Углебетон — что это такое: назначение, преимущества и технология производства и нового материала

Углебетон: инновационный материал для строительства

В мире строительных материалов происходит непрерывный прогресс не меньший, чем, например, в технике. Появляются современные и качественные, универсальные, устойчивые к повреждениям и надежные материалы, постепенно вытесняя с рынка традиционные дерево, кирпич и моноблоки. Один из передовых композитных стройматериалов — углебетон, который по праву называют строительным материалом будущего.

Технология производства

Известен факт, что в производстве отдельных деталей самолетов, автомобилей и катеров используется углеродное волокно толщиной 5-10 мкм, что в несколько раз тоньше человеческого волоса. Характеристики данного материала натолкнули немецких ученых на мысль заменить им металлическую арматуру в бетоне. Изначально остро стоял вопрос о главном риске — высокой стоимости материала, потому что углеродистое волокно удовольствие не из дешевых.

Само волокно получается в результате многократного нагрева полиакрилонитрильных или вискозных волокон в разных средах до стадии обугливания. Итогом этого процесса становится волокно, состоящее из чистого углерода.

Прочность материала превышает тот же показатель стали в 4 раза.

Сама углеткань, которая получается в результате многократных манипуляций с углеволокном, обладает уникальной решетчатой структурой. При создании стройматериала «решетка» покрывается специальным песчаным веществом, которое обеспечивает надежное скрепление с бетонной смесью, либо формируются выступающие ребра.

Так как материал относительно молодой, его производят двумя путями:

  • набором слоев;
  • применением опалубки.

Технология набора слоев представляет собой чередование слоев бетона и углеволокнистого текстиля до тех пор, пока конструкция не достигнет нужной толщины. Второй способ производства подразумевает использование опалубки, в которую помещают нужное количество углеволокна и заливают бетоном.

Обе технологии распространены примерно одинаково. Каждая из них позволяет создать строительный элемент любой формы и любого размера.

Плюсы и минусы

Углебетон — аналог железобетона, обладающий более оптимальными свойствами для применения в строительстве.

Так, достоинства материала:

  • легкость;
  • долговечность;
  • устойчивость к ржавчине и образованию трещин;
  • экономия бетонной смеси;
  • прочность.

Легкость очевидна: железная структура тяжелее углеродной. Это свойство облегчает транспортировку материала и процесс ввода постройки в эксплуатацию.

Второе и третье достоинства вытекают одно из другого. Со временем железо может пострадать от ржавчины. Каким бы качественным ни был материал, если в его составе есть железная арматура, в микротрещины в малом количестве будет попадать воздух и капельки воды. Углебетон не подвержен изменениям под воздействием этих факторов, на нем не образуются трещинки, следовательно, он прослужит дольше. По словам специалистов, если материал изготовлен с соблюдением технологии, постройка из него способна прослужить 55-60 лет.

Для производства текстильного углеродистого материала требуется соединить несколько тысяч, а то и сотен тысяч нитей. Благодаря этому достигается уникальная прочность. Для сравнения: чтобы разорвать углепластиковый стержень толщиной 5 миллиметров, понадобится 2500 кг. С таким же чугунным стержнем расправятся 150 кг.

Само углеродистое волокно обладает небольшой плотностью, а специализированное покрытие, которое требуется для схватывания с бетоном, в разы тоньше защитного слоя в железобетоне.

Чтобы достичь таких показателей, ученые трудились над созданием материала несколько десятилетий.

Пожалуй, единственный недостаток материала — высокая стоимость. Однако, если на одну чашу весов поместить цену углебетона, а на другую его качественные характеристики, то вторая однозначно перевесит. К примеру, сэкономив на материале, придется через некоторое время тратиться на ремонт и реконструкцию, тогда как постройки из бетона с углеволокном долгое время будут сохранять первоначальный вид. В итоге цена стройматериала полностью оправдывает качество.

Читайте также:
Мраморная штукатурка: разновидности, состав, свойства и правила нанесения

Сферы применения

В настоящее время углебетон не применяется повсеместно только из-за дорогой цены. Но все же его используют в укреплении зданий под снос, а также в возведении новых построек. Особенно актуально его применение в «спасении» исторически значимых сооружений.

Ученые из Дрездена рассказали об удивительном строительном эксперименте. Благодаря их усилиям, было возведено необычное здание из углебетона. Высота постройки составила чуть больше 4 метров, а в качестве основы использовали блоки нестандартной, изогнутой формы толщиной 4 см. Эту конструкцию отличали короткие сроки строительства, легкость и простота.

Сейчас наибольшую распространенность материал обрел в Америке и Израиле. По словам изобретателей, недалеко то время, когда углебетон станет популярным во всех странах мира.

Ученые постоянно экспериментируют и открывают новые возможности стройматериала, чтобы изделия, которые из него получают, были неповторимыми. На смену классическим прямоугольным блокам и плитам приходят изогнутые, закругленные и уникальной формы строительные единицы. Этот процесс крайне трудоемкий и требует соблюдения производственных условий. Например, «лепка» изделий осуществляется только в специальной климатической камере, в которой постоянно поддерживается температура воздуха в 20 градусов и 60% влажность.

Профессора уверяют, что из многих уголков мира поступают запросы об укреплении тех или иных исторически важных сооружений. Пока углебетон преимущественно применяется именно в этой сфере. Но по прогнозам уже через 10 лет четверть железобетона в строительстве вытеснит новый строительный материал, основанный на углеродоволокнистом текстиле.

Тенденции к изобретению перспективных композитных материалов — главный показатель прогресса в строительной сфере. Чем больше проходит времени, тем больше ученым в сфере строительства получается удивить. Несмотря на простоту и очевидность конструкции, производство изделий из бетона с углеволокном очень энергозатратный и трудоемкий процесс. Он требует предельной концентрации создателя и точного соблюдения технологии и условий производства. Придет время, когда люди смогут убедиться в очевидном превосходстве углебетона и сделают выбор в его пользу, невзирая на высокую, но оправданную стоимость.

Углебетон – стройматериал будущего?

Углеродное волокно уже давно используется для армирования полимерных композиционных материалов. Теперь в строительство внедряется армированный углеволокном бетон.

Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолетов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, веслах и прочем спортинвентаре.

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал – углебетон. По сути дела, это аналог железобетона – но более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры вместо стальной. Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Инженер-строитель Франк Шладиц (Frank Schladitz) поясняет: “Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из нее мы получаем наш углеволоконный текстиль”.

Читайте также:
Декоративная штукатурка шуба: состав, преимущества и недостатки, инструменты и техника нанесения

Две технологии производства

Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над ее решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. “При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, – говорит Франк Шладиц. – Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них нанесят специальное покрытие”.

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации – от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко. Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: “Одна – это технология набора слоев. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него – еще один слой смеси, на него – снова углеткань, потом опять бетон – и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси”

Легкость, прочность, долговечность

Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры . “Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, – поясняет инженер. – При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем”.

Контекст

Будущее автомобилестроения немыслимо без полимерных композитов

В конструкции гоночных машин полимерные композиционные материалы, армированные углеродным волокном, используются уже давно. Похоже, вскоре они найдут применение и в серийном производстве обычных автомобилей.

Композиты с металлическим покрытием на “кнопках”

У полимерных композиционных материалов, армированных углеволокном, есть масса достоинств, вот только нанести на наих прочное металлическое покрытие до сих пор не удавалось. Теперь немецкие инженеры решили эту задачу.

Оргстекло из кукурузы

Ученые продолжают разрабатывать технологии производства полимеров из возобновляемого сырья. Теперь они предлагают добавлять в оргстекло полимолочную кислоту из кукурузы.

Текстильные обои против землетрясения

Здания, возводимые сегодня в сейсмически активных регионах, строятся с учетом этого фактора. А вот как быть со старыми домами? Немецкие ученые предложили оригинальное решение проблемы.

Читайте также:
Автошпатлевка со стекловолокном: особенности, состав и инструкция по нанесению

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно – высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах (Manfred Curbach) уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

Две сферы применения

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит ученый: “Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна – это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить – и тем самым спасти – несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице. А другая область – это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень легкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого”.

Профессор Курбах получает сегодня немало запросов относительно нового материала, в том числе из США и Израиля, где многие железобетонные строения находятся в плачевном состоянии и нуждаются в ремонте. “Мы исходим из того, что через 10 лет сможем примерно 20 процентов всего железобетона заменить углебетоном, – говорит ученый. – Поначалу это будут, главным образом, плиты и фасадные панели, но когда преимущества нового чудо-материал проявятся в полной мере, его станут применять все шире и все чаще”.

  • Дата 25.03.2014
  • Автор Владимир Фрадкин
  • Ключевые словажелезобетон, углеродное волокно, полимерные композиционные материалы, армированные углеволокном, арматура, бетонная смесь, опалубка, бетономешалка, вязально-прошивные машины, нетканый материал, текстиль
  • Обратная связь: О каких еще научных открытиях и технических разработках вы хотели бы прочитать на нашем сайте?
  • НапечататьНапечатать эту страницу
  • Постоянная ссылка https://p.dw.com/p/1BSTC
Также по теме

Разработчики вакцины BioNTech удостоены престижной немецкой награды в области медицины 21.09.2021

Премия имени Пауля Эрлиха и Людвига Дармштедтера присуждена трем представителям немецкой компании BioNTech “за достижения в разработке мРНК для профилактических и терапевтических целей”.

Илон Маск анонсировал создание робота-гуманоида Tesla Bot 20.08.2021

Андроид сможет выполнять опасную или скучную работу и сильно изменит экономику, сказал Маск. Проект был представлен на организованном Tesla “Дне искусственного интеллекта”.

Сколько нужно антител, чтобы быть надежно защищенным от коронавируса? 07.08.2021

Можно ли после вакцинации не бояться заразиться коронавирусом? Понять это помогает тест на антитела. Проблема в том, что с ними пока что многое неясно. Еще одна проблема – дельта-вариант.

Строительный материал будущего – углебетон

Углеродное волокно уже давно используется для армирования полимерных композиционных материалов. Теперь в строительство внедряется армированный углеволокном бетон.

Углеродное волокно уже давно используется для армирования полимерных композиционных материалов. Теперь в строительство внедряется армированный углеволокном бетон.

Углебетон

Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолетов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, веслах и прочем спортинвентаре.

Читайте также:
Самоочищающаяся штукатурка: новинка на рынке стройматериалов

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал – углебетон. По сути дела, это аналог железобетона – но более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры вместо стальной. Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Инженер-строитель Франк Шладиц (Frank Schladitz) поясняет: “Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из нее мы получаем наш углеволоконный текстиль”.

Две технологии производства углебетона


Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над ее решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. “При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, – говорит Франк Шладиц. – Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них нанесят специальное покрытие”.

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации – от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко. Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: “Одна – это технология набора слоев. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него – еще один слой смеси, на него – снова углеткань, потом опять бетон – и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси”

Легкость, прочность, долговечность

Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры . “Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, – поясняет инженер. – При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем”.

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно – высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах (Manfred Curbach) уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

Сферы применения углебетона

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит ученый: “Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна – это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить – и тем самым спасти – несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице. А другая область – это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень легкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого”.

Читайте также:
Заделка трещин в бетоне: материалы, способы, рекомендации специалистов

Профессор Курбах получает сегодня немало запросов относительно нового материала, в том числе из США и Израиля, где многие железобетонные строения находятся в плачевном состоянии и нуждаются в ремонте. “Мы исходим из того, что через 10 лет сможем примерно 20% всего железобетона заменить углебетоном, – говорит ученый. – Поначалу это будут, главным образом, плиты и фасадные панели, но когда преимущества нового чудо-материал проявятся в полной мере, его станут применять все шире и все чаще”.

Источник: www. concrete-union. ru
Фото: www. beton-cement-ru. ru

Заглядывая в будущее: новый строительный материал – углебетон

Композитные материалы давно не удивляют ни строителей, ни заказчиков. Все знают об их уникальных свойствах, способности намного лучше противостоять агрессивным внешним факторам, чем традиционные материалы. Вместе с тем жизнь не стоит на месте, и каждый год в этой сфере появляются новые разработки.

Об одной из них – углебетоне – стоит рассказать подробно. Об идее его создания, свойствах и перспективах внедрения в строительство.

Углеродное волокно

Углеволокно – материал давно известный и очень востребованный в разных сферах промышленного производства. Но довольно дорогой.

Процесс получения графитовых нитей заключается в многоэтапном нагреве полиакрилонитрильных или вискозных волокон в разных средах до стадии обугливания. В результате чего и появляется материал, состоящий из чистого углерода.

Свойства углеволокна

Толщина углеродной нити всего 5-10 мкм, что тоньше человеческого волоса. Состоит она из выстроенных в кристаллическую решетку цепочек атомов углерода.

  • Для производства волокон, нити соединяются в жгуты, в которых их может быть до 50000.
  • Какие же свойства материала привлекли к нему внимание и позволили использовать при производстве конструкций, работающих в самых сложных условиях эксплуатации?
  • В первую очередь это уникальная прочность на разрыв. Она в четыре раза превышает такой же показатель для лучших марок стали.

Это интересно. Чтобы разорвать стержень из углепластика толщиной 5 мм, потребуется усилие в 2500 кг. Тогда как такой же стержень из чугуна разрушится при 150 кг.

При этом плотность углеволокна в четыре раза ниже, чем у той же стали. Соответственно и весит материал вчетверо меньше.

Где применяется углеволокно

Композитные материалы, в которых в качестве армирующего элемента используется углеволокно, применяются в машино- и самолетостроении, производстве спортивного инвентаря, строительстве.

Нас интересует именно строительство, поэтому остановимся на этой области применения:

  • Здесь углеродное волокно является основой для армирующих лент, полотен и даже композитной арматуры для бетонных конструкций.
  • Ленты и полотна из графитных нитей представляют собой текстильный материал особого плетения, пропитанный смолами;
  • Арматура – это стержни из углеродных волокон, пропитанных затвердевшим полимерным связующим.

Для справки. Чтобы обеспечить надежное сцепление с бетоном, на поверхность стержней наносится песчаное покрытие либо формируются выступающие ребра.

Углеткань обладает очень высокой прочностью, поэтому с её помощью усиливают новые конструкции, или возвращают утраченные характеристики старым.

Читайте также:
Штукатурка Леонардо: характеристики смеси и как сделать декор своими руками

Все это пока имеет мало общего с углебетоном. Но именно особые свойства углеродного волокна и натолкнули немецких ученых на мысль о создании нового материала.

Что такое углебетон

Итак, ученые из дрезденского Института монолитного строительства, решили заменить металлическую арматуру в бетоне углеродистым волокном. Вернее, текстильным материалом, полученным из него путем переплетения с получением особой решетчатой структуры.

В результате они получили материал, буквально по всем параметрам превосходящий все известные сегодня виды бетонов. С намного большей прочностью, и меньшей удельной массой.

Несмотря на кажущуюся простоту изобретения, ученые-химики работали над ним несколько десятилетий, добиваясь, чтобы углеволоконный текстиль надежно сцеплялся с бетонной смесью. Для этого его обрабатывают специальным покрытием, состав которого пока держится в тайне изготовителем.

Технологии изготовления изделий из углебетона

На данный момент разработано два способа производства углебетонных изделий:

  1. Набор слоев. Технология заключается в послойной укладке текстильного полотна на бетон с последующей заливкой. То есть, на слой смеси укладывается текстиль, заливается тонким слоем бетона, и так поочередно до получения требуемой толщины.
  2. Заливка в опалубку. Традиционный способ, при котором в опалубке или форме сначала фиксируется углеволоконная арматура, затем заливается бетонная смесь.

Преимущества материала

При сравнении с железобетоном, углебетон выдает следующие преимущества:

  • Он намного легче, что облегчает и ускоряет строительство;
  • Углебетон прочнее в несколько раз;
  • Он не трескается, а находящаяся внутри арматура не ржавеет, в то время как железобетон со временем начинает разрушаться именно по этой причине.

  • Как следствие двух последних пунктов, углебетон гораздо долговечнее и надежнее аналогов с металлическим армированием.

Единственный минус материала – это его высокая стоимость. Однако если учесть, что конструкции из него получаются исключительно прочными, не требующими в течение многих лет ремонта и реконструкции, то этот минус компенсируется долговечностью эксплуатации.

Возможные сферы применения

К настоящему времени, разработчики уже нашли применение для этого уникального материала. В частности, они использовали его для реконструкции старых зданий исторической ценности в двух городах Германии. Без их помощи эти здания пришлось бы снести.

В будущем же планируется использовать углебетон в новом строительстве. Уже проведен эксперимент по возведению четырехметрового павильона из сложных элементов толщиной 4 сантиметра. Из железобетона такое здание построить невозможно, да и нужной прочностью оно отличаться не будет.

Ученые даже сегодня получают запросы из разных стран мира, в которых множество железобетонных строений нуждаются в срочной реконструкции. Они в свою очередь надеются, что уже через десять лет соотношение углебетона и железобетона, используемого в строительстве, составит 1:4.

Читайте также:
Шпаклевка для паркета: виды, характеристики и технология применения

Углебетон – строительный материал нового поколения

Углеродное волокно издавна применяется для улучшения прочностных характеристик композиционных материалов из полимеров. Армированный углеволокном бетон – новинка строительного рынка.

Углебетон, особенности этого нового вида бетона

Композиционные материалы с добавлением углеродных волокон широко применяются в строительстве. Примером их использования являются конструктивные элементы самолетов и планеров, кузовные комплектующие автотранспорта и катеров. Композиты пригодны для изготовления велосипедных рам, лыж, клюшек и прочего спортивного инвентаря. Сотрудники Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете разработали новую технологию использования этих волокон – в бетонном основании. Таким образом, был создан углебетон. Он является аналогом железобетона, при этом материал получил легкость за счет замены стальной арматуры углеволоконной. Арматура представляет собой углеткань, которая выполнена из углеродных нитей в форме единого нетканого текстильного волокна. Производится она на вязально-прошивной машине. Комплексная нить углеткани состоит из пятидесяти тысяч мельчайших нитей, не превышающих по диаметру человеческий волос.

Углеродное текстильное волокно армирует бетон

Технология изготовления углебетона

Углебетон армируется данным текстильным волокном. На разработку нового материала было потрачено свыше 10 лет. Внешне углеткань напоминает гардинное полотно. В ней имеется такая же решетчатая структура, в которую укладывается бетонный состав. Процедура эта достаточно сложная. Для обеспечения качественной адгезии слоев между бетоном и волокнами укладывают специальное покрытие. Рецептура и технологические моменты данного процесса являются производственной тайной.

С углебетонными изделиями разработчики проводят эксперименты в специальных климатических камерах. Они используют изделия как стандартной геометрической конфигурации, так и материалы сложной формы. В камере поддерживается температура приблизительно 20°С и влажность не выше 60%. Угле-бетонные элементы производят двумя методами: послойным нанесением смеси либо с использованием опалубки.

В первом варианте углеткань и бетонный раствор чередуются послойно до момента формирования изделия требуемой толщины. Во втором случае углеволокна укладывают внутрь опалубки, аккуратно заливая в ячейки материала бетонный раствор.

Характеристики угле-бетона

Углебетон – легкий и достаточно прочный материал. К достоинствам его относят долговечность. Срок службы строительной новинки значительно превышает период эксплуатации железобетона. Это обусловлено тем, что в конструкции углебетона полностью отсутствуют металлические компоненты. В железобетоне металлическая арматура при соприкосновении с водой или влагой начинает ржаветь, и постепенно разрушается.

В процессе изготовления углебетона используется меньшее количество бетонного раствора. Для защиты стальной арматуры железобетонного изделия необходима укладка верхнего слоя бетона толщиной не менее 2 см. А в углебетоне такая необходимость отсутствует, толщину слоя можно уменьшить без ущерба качеству.

Лидирующие позиции железобетон занимает только благодаря низкой стоимости по сравнению с углеродным аналогом. Снижению цен на углебетон препятствуют высокие затраты на изготовление текстильных волокон. При этом выдающиеся эксплуатационные характеристики материала оправдывают затраты на его изготовление.

Применение углебетона

Углебетон успешно используется для укрепления старых строений. Он позволяет произвести реконструкцию зданий, которые из-за ветхости подлежали сносу. Благодаря новому материалу были полностью реконструированы уникальные сооружения в Хемнице и Швайнфурте.

Читайте также:
Можно ли класть плитку на шпаклеванную стену

Углебетон пригоден для возведения новых зданий. Благодаря нему был сконструирован четырехметровый павильон сложной формы. Конструктивные элементы получились очень легкими, филигранными, а толщина их не превысила 4 см. Строительство такого сооружения из железобетона выполнить технически сложно и экономически невыгодно, на это требуется большее количество времени и ресурсов. Он не позволяет повторить изогнутую филигранную форму плит павильона в полной мере, при этом вес строения увеличится многократно.

Углебетон – стройматериал будущего?

Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолетов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, веслах и прочем спортинвентаре.

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал – углебетон. По сути дела, это аналог железобетона – но более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры вместо стальной. Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Инженер-строитель Франк Шладиц (Frank Schladitz) поясняет: “Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из нее мы получаем наш углеволоконный текстиль”.

Две технологии производства

Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над ее решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. “При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, – говорит Франк Шладиц. – Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них нанесят специальное покрытие”.

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации – от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко. Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: “Одна – это технология набора слоев. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него – еще один слой смеси, на него – снова углеткань, потом опять бетон – и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси”.

Легкость, прочность, долговечность

Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры . “Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, – поясняет инженер. – При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем”.

Читайте также:
Как сделать деревья и цветы на стене из шпаклевки

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно – высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах (Manfred Curbach) уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

Две сферы применения

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит ученый: “Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна – это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить – и тем самым спасти – несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице. А другая область – это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень легкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого”.

Профессор Курбах получает сегодня немало запросов относительно нового материала, в том числе из США и Израиля, где многие железобетонные строения находятся в плачевном состоянии и нуждаются в ремонте. “Мы исходим из того, что через 10 лет сможем примерно 20 процентов всего железобетона заменить углебетоном, – говорит ученый. – Поначалу это будут, главным образом, плиты и фасадные панели, но когда преимущества нового чудо-материал проявятся в полной мере, его станут применять все шире и все чаще”.

Углебетон – стройматериал будущего?

Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолетов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, веслах и прочем спортинвентаре.

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал – углебетон. По сути дела, это аналог железобетона – но более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры вместо стальной. Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Инженер-строитель Франк Шладиц (Frank Schladitz) поясняет: “Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из нее мы получаем наш углеволоконный текстиль”.

Две технологии производства

Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над ее решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. “При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, – говорит Франк Шладиц. – Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них нанесят специальное покрытие”.

Читайте также:
Глинобитный дом — технология строительства своими руками

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации – от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко. Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: “Одна – это технология набора слоев. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него – еще один слой смеси, на него – снова углеткань, потом опять бетон – и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси”

Легкость, прочность, долговечность

Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры . “Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, – поясняет инженер. – При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем”.

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно – высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах (Manfred Curbach) уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

Две сферы применения

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит ученый: “Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна – это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить – и тем самым спасти – несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице. А другая область – это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень легкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого”.

Профессор Курбах получает сегодня немало запросов относительно нового материала, в том числе из США и Израиля, где многие железобетонные строения находятся в плачевном состоянии и нуждаются в ремонте. “Мы исходим из того, что через 10 лет сможем примерно 20 процентов всего железобетона заменить углебетоном, – говорит ученый. – Поначалу это будут, главным образом, плиты и фасадные панели, но когда преимущества нового чудо-материал проявятся в полной мере, его станут применять все шире и все чаще”.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: