Арматура композиционная: Арматура композитная ТУ 8 мм 50 м цвет синий

Содержание

Композитная арматура — применение в строительстве, характеристики и сравнение

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, достоинствах и недостатках вам поможет эта статья.

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.

Основные прочностные параметры композитной арматуры содержатся в таблице №4 ГОСТ 31938-2012

Здесь мы видим основные классы композитного материала: АСК (стеклопластиковая композитная), АБК (базальтовое волокно), АУК (углеродная), ААК (арамидокомпозитная) и АКК (комбинированная – стекло + базальт).

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 (АУК).

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. Это дает экономию при транспортировке.
  • 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 у производителя.
  • 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?

Один из главных аргументов, приводимых в пользу стеклопластиковой при сравнении с металлической арматурой, – более низкая цена. Однако, заглянув в ценники металлобаз, вы увидите, что это не так. Стоимость металла в среднем на 20-25% ниже композита.

Причина путаницы состоит в том, что продавцы пластика берут в расчет так называемый «эквивалент» диаметра. Логика здесь такая: неметаллическая арматура на разрыв прочнее строительной стали. Поэтому полимерный стержень меньшего диаметра выдержит такую же нагрузку, как и более толстая стальная арматура. На основании  этого делается вывод: для армирования конструкции пластика нужно меньше, чем металла. Отсюда и появляется более «низкая» цена.

Для аргументированного сравнения композита с металлом необходим нормативный документ. Сегодня такое руководство уже имеется. Это приложение «Л» к приказу Минстроя России № 493/пр от 08.07. 2016 г.

В пункте Л.2.3. малопонятном для рядовых застройщиков, но весьма интересном для профессионалов содержатся два понижающих коэффициента для всех видов композитной арматуры.

Для примера рассмотрим самую распространенную стеклопластиковую (АСК):

  • При действии продолжительной нагрузки предел ее прочности на растяжение должен умножаться на 0,3. То есть, вместо 800 МПа мы получаем 240 МПа (800х0,3=240).
  • Если конструкция работает на открытом воздухе, то полученный результат нужно умножить еще на 0,7 (240 МПа х 0,7 = 168 МПа).

Таблица с понижающим коэффициентом для композитной арматуры

Таблица с коэффициентами, учитывающими условия эксплуатации

Далее, как требует норматив, полученные 168 МПа нужно разделить на коэффициент надежности (запас прочности), равный 1,5. В итоге мы получим 112 МПа.

Теперь можно корректно сравнивать прочность пластиковой арматуры с металлической. Для примера возьмем строительную сталь марки А500. У нее предельное сопротивление растяжению с учетом запаса прочности составляет 378 МПа. У стеклопластикового композита мы получили всего 112 МПа.

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.

Сортамент и цена композитной арматуры

Самая востребованная на стройке – арматура из стеклопластикового композита. Ее сортамент и средние цены мы свели в одну таблицу.

О том, сколько весит пластиковая арматура разных диаметров вы можете получить информацию из таблицы ниже.

Продают материал в бухтах по 200, 100 и 50 метров и в виде стержней любой длины.

Выводы и рекомендации

Принимая во внимание ценовой фактор (равнопрочный со сталью композит обойдется дороже) мы не можем рекомендовать композитную арматуру для повсеместного применения в частном строительстве.

Для армирования ригелей, плит перекрытия, несущих балок, колонн и диафрагм жесткости специалисты настойчиво советуют не ставить ее. Как конструктивную такую арматуру использовать можно. Для армирования плитных фундаментов она может использоваться.

Плитный фундамент с каркасом из стеклопластиковой арматуры

Для усиления свайных ростверков и ленточных фундаментов лучше купить стальные прутья.

Стоит ли доверять композитной арматуре

Композитная арматура – сравнительно молодой в строительстве материал, который, несмотря на свой возраст, успел себя положительно зарекомендовать среди сообщества строителей, и прочно обосноваться на стройплощадке, потеснив стальную арматуру. Это – материал, состоящий из нескольких компонентов. Точнее, основных компонентов два:

  1. Волокна, которые несут основную нагрузку, и непрерывно тянутся по всей длине арматурного стержня. Объем волокон должен быть не менее 75% от массы арматуры.
  2. Связующее на основе термореактивных смол, благодаря которому компоненты соединяются в единое целое.

Диаметр арматуры, согласно нормативному документу ГОСТ 31938-2012, устанавливается и используется следующий: 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28 и 32 мм. Из них диаметры от 4 до 8 производятся и продаются в скрученном виде (мотках, барабанах), что облегчает транспортировку. Остальные диаметры производятся и продаются в прутках со стандартной длиной 6 – 12 метров.

Состав композитной арматуры бывает различный, и, в зависимости от компонентов, меняются свойства и себестоимость готового продукта.

Какая бывает композитная арматура

Классификация композитной арматуры в соответствии с составом волокон, несущих основную нагрузку, следующая:

  • стеклопластиковая,
  • базальтокомпозитная;
  • углекомпозитная,
  • арамидокомпозитная
  • комбинированная композитная арматура.

В последнем варианте разные волокна комбинируются в необходимой пропорции. Оптимальный вариант по себестоимости и свойствам – стеклопластиковая арматура, которая и получила наибольшее распространение.

На наружную оболочку композитной арматуры следует обратить особое внимание. Арматура (и композитная, и стальная) должна как можно плотнее сцепляться с бетоном, который она армирует, и эту задачу решает именно наружная поверхность. У разных производителей оболочка выполнена по-разному; например, где-то – это выступы волокон определённой формы, где-то – песок крупной фракции, и т.д.

Как правильно укладывать композитную арматуру

Перед заливкой бетонного элемента композитная арматура укладывается и вяжется в виде пространственного жесткого каркаса. Если вы покупали материал в бухте, её необходимо размотать, разрезать на нужные отрезки, и дать ей распрямиться, отлежаться, вернуть свою форму.

Далее, мы определяем необходимую для нашего бетонного изделия форму каркаса (или прибегая к помощи квалифицированных специалистов, или ищем информацию в интернете, и на свой страх и риск сами проектируем каркас). К сожалению, каждое изделие индивидуально, и в каждом конкретном случае правильный путь – это работа инженера-проектировщика, который в составе проекта дома, опираясь на расчетные данные проекта дома, предоставит дополнительно формы и размеры каркасов для армирования, а также диаметр арматуры и другие данные.

В местах пересечения прутков их необходимо зафиксировать. Фиксация выполняется либо при помощи специальных кляймеров (это идеальный вариант), либо при помощи пластиковых хомутов, если нет специализированного крепежа. Угловые пересечения прутков могут быть выполнены либо в металле (комбинируем композитный каркас и стальную арматуру), либо могут быть изготовлены на заводе-производителе цельнолитым элементом.

Так, как композитный каркас имеет малую жесткость и меняет свои размеры от малейших наружных воздействий, его необходимо закрепить. Идеальным решением будет применение стальных элементов каркаса, которые увеличат жесткость и позволят композитным пруткам не сдвинуться с места при заливке бетоном.

Что лучше: композитная или стальная арматура?

Поскольку до композитной арматуры свойства бетона улучшали исключительно стальной арматурой, и композитная арматура является прямым конкурентом стальной, повсеместно принято сравнивать два вида арматуры. Сравним и мы.

Итак, плюсы композитной арматуры:

  1. Вес. Композитная арматура весит меньше в несколько раз.
  2. Форм-фактор. Композитная арматура малых диаметров продается в скрученном виде, в бухтах. Это позволяют транспортировать её на личном автомобиле.
  3. Коррозия на стеклопластиковую арматуру не распространяет свое действие, в отличие от стальной арматуры. Вследствие этого, более долгая служба.
  4. Не проводит электричество. Не создает препятствий для радиосигналов, для сигналов мобильных телефонов.
  5. Более устойчива к воздействию отрицательных температур. Сталь при низких температурах становится более хрупкой, композитная арматура сохраняет свои свойства.
  6. Теплопроводность небольшая, вследствие этого дом, армированный композитной арматурой, в холодное время года лучше сохраняет тепло.
  7. Экологична. Не наносит вред природе при разложении.

Минусы композитной арматуры:

  1. Не пластична. Арматуру в условиях строительства часто необходимо гнуть, с последующим сохранением формы. Стальная арматура гнется и фиксируется в согнутом положении, а вот стеклопластиковая, к сожалению, нет. После того, как термореактивная смола-связующее затвердеет, изменить её форму уже нельзя, можно только сломать. Но выход есть, и даже не один: можно заказать на заводе арматуру какой угодно формы или комбинировать стальную и композитную арматуру.
  2. Не сваривается. К сожалению, сварка композитной арматуры невозможна. Но есть решение. Если есть такая необходимость, можно использовать композитную арматуру, оканчивающуюся металлическими прутками. Соединение композитной арматуры и металлического прутка выполняется на производстве.
  3. Не стойка к тепловому разрушению. Держит температуру до 150-160 градусов по цельсию. То есть, при пожаре бетон, армированный стальной арматурой, при разрушении повиснет на прутках стали, а вот бетон с композитной арматурой после нагрева более 150 градусов, просто упадет.
  4. Высокая вредность при резке. При обработке образуются мельчайшие острые частицы, загрязняющие рабочее пространство, угрожающие дыхательным путям, органам зрения.
  5. Не жесткая. Модуль упругости композитной арматуры меньше аналогичного у стальной в 4 раза. То есть, для того, чтобы армированный композитной арматурой бетон работал на растяжение так же, как армированный стальной арматурой, нужно увеличить диаметр композитной арматуры. Пример: диаметр стальной арматуры 12 мм, диаметр композитной арматуры должен быть 24 мм. То есть, это не выгодно экономически, и для перекрытий лучше брать стальную арматуру.

Вывод: Композитная арматура имеет как плюсы, так и минусы. Поэтому, в каждом конкретном случае нужно тщательно взвесить все качества стальной и композитной арматуры, и выбрать для себя нужный вариант в соответствии с конкретной ситуацией.

Стеклопластиковая арматура или стальная, что выбрать?

Утверждение №5: «Композитная арматура заменит металлическую везде».

Нормативы не запрещают применение композитного армирования для возведения какого-либо вида конструкций. Их задача – обеспечить необходимую прочность и другие значимые свойства конструкции. Если композитный материал дает такую возможность, то он может быть применен. Для тех, кто желает построить коттедж, баню, гараж, забор на бетонном фундаменте, этот материал будет экономически вы-годен и удобен в использовании, поскольку позволит создать прочные и надежные бетонные и кирпичные конструкции, слоистую кладку с гибкими связями, бетонные фундаменты и полы на основе сетки из композитной арматуры, армированную кладку из газо- и пеноблоков. Ответ на вопрос «Могут ли применяться композитные материалы при строительстве многоэтажек?» то-же положительный, но где и как конкретно – решают проектанты, производящие расчеты. Они оценивают композитную арматуру очень высоко. Помимо выше охарактеризованных диэлектрических свойств, долговечности и легкости:

  • композитный материал практически не проводит тепло (показатель в 130 раз ниже, чем у металла), предотвращая «мостики холода»;
  • близкий к бетону коэффициент теплового расширения позволяет избежать образования трещин при температурных колебаниях, что делает данный материал применимым в интервале температур от -70°до +100°С.

Эти и другие свойства, действительно, дают простор для применения композитных материалов.

Утверждение № 6: «Композитная арматура не может применяться в строительстве из-за малого модуля упругости».

Данный показатель, действительно, используется при расчете ряда бетонных конструкций. Но его значение важно только в конструкциях, работающих на прогиб (СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения») — для предотвращения раскрытия микротрещин.

В соответствии с расчетами, производимыми по вышеуказанному СНиП, композитная арматура также может использоваться в данных конструкциях, но ввиду меньшего модуля упругости необходимо закладывать большие диаметры по отношению к металлической, что выгодно только в условиях строительства специальных объектов (строительство в зонах повышенной щелочности, кислотности, влажности, действий агрессивных вод и других) в связи с быстрым разрушением металлической.

В то же время, в элементах, находящихся на упругом основании значимость характеристики – модуля упругости почти равна нулю, т.к. само основание не дает конструкции прогнуться, обеспечивая равно-мерную поддержку. В данном случае расчет ведется по основному показателю – предел прочности на растяжение, который у композитной арматуры в 2,5 раза выше, чем у металлической, поэтому использование композитной арматуры в таких конструкциях будет экономически выгоднее, а надежность конструкций значительно выше, по сравнению с армированием стандартной железной арматурой. Это, прежде всего, все фундаменты и их отдельные части (блоки, плиты) и другие.

Ленточный фундамент, принимая на себя нагрузки от стен и, частично, от всего строения передает их на несущее основание — землю. Основание в данном случае противодействует образованию прогиба.

Монолитный плитный фундамент, принимая распределенную нагрузку от всего строения, также опирается на основание, противодействующее прогибу. Таким образом, применение композитной арматуры не целесообразно только в конструкциях, работающих на прогиб, однако это небольшая часть бетонных изделий. В остальных же случаях использование такой арматуры выгодно повышает характеристики надежности изделия.

В любом случае, армируемую конструкцию необходимо рассчитывать согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»; СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции» и т.д., и только вследствие полученных результатов делать вы-воды о применимости того или иного материала.

Утверждение № 7: «Композитная арматура снижает огнестойкость сооружений».

Под огнестойкостью (СП 2.13130.2009 «Обеспечение огнестойкости объектов защиты») понимают способность строительной конструкции сохранять несущие и (или) ограждающие функции в условиях пожара положенное количество времени.

Действующие государственные нормы – СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений», НПБ 244-97 «Материалы строительные. Декоративно-отделочные и облицовочные материалы. Матери-алы для покрытия полов. Кровельные, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы. Показатели пожарной опасности». В настоящих нормах приведены противопожарные требования, подлежащие обязательному соблюдению.

Для подтверждения соответствия композитной арматуры ООО «ПолиКомпозит» существующим нормам компания передала образцы продукции в аккредитованный лабораторный центр ООО «ПожСтандарт» для проведения необходимых испытаний. В соответствии с ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96 и ГОСТ 12.1.044-89 специалисты «ПожСтандарта» подтвердили соответствие композитной арматуры АСК требованиям пожарной безопасности НПБ 244-97 по СниП 21-01-97.

На основании проведенных испытаний ООО «ПолиКомпозит» выдан сертификат соответствия нормам пожарной безопасности, удостоверяющий возможность использования композитной арматуры в строи-тельных конструкциях без ограничений.

Утверждение № 8: «Невозможность скрепления полимерной арматуры методом сварки».

Это – факт, как и то, что жидкости нельзя резать, а квадратное – сложно катать». Но является ли это их не-достатком? Данное мнение в отношении композитной арматуры имеет налет ущербности в угоду традиции, ведь ее предшественницу – металлическую арматуру – десятилетиями именно сваривали, чтобы получать прочные пространственные конструкции. Композитную арматуру сваривать нельзя, но и не требуется. В статье «Вязка композитной арматуры» (ссылка) уже сообщалось о множестве других методов скрепления арматуры.

При этом именно сварка на сегодняшний день является самым проблемным способом крепления ввиду ослабления прочностных характеристик от температурных воздействий, ускоренной коррозии металла из-за нарушения его структуры в месте сварного соединения, необходимости держать на стройке сварочные аппараты с опытными сварщиками и невозможности безопасного выполнения работ при наличии атмосферных осадков.

Утверждение № 9: «Создавать гнутые элементы из композитной арматуры невозможно».

При создании объёмных арматурных каркасов для ответственных конструкций необходимо применять гнутые элементы. Традиционно строители на месте изгибают отрезки металлических стержней для придания им необходимой формы. Действительно, композитную арматуру нельзя качественно согнуть на строительном объекте. При этом есть, как минимум, два выхода: использовать смешанное армирование (стержни композитной арматуры скрепляются металлическими угловыми элементами. Данное армирование значительно упрощает и удешевляет строительство без снижения прочностных характеристик) или заказывать изготовление гнутых элементов производителю. Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».

На сегодняшний день применение композитной арматуры в строительных объектах РФ предусмотрено ГОСТ и, соответственно, разрешено. Если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, нет или недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.

Утверждение № 10: «Для применения композитной арматуры нормативная база недостаточна».

На сегодняшний день качество арматуры, выполненной из композита, подтверждено ГОСТ, что позволяет ее применять в строительных объектах РФ. Имеются СНиПы. Таким образом, если расчеты нагрузки в проекте проходят проверку экспертизы, то никто не в праве запретить реализовать такой проект. А вот программ и готовых моделей расчета конструкций с применением не металлической, а композитной арматуры, на самом деле, пока недостаточно, но тем интереснее задача для проектировщиков, смотрящих в будущее.

Композитная арматура: виды, химический состав, свойства

Композитная арматура из полимерных материалов – материал, предназначенный для замены металлических аналогов в местах с высокой вероятностью воздействия агрессивных сред. Полимерные изделия эффективны во влажных средах, особенно в местах контакта с морской водой.

Виды композитной арматуры в зависимости от исходного материала

Эта продукция состоит из волокон различного происхождения и полимерной связующей пропитки. Для производства этих изделий используется несколько видов сырья, состав которого определяет свойства материала:

  • стекловолокно – стекловолоконная арматура АСК с поперечным рифлением;
  • арамидное волокно – изделия ААК;
  • базальтовое волокно, образуемое из расплава диабаза или базальта – базальтопластиковая арматура АБК с продольным рифлением;
  • углеводородное волокно – углекомпозитная арматура (АУК), на сегодняшний день используется мало.

 

Поверхность стержней может быть двух типов:

  • периодической – стержень обматывается полимерным канатом, изделие покрывается прозрачной термореактивной смолой, такая форма обеспечивает прекрасное сцепление с бетонной смесью;
  • условно-гладкой, покрытой мелкофракционным кварцевым песком.

Примерный состав композитной полимерной арматуры и базовые механические свойства стеклопластиковых изделий регламентируются ГОСТом 31938-2012. Производители самостоятельно подбирают точную рецептуру, а проектировщики делают расчеты в соответствии с их рекомендациями.

Особенности использования полимерной арматуры

Использование металлических усиливающих элементов – классическая строительная технология, для которой характерен ряд серьезных недостатков.

  • Большой удельный вес металлических элементов в железобетоне требует сооружения массивного усиленного фундамента. Удельный вес полимерной арматуры примерно в 7-8 раз ниже аналогичного показателя стальных изделий.
  • Коррозия стального арматурного каркаса ослабляет прочность сооружений. Пластиковая арматура коррозии не подвержена, проявляет хорошую стойкость к морской воде, аммиачным растворам, соляной, серной и другим кислотам.
  • Полимерная продукция устойчива к воздействию низких температур.
  • Высокая электропроводность стали – нежелательный фактор при эксплуатации некоторых типов сооружений, например, в которых расположены приборы, чувствительные к электромагнитному влиянию. Полимеры – диэлектрики, магнито- и радиопрозрачны.
  • Дополнительный плюс – возможность сматывать изделия в бухты с последующим возвращением в исходное состояние. Изделия могут иметь любую длину, у металлической продукции ограничение – 12 м.

 

Минусы использования полимерной арматуры

  • Существенный недостаток – потеря рабочих характеристик при температурах, начиная с +120°C.
  • Для соединения неметаллической арматуры нельзя применять сварку, а только пластиковые хомуты или вязальную проволоку.
  • Из композитных стержней нельзя сформировать углы конструкций и криволинейные области.
  • Неметаллическая арматура не пригодна для связи с колоннами, для этих целей может использоваться только металлопрокат.
  • Ограниченное применение в плитах перекрытий.

Области применения неметаллических усиливающих элементов

Композитная арматура востребована:

  • при создании бетонных конструкций в строительстве жилых, общественных и промышленных объектов;
  • для проведения ремонтных и реставрационных работ;
  • для осуществления кирпичной кладки с гибкой связью;
  • при устройстве наливных полов;
  • в строительстве дорог для усиления покрытий и укрепления откосов;
  • для создания конструкций, препятствующих размыву берегов;
  • возможно применение в ленточных фундаментах нетяжелых строений, возводимых на прочных грунтах.

виды, характеристики, плюсы и минусы, область применение в строительстве.

Сравнительно недавно металлическая арматура была не просто самой распространенной – она была единственным в своем роде материалом. Неудивительно, что все армирование бетона выполнялось с её помощью. Но сегодня рынок насыщен многочисленными аналогами, большинство из которых превосходит металлические пруты по ряду параметров. Одним из них является арматура композитная, так же известная как пластиковая. Рассмотрим подробно, что она собой представляет.

Что такое композитная арматура?

Внешне она похожа на классические металлические пруты, но основным материалом при её изготовлении являются волокна из углерода, базальта, стекла или арамида. Они скрепляются воедино специальными термопластичными или термореактивными полимерами, придающими им высокую прочность и долговечность.

Неметаллическая арматура может иметь на поверхности специальные ребра, что повышает качество сцепления с бетоном при армировании. В некоторых случаях поверхность просто густо посыпается песком. Прилипая к ещё не застывшему полимеру, он также улучшает сцепление, но благодаря простоте изготовления стоимость материала значительно ниже.

Кроме того, в продаже имеется гладкая пластиковая арматура. Она имеет сравнительно невысокую цену, но малое сцепление существенно ограничивает сферу применения. Её не используют в качестве основной рабочей арматуры – только как вспомогательную. При армировании крупных массивов бетона (фундамент, толстые стены) пруты не укладываются на основание, а собираются в каркас. Основные пруты, которые будут улучшать качества бетона, имеют ребра. А гладкие применяется именно для сборки каркаса – на них приходится минимальная нагрузка. Поэтому возможно использование более простого материала для снижения затрат на строительство.

Где она применяется?

Применение композитной арматуры стремительно набирает популярность. Она используется при возведении различных объектов:

  • малоэтажные здания;
  • монолитное строительство с легкими и тяжелыми бетонами;
  • дорожные полотна, основание железных дорог;
  • железобетонные плиты перекрытия;
  • мосты;
  • путепроводы.

Кроме того, высокое качество продукции приводит к тому, что арматура из пластика часто применяется при изготовлении бетонных изделий, как с предварительным напряжением, так и без него. Опоры для линий электропередач, осветительные опоры, поребрики, заборные плиты, шпалы для железных дорог – это далеко не полный список железобетонной продукции, при изготовлении которое используется арматура неметаллическая композитная.

Виды арматуры

Теперь расскажем поподробнее из каких материалов изготавливается неметаллическая композитная арматура. Наиболее распространенными на сегодняшний день являются следующие разновидности:

  • АСП или стеклопластиковая. Изготавливается из стекловолокна, пропитанного термореактивной смолой, выполняющей функцию связующего материала. Главным достоинством является малый вес и высокая прочность;
  • АУП или углепластиковая. Основным материалом при их изготовлении выступают углеводородные волокна. Обладая высокой прочностью, эта она имеет определенные недостатки. Главным из них является высокая цена. Именно из-за неё она не получила широкого распространения;
  • АБП или базальтопластиковая. Создается из базальтового волокна и органических смол. Имеет меньшую прочность, чем стеклопластиковая, зато может применяться в агрессивных средах – солях, газах, щелочах и кислотах, что делает её весьма востребованным строительным материалом;
  • АКК или комбинированная. Как понятно из названия, эта пластиковая арматура изготавливается из волокон разного типа – а конкретно из базальтопластиковых и стеклопластиковых. Является компромиссом между чистыми видами, частично сохраняя их достоинства.

Разумеется, все рассмотренные материалы в полной мере подходят под ГОСТ 31938-2012, регулирующий все характеристики нового материала. Благодаря такому многообразию использование композитной арматуры становится всё более широким. Для возведения любого объекта может быть подобран вариант, подходящий по стоимости, прочности и другим характеристикам.

Также в некоторых случаях можно увидеть пруты разного цвета. Некоторые продавцы утверждают, что цвет влияет на прочность, химическую стойкость и другие параметры. На самом деле это не более, чем рекламный ход. Красящий пигмент никак не влияет на важные технические характеристики материала – не улучшает и не ухудшает его. Главное назначение – придание внешнего вида (опять же рекламный ход, заставляющий потенциального покупателя обратить внимание на конкретную продукцию) и упрощение визуального распознавания прутов разной толщины.

Композитная арматура какого диаметра существует?

Как в случае с металлической, диаметр композитной арматуры может быть различным. Наиболее востребованы материалы диаметром от 4 до 32 миллиметров – они полностью удовлетворяют требованиям строителей как при заливке фундамента для бани или гаража, так и при строительстве многоэтажного монолитного дома.

Однако некоторые покупатели, не слишком хорошо разбирающиеся в торговле, удивляются, что при собственноручном замере диаметр не соответствует тому, что был заявлен в магазине. Здесь нет ничего удивительного. Во-первых, погрешность в несколько всегда может иметь место – даже при замере одного прута в разных точках. Но это практически не влияет на прочность материала, поэтому ГОСТ предусматривает такие перепады. Во-вторых, изучая характеристики композитной арматуры, вы читаете про номинальный диаметр. Также существует внешний (при проведении замеров по выступающим ребрам) и внутренний (при замере по самому стержню). Номинальный же, который присваивается материалу, является средним арифметическим между внешним и внутренним.

Также при строительстве нередко используют сетку из композитной арматуры. Тонкие волокна и высокая гибкость значительно упрощают процесс выравнивая потолков и стен (если накладываемый слой штукатурки имеет толщину 1.5-2.5 сантиметра и более), а также прекрасно подходят для армирования бетонной стяжки.

Когда с этим разобрались, будет полезно рассказать о плюсах и минусах композитной арматуры, чтобы каждый потенциальный покупатель решил – подходит ему этот материал или же лучше поискать другой.

Основные достоинства

Для начала расскажем про преимущества композитной арматуры, позволившие ей стать настолько популярным строительным материалом:

  1. Высокая прочность – по некоторым данным строительная полимерная арматура из стеклопластика в 10 раз прочнее, чем такая же по диаметру металлическая.
  2. Экологическая чистота. Материал не вредит окружающей среде, не выделяет даже при длительной эксплуатации и контакте с открытым огнем токсичные вещества.
  3. Низкий коэффициент теплопроводности снижает теплопотери здания.
  4. Устойчивость перед коррозией – даже если при работе материал напрямую контактирует с водой, газом или агрессивной средой, он способен прослужить многие годы, не снижая изначальных эксплуатационных характеристик.

Кроме прекрасных строительных свойств использование композитной арматуры в строительстве оправдано по причине удобства рабочих. Она обладает большей гибкостью, чем металлическая, но при этом, как уже говорилось, имеет высокую прочность. Благодаря таким качествам создание каркаса становится значительно более легким и простым. Для обеспечения высокой надежности угловых соединений теперь не обязательно использовать специальные станки, чтобы сгибать арматуру.

Также в положительные свойства композитной арматуры можно вписать коэффициент температурного расширения близкий с бетоном. Если армированный бетон нагревается или охлаждается, то он не разрушается, так как пластиковая арматура расширяется и сужается вместе с ним.

Имеет ли материал недостатки?

Каждый строительный материал имеет определенные недостатки. Поэтому знать про минусы композитной арматуры не менее важно, чем про достоинства. Перечислим основные из них:

  1. Малая упругость. Как показывают испытания, пластиковая арматура имеет упругость примерно в 4 раза ниже, чем у такой же по диаметру металлической. Поэтому при армировании крупных объемов бетона нужно использовать в 4 раза больше арматуры, что весьма не дешево.
  2. Опасность резки. Если металлический прут можно разрезать или распилить без лишних проблем, то когда распиливается неметаллическая арматура в воздух попадает большое количество микроскопических частиц стекловолокна. При попадании в дыхательные пути или глаза они могут стать причиной множественных микротравм.
  3. Низкая пластичность. Материал практически лишен пластичности. Поэтому, чтобы согнуть прут, необходимо нагреть его до нужной температуры. Очень важно не превысить отметку в 300 градусов по Цельсию – это приведет к потере несущих свойств.

Как видите, пластиковая арматура имеет как важные преимущества, так и серьезные недостатки. Серьёзно подумайте, прежде чем окончательно определиться с выбором подходящей арматуры для строительства.

Теперь вы знаете, что такое композитная арматура, а также разбираетесь в её плюсах и минусах. Это позволит легко сделать правильный выбор, о котором не придется сожалеть впоследствии. К тому же, разбираясь в основных свойствах материала, можно легко решить, в каких случаях он станет лучшим выбором, а когда желательно отдать предпочтение другим аналогам.

Арматура из композитных материалов от производителя по выгодной цене

Стеклопластиковая арматура легче обычной. Она не подвержена коррозии, поэтому служит дольше, а за счет малого веса работать с ней легче. Использовать ее выгоднее.

Если нужна композитная стеклопластиковая арматура в Тюмени, обратитесь к нам. Уточним нужные размеры, произведем или отгрузим со склада, доставим. Позвоните – проконсультируем и оформим заказ.

Какую продукцию предлагаем

В каталоге представлена арматура из композитных материалов:

  • в бухтах, диаметром 6–12 мм;
  • в прутках по 3 м диаметром 14 мм.

Если сомневаетесь, позвоните. Уточним, где будете применять продукцию, какие марки бетона использовать, какая химическая среда будет вокруг. Порекомендуем подходящее решение, рассчитаем нужное число товара.

Почему стоит купить стеклопластиковую арматуру у нас

Продаем оптом и в розницу. Отгружаем от 1 прутка, бухты. Храним продукцию на производственных, складских комплексах общей площадью более 3 000 м².На наших складах всегда в наличии весь ассортимент стеклопластиковой арматуры, можем отгрузить в день оплаты.

Гарантируем качество. Производим в соответствии с ГОСТом и техническими условиями. Предоставляем сертификаты, подтверждающие качество, по запросу. Если обнаружите брак, бесплатно обменяем товар либо вернем деньги за него.

Продаем с доставкой. Привозим по Тюмени, региону своим транспортом. Отправляем заказы в другие города, области выбранной вами транспортной компанией. Стоимость доставки в любом случае зависит от удаленности места назначения от склада.

Изготавливаем на заказ. Если нужна нестандартная арматура, звоните. Предоставьте чертежи или типоразмеры – запустим производство, выпустим нужный объем за 1–2 дня.

Сколько стоит продукция

Стоимость зависит от формы выпуска, диаметра. Прут длиной 3 м, диаметром 14 мм стоит 126 ₽, или 46 ₽ за погонный метр. Бухта продукции самого маленького диаметра — 6 мм — стоит 400 ₽, или 8 ₽ за погонный метр. При покупке оптом возможен пересмотр цены за счет скидки.

Чтобы купить стеклопластиковую арматуру в Тюмени, оформите заявку онлайн или закажите обратный звонок. Перезвоним в течение 15 минут, подробно проконсультируем, оформим покупку. Предложим бесплатную доставку постоянным или оптовым покупателям.


Композитная стеклопластиковая арматура в Нижний Новгороде

Стеклопластиковый композит – это тип арматуры, применение которого повышает эксплуатационные и технические показатели конструкции. Весит композит меньше традиционного стального проката, диаметр — аналогичный, а вот по прочности выигрывает. Использовать стеклопластиковую арматуру можно в том числе в соленой воде, щелочных и кислых средах.

Особенности

Стеклопластиковый композит – это прочные стержни, используемые для армирования конструкций. Состоят из стеклянных микроволокон, которые соединяются между собой полимером, сверху на стержни наносится дополнительная накрутка. Композитная арматура — альтернатива классической металлической и находит применение в конструкциях из железобетона.

Преимущества

Почему стеклопластиковый композит — оптимальный выбор? Во-первых, не подвержен влиянию агрессивных средств, не разрушается и не ржавеет под их воздействием. Во-вторых, готовая конструкция первоначальных свойств при разных температурных режимах эксплуатации не теряет. Среди других преимуществ рассматриваемых конструкций: 

  • потери тепла отсутствуют – теплопроводность стеклопластика меньше, чем у стали;
  • оптимальный коэффициент расширения – такой же, как у бетона;
  • высокие диэлектрические характеристики – ток арматура не пропускает;
  • радиопрозрачность – армирующая конструкция не препятствует нормальному проникновению радиоволновых сигналов;
  • магнитоэнертность – воздействию электромагнитного излучения стеклопластик не подвержен, статическую энергию не накапливает. 

Кроме того, такая арматура долговечна (минимальный срок эксплуатации составляет 80 лет и более), а также экологична (в составе токсичных веществ нет). Поставляется арматура в бухтах и хлыстах на выбор заказчика. Нужно купить композит оптом или в розницу? У нас – лучшая цена и минимальные сроки поставки. Звоните!

Как сделать заказ?

Заказывайте продукцию оптом и в розницу с доставкой по городу, области и РФ. Для оформления заявки, уточнения стоимости партии интересующего вас объема и сроков доставки — позвоните нам. Компания «Мир Стали» — металлопрокат по выгодным ценам!

Армированный композит

— обзор

2.4.7 Применение арамида

Композиты, армированные арамидным волокном, имеют низкую плотность, высокую особую прочность и удельный модуль упругости, хорошие усталостные свойства при растяжении, хорошую ударную вязкость, но низкую прочность на сжатие и прочность на межслойный сдвиг, а также сложность в процессе резки. Применения арамида и его композитов представлены ниже.

(1) Аэрокосмическая отрасль. В авиации он в основном используется для различных обтекателей, передних крыльев, закрылков, руля направления, наконечника стабилизатора, хвостового конуса, системы аварийного вывоза, оконной рамы, потолка, переборки, пола, двери, багажника, сидений и т. Д.Использование арамидных композитов позволяет снизить вес на 30% по сравнению с композитными материалами из стекловолокна. Для уменьшения веса и повышения экономической эффективности, как правило, арамидные композиты широко используются в коммерческих самолетах и ​​вертолетах. Например, общий объем арамидных композитов, используемых на самолете Samsung L-1011, составляет 1135 кг, а вес самолета уменьшается на 365 кг. Объем арамидных композитов на внешней поверхности коммерческих вертолетов С-16 достигает 50%. На смеси арамида с CF изготовлены легкие композитные компоненты самолетов Boeing 767 и 777.Арамидно-ламинированный гибридный армированный алюминий (ARALL) как новый вид авиационного конструкционного материала успешно применяется в самолетах. В космосе он в основном используется для изготовления корпусов твердотопливных ракетных двигателей и сосудов под давлением, кабины космических кораблей, контейнеров с кислородом, азотом и гелием, вентиляционных каналов и т. Д.

(2) Области, связанные с электричеством и электроникой. Мы используем термостойкую эпоксидную смолу для пропитки нетканого арамидного полотна для изготовления высококачественной печатной платы.

(3) Сфера гражданского строительства.Поскольку арамид обладает легким весом, высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, немагнитными, непроводящими свойствами и т. Д., Он широко используется в области гражданского строительства. Типичные области применения включают бетон, армированный коротким волокном из арамида, материалы из армированной арамидом смолы для замены стального стержня, навесной стены, армированного моста и т. Д.

(4) Арамидные композиты, используемые в судостроительной промышленности, эффект легкости лучше, чем армированный стекловолокном пластик и алюминий, корпус может снизить вес на 28-40%.Экономия топлива на 35% и увеличение навигационного маршрута на 35%.

(5) В спорте он успешно используется для изготовления многих видов спортивного оборудования, таких как смесь арамида с деревом в хоккейной клюшке, смесь арамида с углеродным волокном в клюшке для гольфа, теннисная ракетка, копье, лук, удочка. и лыжи. В смешанной структуре арамид улучшает прочность на разрыв, ударные и экономические свойства композитов.

(6) Изготовление баллона со сжатым природным газом и дыхательного аппарата для дайвинга и т. Д.

(7) Для защитных материалов, таких как цистерна, бронетранспортер, самолет, защитная пластина лодки, шлем, пуленепробиваемые жилеты и т. Д.

(8) Арамид обладает такими характеристиками, как высокая прочность, легкий вес, стабильность размера и т. Д., Поэтому его также можно использовать для покрытия ткани. Он особенно подходит для покрытия строительных конструкций, поддерживаемых воздухом и надувными тканевыми покрытиями, такими как резиновая лодка, спасательный плот, надувной мост, дирижабль, воздушный шар, специальная одежда и баллон с авиационным топливом и т. Д.

Руководство по композитным материалам: Армирование — NetComposites

Роль армирования в композитном материале заключается в улучшении механических свойств чистой полимерной системы.Все различные волокна, используемые в композитах, имеют разные свойства и поэтому по-разному влияют на свойства композитов. Свойства и характеристики обычных волокон описаны ниже.

Однако отдельные волокна или пучки волокон могут использоваться только сами по себе в некоторых процессах, таких как намотка волокон (описанных ниже). Для большинства других применений волокна должны быть скомпонованы в лист какой-либо формы, известный как ткань, чтобы можно было манипулировать им. Различные способы сборки волокон в листы и разнообразие возможных ориентаций волокон приводят к тому, что существует множество различных типов тканей, каждый из которых имеет свои особенности.Эти различные типы тканей и конструкции будут объяснены позже.

Опубликовано любезно Дэвидом Криппсом, Gurit

http://www.gurit.com


Ткань для тесьмы

Эти ткани обеспечивают сверхлегкое усиление ткани для композитных материалов.

Узнать больше

Свойства волокна

Охватывает механические свойства армирующих волокон.

Узнать больше

Свойства ламината

Охватывает механические свойства волокон с точки зрения прочности и жесткости.

Узнать больше

Ударный ламинат

Обращает внимание на проблемы, вызванные ударным повреждением.

Узнать больше

Стоимость волокна

Графическая информация о стоимости различных типов волокон.

Узнать больше

Стекловолокно

Объясняет, как формируется стекловолокно и какие варианты доступны.

Узнать больше

Арамидное волокно

Объясняет, как производится арамид, и его различные торговые наименования.

Узнать больше

Углеродное волокно

Объясняет производственные процессы, связанные с изготовлением углеродного волокна.

Узнать больше

Сравнение волокон

Обозначает преимущества и недостатки типов волокон.

Узнать больше

Прочие волокна

Охватывает несколько других широко используемых типов волокон.

Узнать больше

Волокнистая отделка

Объясняет различные виды обработки поверхности волокон.

Узнать больше

Калибровочная химия

Обзор химического состава проклейки по сравнению с матрицей, подлежащей усилению.

Узнать больше

Типы тканей

Объясняет типы волокна, категории ориентации волокна и методы построения.

Узнать больше

Ткани

Объясняет обычно используемые типы переплетений.

Узнать больше

Гибридные ткани

Объясняет, что подразумевается под термином «гибридная ткань».

Узнать больше

Мультиаксиальные ткани

Объясняет основные характеристики многоосных тканей.

Узнать больше

Прочие ткани

Покрывает циновку из рубленых прядей, салфетки и тесьму.

Узнать больше

Поделиться статьей

Твиттер Facebook LinkedIn Электронная почта


Перейти к основным материалам Вернуться к покрытиям

Что такое армирование и матрица в композитах?

Слово «составной» означает «состоящий из двух или более отдельных частей». Таким образом, материал, имеющий два или более различных составляющих материала или фаз, может считаться композитным материалом .Армирование и матрица — две фазы композитного материала.

Однако мы признаем материалы как композиты только тогда, когда составляющие фазы не растворяются друг в друге и имеют существенно разные физические свойства, и, таким образом, свойства композита заметно отличаются от составляющих свойств.

Материал считается композитным материалом, когда

  1. Комбинация материалов должна приводить к значительным изменениям свойств
  2. Содержание компонентов обычно превышает 10%
  3. В целом свойство одного компонента намного больше (≥ 5), чем другой компонент

Один компонент называется усиливающей фазой , а тот, в который он встроен, называется матрицей . Материал армирующей фазы может быть в форме волокон, частиц или хлопьев. Материалы матричной фазы обычно непрерывны.

Армирование в композитах

Армирование может быть волокнами, частицами ткани или усами. эти арматуры в основном используются для повышения механических свойств композитных материалов.

Основное назначение армирования —

  • Обеспечение превосходных уровней прочности и жесткости композита.
  • Армирующие материалы (графит, стекло, SiC, оксид алюминия) могут также обеспечивать тепловую и электрическую проводимость, контролируемое тепловое расширение и износостойкость в дополнение к структурным свойствам.
  • Наиболее широко используемая форма армирования в высокоэффективных композитах — это жгуты волокон (раскрученный пучок непрерывных волокон).
  • Волоконные моноволокна используются в PMC, MMC и CMC; они состоят из одного волокна с диаметром, как правило, ≥100 мкм.
  • В MMC частицы и рубленые волокна являются наиболее часто используемой морфологией армирования, и они также применяются в PMC.
  • Усы и тромбоциты в меньшей степени используются в ЧВК и ММС.

Матричный материал в композитах

Матричный материал представляет собой однородный и монолитный материал, в который встроена армирующая система из композита, полностью сплошная.

Основное назначение матрицы —

  • связывать арматуру вместе благодаря ее когезионным и адгезионным характеристикам.
  • Для передачи нагрузки на арматуру и между арматурой матрица позволяет использовать ее в полной мере, обеспечивая эффективную передачу нагрузки от внешних сил на арматуру.
  • Матрица обеспечивает жизненно важный неупругий отклик, так что концентрации напряжений резко снижаются, а внутренние напряжения перераспределяются из-за сломанной арматуры.
  • Для защиты арматуры от воздействия окружающей среды и обращения с ней.
  • Матрица также обеспечивает твердую форму композиту, что упрощает обработку во время производства и обычно требуется в готовой детали.
  • В качестве непрерывной фазы матрица, таким образом, контролирует поперечные свойства, межслойную прочность и прочность композита при повышенных температурах.
  • Поскольку арматура обычно более прочная и жесткая, матрица часто является «слабым звеном» в композите с точки зрения конструкции.

Заключение

Мы обсудили основное назначение арматуры и матрицы в композитных материалах. Если у вас все еще есть какие-либо мысли по этой теме, дайте нам знать в разделе комментариев ниже.

Армирование — композитные материалы | CompositesLab

Многие материалы могут армировать полимеры.Некоторые материалы, такие как целлюлоза в древесине, являются продуктами природного происхождения. Однако большая часть коммерческого подкрепления создается руками человека. Существует множество имеющихся в продаже форм армирования, отвечающих проектным требованиям пользователя. Возможность адаптировать архитектуру волокна позволяет оптимизировать производительность продукта, что приводит к снижению веса и затрат.

Хотя многие виды волокон используются в качестве армирующих в многослойных композитных материалах, на стекловолокно приходится более 90 процентов волокон, используемых в армированных пластмассах, поскольку их производство недорогое и они имеют относительно хорошие характеристики прочности к весу.

  • Стекловолокно: На основе алюмооксидно-известково-боросиликатной композиции волокна, произведенные из стекла «E» или «E-CR», считаются преобладающими армирующими элементами для композитов с полимерной матрицей из-за их высоких электроизоляционных свойств, низкой восприимчивости к влажность и высокие механические свойства. Стекло E-CR также отличается от стекла E своей превосходной стойкостью к коррозии. Другие коммерческие композиции включают стекло S с более высокой прочностью, термостойкостью и модулем, стекло H с более высоким модулем и стекло AR (стойкое к щелочам) с превосходной коррозионной стойкостью.Стекло, как правило, является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно имеет отличные механические характеристики, в некоторых формах более прочное, чем сталь. Более низкий модуль упругости требует специальной обработки, когда жесткость имеет решающее значение. Стекловолокно прозрачно для радиочастотного излучения и используется в радиолокационных антеннах.
  • Углеродные волокна: Углеродные волокна изготавливаются из органических прекурсоров, включая PAN (полиакрилонитрил), вискозу и смолы, причем последние два обычно используются для низкомодульных волокон.Термины «углеродные» и «графитовые» волокна обычно используются взаимозаменяемо, хотя графит технически относится к волокнам, которые содержат более 99 процентов углерода по сравнению с 93-95 процентами для углеродных волокон на основе ПАН. Углеродное волокно обеспечивает самую высокую прочность и жесткость из всех армирующих волокон. Высокотемпературные характеристики особенно хороши для углеродных волокон. Основным недостатком волокон на основе ПАН является их высокая относительная стоимость, которая является результатом стоимости основного материала и энергоемкого 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 — это ароматический полиимид, который представляет собой искусственное органическое волокно для армирования композитов. Арамидные волокна обладают хорошими механическими свойствами при низкой плотности с дополнительным преимуществом прочности или устойчивости к повреждениям / ударам.Они характеризуются достаточно высокой прочностью на разрыв, средним модулем упругости и очень низкой плотностью по сравнению со стеклом и углеродом. Арамидные волокна являются изоляторами электричества и тепла и повышают ударопрочность композитов. Они устойчивы к воздействию органических растворителей, горюче-смазочных материалов. Композиты из арамида не так хороши по прочности на сжатие, как композиты из стекла или углерода. Сухие арамидные волокна жесткие и используются в качестве тросов или канатов и часто используются в баллистических приложениях.Кевлар®, пожалуй, самый известный пример арамидного волокна. Арамид является преобладающим заменителем органического армирующего волокна для стальных лент в шинах.
  • Новые волокна: Полиэфирные и нейлоновые термопластические волокна недавно были введены как в качестве первичного армирования, так и в гибридной конфигурации со стекловолокном. К привлекательным характеристикам можно отнести низкую плотность, разумную стоимость и хорошую устойчивость к ударам и усталости. Хотя полиэфирные волокна обладают довольно высокой прочностью, их жесткость значительно ниже, чем у стекла.Более специализированные арматуры для высокопрочных и высокотемпературных применений включают металлы и оксиды металлов, такие как те, которые используются в самолетах или аэрокосмической промышленности.

Независимо от материала, усиление доступно в различных формах, чтобы удовлетворить широкий спектр процессов и требований к конечному продукту. Материалы, поставляемые в качестве армирующего материала, включают ровинг, измельченное волокно, рубленые пряди, непрерывный, рубленый или термоформованный мат. Армирующие материалы могут быть спроектированы с уникальной архитектурой волокон и иметь предварительную форму (форму) в зависимости от требований к продукту и производственного процесса.

  • Ровинги с несколькими и одинарными концами: Ровинги используются в основном в термореактивных компаундах, но могут применяться и в термопластах. Многоконцевые ровницы состоят из множества отдельных прядей или пучков нитей, которые затем нарезаются и случайным образом осаждаются в матрице смолы. В таких процессах, как формование листов (SMC), преформа и напыление, используется многосторонний ровинг. Многоконечные ровницы также могут использоваться в некоторых приложениях для намотки волокон и пултрузии. Односторонний ровинг состоит из множества отдельных нитей, намотанных в одну прядь.Продукт обычно используется в процессах, в которых используется однонаправленное армирование, например, намотка нитей или пултрузия.
  • Маты и вуали: Армирующие маты и вуали из нетканого материала обычно описываются по весу на единицу площади. Например, коврик из рубленых прядей весом 2 унции будет весить 2 унции на квадратный ярд. Тип армирования, дисперсия волокон и количество связующего, которое используется для скрепления мата или вуали, определяют различия между матовыми изделиями. В некоторых процессах, таких как ручная укладка, необходимо, чтобы связующее растворилось.В других процессах, особенно при компрессионном формовании и пултрузии, связующее должно выдерживать гидравлические силы и растворяющее действие матричной смолы во время формования. Следовательно, с точки зрения связующего, производятся две основные категории матов или вуалей, которые известны как растворимые и нерастворимые связующие.
  • Тканые, прошитые, плетеные и трехмерные ткани: Существует множество типов тканей, которые можно использовать для усиления смол в композитах. Многонаправленное армирование производится путем плетения, вязания, сшивания или плетения непрерывных волокон в ткань из крученой и скрученной пряжи.Ткани можно изготавливать с использованием практически любого армирующего волокна. Чаще всего используются ткани из стекловолокна, карбона или арамида. Ткани обладают ориентированной прочностью и высокими усиливающими нагрузками, которые часто встречаются в высокопроизводительных приложениях. Ткани позволяют точно разместить арматуру. Это невозможно сделать с измельченными волокнами или рублеными прядями и возможно только с непрерывными прядями с использованием относительно дорогостоящего оборудования для укладки волокон. Из-за непрерывной природы волокон в большинстве тканей отношение прочности к весу намного выше, чем у вариантов с разрезанным или рубленым волокном.Сшитые ткани позволяют настраивать ориентацию волокон в структуре ткани. Это может быть большим преимуществом при проектировании устойчивости к сдвигу или кручению.
  • Однонаправленное: Однонаправленное армирование включает ленты, жгуты, однонаправленный жгут и ровинг (которые представляют собой совокупности волокон или прядей). Волокна в этой форме все выровнены параллельно в одном направлении и не изогнуты, что обеспечивает высочайшие механические свойства. Композиты, использующие однонаправленные ленты или листы, обладают высокой прочностью в направлении волокна.Однонаправленные листы тонкие, и для большинства структурных приложений требуется несколько слоев. Типичные области применения однонаправленного армирования включают высоконагруженные композитные материалы, такие как компоненты самолетов или гоночные лодки.
  • Препрег: Препрег — это готовый материал, состоящий из армирующей формы и полимерной матрицы. Для изготовления препрега используется пропускание армирующих волокон или форм, таких как ткани, через ванну со смолой. Смола пропитывается (пропитывается) волокном, а затем нагревается, чтобы продвинуть реакцию отверждения до различных стадий 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 конструкции.
  • Размолотые: Размолотые волокна — это рубленые волокна, имеющие очень короткие длины волокон (обычно менее 1/8 дюйма). Эти продукты часто используются в термореактивных замазках, отливках или синтаксических пенах для предотвращения растрескивания затвердевшего состава из-за усадки смолы.

Полимерные композиты Часть 3: Общие армирующие элементы, используемые в композитах

В этом вводном посте будут представлены общие армирующие элементы для композитов. Это послужит «накрытием стола» для будущих дискуссий по препрегам, ламинатам и широкому спектру композитов, армированных волокном. Выбор армирования является решающим фактором при проектировании или выборе композитных материалов, поскольку во многих случаях свойства композитного материала определяются армированием.Армирование обычно неизотропно (то есть имеет направленность), что приводит к свойствам, которые могут отличаться в направлениях X, Y и Z. Например, однонаправленный волокнистый композит может иметь очень высокую прочность в направлении волокон из-за того, что большую часть нагрузки несет волокно, и плохую прочность в поперечном направлении из-за нагрузки, которую несет матрица смолы. Композиты спроектированы таким образом, что большая часть нагрузки воспринимается арматурой, что обеспечивает высокое соотношение прочности к весу.Химическая природа армирования, а также форма армирования являются важными расчетными параметрами композитного материала. В следующих двух разделах будут обсуждаться типы армирования и формы армирования.

Виды подкрепления

  • Стекловолокно
  • Углеродные или графитовые арамидные (кевларовые) волокна
  • Волокна из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ)
  • Экзотические волокна (бор)
  • Наполнители в виде твердых частиц (керамические наполнители (карбонат кальция, коллоидальный диоксид кремния), металлические наполнители)

На Рисунке 1 показана кривая деформации напряжения для некоторых типичных волокон, используемых в композитах.

Рис. 1. Растягивающее напряжение в зависимости от деформации растяжения для различных армирующих материалов, обычно используемых в композитах (1)

Самый распространенный вид композитной арматуры — стекло E. Судя по данным «напряжение-деформация», стекло E имеет самый низкий модуль упругости, но имеет относительно хорошую прочность на разрыв. Е-стекло также является самым недорогим стекловолокном. E-стекло обычно доступно во многих формах (см. Ниже). S-стекло предлагает более высокий модуль упругости и прочность на разрыв, но имеет более высокую стоимость по сравнению с E-стеклом.Переходя к левому краю рисунка 1, можно увидеть, что кевлар 49 имеет более высокий модуль упругости и прочность на разрыв по сравнению со стекловолокном. Углеродные волокна имеют самые высокие модули, а высокопрочные углеродные волокна имеют примерно такую ​​же прочность на разрыв, что и Е-стекло, со значительно более высоким модулем. Обратите внимание, что для высокомодульного углеродного волокна прочность на разрыв уменьшается, поэтому это волокно будет использоваться там, где модуль и жесткость будут более важными критериями проектирования. Таблица 2.1 в ссылке 1 дает хороший обзор свойств материала (модуль упругости, предел прочности, деформация до разрушения, КТР и коэффициент Пуассона) для широкого спектра промышленных армирующих волокон.

Общие формы армирования:

  • Буксиры непрерывные (однонаправленные)
  • Ткани и плетеные рукава (двунаправленные)
  • Непрерывные рубленые волокна (дискретные волокна и волокнистые маты)
  • Твердые наполнители

На следующем рисунке схематически показаны различные формы армирования и их использование в многослойной укладке конечного композита.

Рис. 2. Основные строительные блоки композитов, армированных волокном (1)

После выбора типа волокна (например,грамм. стекло, карбон, кевлар), то в зависимости от области применения подбирается форма. Однонаправленные волокна потенциально могут выдерживать высокие нагрузки при использовании, но обычно их необходимо наносить слоями в стопке для достижения желаемых свойств. Как можно видеть в ламинате в левом нижнем углу рисунка 2, несколько однонаправленных слоев уложены стопкой в ​​точках 0 o , 90 o и 45 o (0, 90, 45,45,45,45,45, 90,0) в симметричной укладке. Преимущество тканых материалов состоит в том, что геометрию переплетения можно адаптировать для придания требуемых свойств в направлениях X и Y.Ткани имеют разные типы переплетения (полотняное / квадратное, саржевое, атласное) и могут иметь разное количество пряжи в направлениях X (основа) и Y (уток / набивка). Например, стеклоткани с атласным переплетением обладают хорошей драпируемостью (для формирования сложных изогнутых форм) и низкой волнистостью. Обжим — это угол между пересекающимися волокнами, и более низкий обжим дает улучшенные механические свойства, поскольку более прямые волокна могут нести более высокие нагрузки.

Композиты, изготовленные с использованием формовочных масс (BMC) и листовых формовочных смесей (SMC), изготавливаются с использованием рубленого стекловолокна.BMC обычно содержат произвольно ориентированные короткие рубленые волокна Е-стекла. Материалы SMC также производятся с использованием хаотично ориентированных рубленых волокон Е-стекла. Как показано в правом нижнем углу рисунка 2, комбинация внешних слоев с однонаправленными волокнами может быть объединена с внутренними слоями, содержащими однонаправленные прерывистые (рубленые) волокна, для обеспечения требуемых механических свойств по заданной цене.

В следующих нескольких статьях мы более подробно рассмотрим матричные смолы, используемые в типичных композитах

Артикул:

1) Армированные волокном композиты, материалы, производство и дизайн, стр.К. Маллик, CRC Press, 2007

Выбор правильного формата армирования для композитов — Coventive Composites

Введение

При выборе правильного армирующего материала для нового композитного компонента может возникнуть соблазн сосредоточиться исключительно на типе волокна (например, стекло, углерод, натуральное волокно и т. Д.). Однако способ расположения армирующих волокон — формат волокна — может иметь, по крайней мере, такое же влияние на конечные свойства компонента, как и выбранный тип волокон.Формат волокна также может определять возможные производственные маршруты. В этом пояснении мы кратко опишем наиболее распространенные форматы волокна и выделим области применения и производственные процессы, в которых они обычно встречаются.

Однонаправленный (UD)

Наиболее эффективное использование волокон — это создание «однонаправленного» композита из непрерывных волокон. В этом случае все волокна ориентированы в одном направлении. В результате получается композит с максимальной прочностью и жесткостью для данного содержания волокон… но только в направлении волокон.Под углом 90 градусов к направлению волокна есть только матрица, удерживающая материал вместе, и поэтому прочность и жесткость в этом направлении будут значительно ниже. Однако, если вам нужна действительно легкая система и вы четко понимаете, где в компоненте требуются прочность и жесткость (например, в результате некоторых предварительных работ по моделированию), тогда UD-армирование может обеспечить оптимальное решение.

Способы производства композитов, в которых используются волокна UD (или жгуты волокон), включают намотку нитей, автоматическое размещение волокон (AFP) и пултрузию.Альтернативно, волокна UD могут быть преобразованы в промежуточные материалы, такие как ленты UD или препреги UD (термореактивные или термопластические), которые затем используются для производства композитных деталей.

Унидрекционная лента из углеродного волокна

Для процессов инфузии (RTM, вакуумная инфузия) или ручной укладки часто используются ткани «псевдо-UD». Эти ткани обычно либо скрепляются тонкой строчкой (производя так называемый «прошитый UD»), либо содержат термопластическое связующее, удерживающее волокна на месте. Также возможно плести материал, в котором гораздо большая доля волокон направлена ​​в одном направлении; создание «смещенного переплетения», которое иногда считается эквивалентом UD.

Короткие и случайные волокна

На противоположном конце шкалы — использование коротких и случайных волокон для создания композитов. Это более низкие характеристики, чем у армированных длинных волокон, но их можно использовать с более широким спектром методов производства. Например, можно соединить короткие волокна в гранулы термопласта, которые затем можно экструдировать или литье под давлением. В этом случае волокна ведут себя больше как наполнитель, хотя и обеспечивают некоторое улучшение свойств материала по сравнению с материалами без наполнителя.

Гранулы и формование

Короткие волокна также могут использоваться в термореактивных смолах, особенно для деталей с более низкими технологиями. Он может быть в форме мата из сухих волокон, состоящего из коротких волокон, скрепленных связующим веществом. Мат из рубленых прядей (CSM) этого типа является обычным армированием, используемым для многих традиционных применений типа «стекловолокно», обычно с полиэфирными смолами.

Короткие волокна также можно комбинировать со смолами для получения формовочных смесей, которые регулярно используются в автомобилях.Хотя свойства этих типов материалов ниже, они по-прежнему интенсивно используются, поскольку их стоимость невысока, и они по-прежнему обеспечивают разумное улучшение свойств по сравнению с аналогами без наполнителя.

Из-за хаотической природы волокон композиты с короткими волокнами обычно имеют в целом одинаковые свойства во всех направлениях.

Ткани

Тканые ткани широко используются в композиционных материалах, потому что они обеспечивают эффективный способ доставки длинных волокон для различных процессов.Тканые материалы состоят из непрерывных нитей основы (или жгутов) с нитями утка (или наполнителя), проложенными сверху и снизу. Они хорошо подходят для широкого спектра процессов, таких как RTM, инфузия, предварительная подготовка, влажная укладка, вытяжка и многое другое. В переплетении можно использовать более одного типа волокна. Например, термопластические волокна можно комбинировать с такими волокнами, как стекло или углерод, для получения гибридов, которые можно использовать для изготовления термопластичных композитов.

Тканый текстиль

В случае тканых материалов часто возникает необходимость сбалансировать стабильность (т.е.е. способность ткани сопротивляться деформации нитей основы и утка и оставаться неповрежденной) с драпируемостью (способность ткани принимать сложные формы). Эти два свойства ткани регулируются стилем переплетения.

Однако даже самые драпируемые ткани с трудом справляются, когда компоненты имеют значительную степень сложности в z-направлении. Для таких деталей, как эта, обычно требуется предпринять дополнительные этапы обработки, чтобы ввести желаемые свойства, такие как склеивание или формование.

Другим, более общим недостатком тканых материалов является изгиб волокон, в результате чего волокна не остаются плоскими, а изгибаются, проходя друг над другом и друг под другом. Этот обжим приводит к ухудшению механических свойств.

Также ознакомьтесь с нашими советами по работе с атласным переплетением.

Сшитые мультиаксиалы

Компромисс между свойствами чистого UD и удобством тканого текстиля — это прошитая многоосная ткань. Эти материалы состоят из нескольких слоев UD с различной ориентацией, сшитых вместе из легкого волокна.Они могут быть двухосными (в двух направлениях), трехосными (в трех направлениях), четырехосными (в четырех направлениях) и т. Д. В отличие от тканых материалов, мультиаксиальные материалы почти всегда очень стабильны и не имеют изгибов, по этой причине их иногда называют «не изогнутыми». обжимная ткань »и могут иметь более высокие характеристики. Драпировка обычно хуже, поэтому она менее подходит для деталей со сложными элементами или узкими углами.

Двухосный текстиль

Эти типы материалов особенно хорошо подходят для процессов RTM или инфузии, так как материалы могут быть доставлены с очень большим поверхностным весом.Препрег возможен в случае двухосных материалов, но многослойная структура может очень затруднить производство трехосных тканей или тканей с более высоким слоем.

Сводка

Литье под давлением Компрессионное формование Экструзия Пултрузия Мокрая укладка Препрег Настой
UD жгуты / пряжа
Ткань UD
Коротковолокнистые наполнители
Связанные короткие волокна (CSM)
Ткани
Сшитые мультиаксиалы
= рекомендуется, = не рекомендуется, = не подходит

Поделиться статьей

Твиттер Facebook LinkedIn Электронная почта


Нашли эту статью полезной? У нас есть полный спектр услуг, чтобы помочь вам…

Ознакомьтесь с полным спектром наших услуг

Об авторе


Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *