжение	Модуль упругости при растяжении	Коэффициент теплового расширения
		[МПа]	[ГПа]	10-6/К
Е-стекло	2,58	3 450	72,5	5,0
ECR-стекло	2,62	3 625	72,5	5,0
S-стекло	2,48	4 590	86,0	5,6

 

Типичные свойства профилей и труб из стеклопластика (GRP) 

• Малый вес (на 75 % легче стали и на 30 % легче алюминия) 
• Очень хорошая удельная прочность
• Очень хорошая удельная жесткость
• Низкий коэффициент теплового расширения
• Теплоизоляция
• Немагнитный
• Хорошая химическая стойкость
• Низкие эксплуатационные расходы 
• Всепогодный
• Низкое водопоглощение (высокое содержание клетчатки)
• Экономично 

Exel использует стекловолокно в различных формах:

• Ровинг
• Ровная ткань
• Коврики
• В комбинациях ровингов, матов и тканых ровингов.