Углебетон – строительный материал будущего

Углебетон – строительный материал будущего

    • 1. История создания углебетона
    • 2. Технологии изготовления углебетоннных изделий
    • 3. Основные преимущества и недостатки углебетона
    • 4. Сферы применения углебетона

Строительная отрасль не стоит на месте. С каждым годом в строительстве появляются новые материалы, оборудования или технологии. На сегодняшний день известно уже сотни, а то и тысячи строительных материалов разной структуры, типа и метода использования.

Не так давно инженеры-строители создали новый стройматериал под названием углебетон.

1. История создания углебетона

Стоит узнать вкратце, как возникла идея создания нового стройматериала.

Над созданием нового материала трудились немецкие инженеры-строители. Изначально инженеры рассматривали детали самолетов, кузовов автомобилей и катеров, в которых присутствуют композиционные материалы, которые армированы углеродным волокном. После чего у немецких изобретателей возникла мысль применить в бетоне углеродное волокно в замен классической металлической арматуре.

Такое изобретение привело к появлению современного стройматериала, которое получило название углебетон. Если углубиться в саму структуру материала, то роль арматуры, которая ранее выглядела, как отдельная нить, заменили на текстильный материал, который состоит из тысячи нитей, которые на вязально-прошивных машинах изготавливают из углеволоконного текстиля.

Для создания углебетона понадобилось несколько десятков лет. Хотя на первый взгляд – это просто и примитивно. Некоторые изобретатели утверждают, что углебетон – это простой заменитель железобетона, где используются стальные нити.

Главной тайной создателей углебетона является секретное покрытие, которое наносится на бетонную смесь. На данный момент аналогов этого строительного материала пока не изобрели.

2. Технологии изготовления углебетоннных изделий

Существует две технологии создания изделий из углебетона.

Первая технология состоит в наборе слоев. Чтобы получить необходимую толщину изделия углеволокнистое текстильное полотно укладывается слоями в бетон. Но самое главное нужно соблюдать последовательность укладки слоев, как в торте, сначала на смесь наноситься полотно, потом бетон, потом снова полотно и так до необходимой толщины изделия.

Второй технологией изделий из углебетона является размещении углеволоконной арматуры в опалубку с последующей заливкой бетоном.

Стоит сказать о том, что обе технологии являются уникальными по своему способу создания. Так как с помощью такой современной методики можно получить фантастические формы создаваемых структур.

3. Основные преимущества и недостатки углебетона

Современный материал углебетон имеет огромное количество положительных характеристик. В первую очередь стоит сказать о легкости, но при этом высокой прочности этого стройматериала.

Так же эксперты утверждают, что углебетон намного долговечнее своего конкурента, железобетона. Так как железобетон может покрываться трещинами на арматуре, что приводит к коррозии материала.

Углебетон не ржавеет, что значительно может увеличить популярность этого материала в строительстве.

Хотя углебетон имеет огромный ряд преимуществ перед другими стройматериалами, но и недоставки в нем тоже есть. Основным недостатком является высокая стоимость на такой строительный материал. Высокая цена обусловлена большой стоимостью на углеродные волокна. Хотя создатели уверены, что популярность углебетона будет достаточно высока. Так как преимуществ намного больше.

4. Сферы применения углебетона

Сразу стоит отметить, что этот новый современный строительный материал уже применяется. Основное направление – это укрепление зданий, которые подлежат сносу или постройка новых домов и многоэтажек.

На сегодняшний день в мире уже создан павильон непосредственно только из углебетона, причем необычной изогнутой формы. Высота этого строения около 4 метров. Детали из углебетона, которые использовались для современного и необычного павильона имеют толщину 4 сантиметра.

Созданная конструкция, получилось очень легкой и воздушной. На данный момент аналогов такого павильона нет в мире. Если представить точно такую конструкцию, только из железобетона, то масса его будет в десятки раз больше. Причем процесс работы будет намного труднее и дольше.

Читайте также:
Устройство посудомоечной машины (Bosch, Ariston, Electrolux и др )

Необходимо сказать о том, что идея создания этого павильона принадлежит сотрудникам Дрезденского университета. С каждым днем популярность и востребование углебетона растет. Наверняка скоро железобетон утратит свои позиции из-за недостатков составляющих и недолговечности.

Наиболее высоко ценят углебетон американские и израильтянские заказчики. Так как многие здания в этих странах находятся на грани разрушения, а с помощью углебетона появилась возможность их спасти, особенно если они имеют историческую ценность.

Ученые уверены в том, что спустя 10-20 лет углебетон станет самым ценным стройматериалом, даже, несмотря на высокую стоимость. Так как цена оправдана благодаря высокому качеству и долговечности конструкций созданных из углебетона.

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”.

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.

Читайте также:
Чем разбавить штрих корректор

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.

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

За бортом англоязычных публикаций: какие знания теряет мировая наука 21.10.2021

Важные научные открытия остаются незамеченными, если они не опубликованы на английском. А со смертью малых языков умирает и многолетний медицинский опыт коренных народов.

Где в Германии можно увидеть будущее 30.09.2021

Как изменится наша жизнь в последующие годы? На чем мы будем ездить? Как будут выглядеть наши города? Реально ли создание сверхчеловека? И есть ли предел техническому прогрессу? Ответы – в Музее будущего в Нюрнберге.

Музей будущего в Нюрнберге и его экспонаты 29.09.2021

Как мы будем жить через 10, 20 или 50 лет? Как будут развиваться технологии? И какими проблемами это чревато для человечества? Новый Музей будущего в Нюрнберге приглашает заглянуть во вчерашний и завтрашний день.

Новый строительный материал углебетон: бетон, армированный углеволокном

Современные композитные материалы — новинка последних лет на строительном рынке. Сейчас они все чаще внедряются в производство, шире используются для ремонта и застройки. Большинство из них имеет массу преимуществ перед обычными материалами: композиты дольше служат и лучше противостоят действию агрессивных факторов. Примером служит углебетон — плиты, в которых обычная арматура заменена углеродистым волокном.

Что такое углебетон

Изначально идея армирования бетона углеродным волокном пришла в голову ученым из Института монолитного строительства (г. Дрезден). Раньше изготовление композитов на основе углеволокна уже практиковалось: из таких материалов давно делают различные детали самолетов, планеров, автомобилей, катеров и даже велосипедов. Тем не менее, замена металлической арматуры на углеродистое волокно в составе бетона с получением абсолютно нового материала стала новацией на строительном рынке.

Читайте также:
Уход за драценой в домашних условиях – гид с 20 фото и пошаговыми инструкциями

Усиление железобетонных конструкций углеволокном

Углебетон — это более «продвинутая» разновидность железобетона. В него встроены углеродные нити, сплетенные в углеткань — тонкое полотно, которое производится на вязально-прошивных установках. Каждая нить углеткани в отдельности тоньше человеческого волоса (ее толщина — 5-10 мкм). Около 50 тысяч таких нитей формируют своеобразный «канат», и он становится основой «текстиля».

Свойства нового материала

Углеродная нить состоит из атомов углерода, выстроившихся в кристаллическую решетку. Особая структура придает волокнам уникальную прочность на разрыв, которая в 4 раза выше, чем у стали. Интересно, что плотность углеволокна при этом во столько же раз ниже, чем плотность стали, поэтому оно является более легким.

После объединения бетона и углеволокна получается композит, по техническим параметрам превосходящий все марки и виды стандартного бетона. Он меньше весит, но намного прочнее. Материал может похвастаться долговечностью. Он не страдает от коррозии, ведь в нем нет металлических элементов. Благодаря отсутствию ржавления бетон не надо покрывать толстым защитным слоем — достаточно минимальной обработки.

Способы изготовления

Изделия из углебетона сейчас производят двумя основными способами:

  1. Способ первый — набор слоев. Текстильное полотно укладывается слоями и заливается бетонной массой. Таким образом, тонкие прослойки бетона чередуют с пластами углеволокна, пока не получится плита нужной толщины.
  2. Способ второй — заливка в опалубку. Вначале в форму укладывается лист углеродного волокна, потом он заливается жидким бетоном.

Послойная укладка ткани из углеволокна

Казалось бы, технология производства нового бетона довольно проста. На деле углеродный текстиль имеет решетчатую структуру и плохо крепится к бетону. Для улучшения схватывания материалов между собой на углеткань наносят особое покрытие, усиливающее адгезию. С рецептурой последнего проводятся многочисленные эксперименты, и она постоянно меняется, совершенствуется. Благодаря поиску новых компонентов стало возможным производить различные изделия из углебетона — плиты, цилиндры, предметы сложной, замысловатой формы.

Внешнее армирование углеволокном к содержанию ↑

Преимущества и недостатки

У нового стройматериала есть огромное число достоинств, которые, несомненно, вскоре выведут его в лидеры рынка:

  • малый вес — углеродная структура на порядок легче металлической;
  • простота транспортировки на место стройки, ускорение введения объектов в эксплуатацию;
  • отсутствие ржавления — конструкции не содержат металла, не боятся влаги и воздуха даже при их попадании через микротрещинки;
  • стойкость к вибрационным, ударным нагрузкам, действию физических и механических факторов;
  • долговечность — срок службы плит не менее 60 лет;
  • уникальная прочность — для разрыва углепластикового стержня нужна нагрузка свыше 2500 кг.

Минус у такого стройматериала только один. Пока его себестоимость довольно велика, поэтому затраты на постройку будут существенными. Этот недостаток нивелируется тем фактом, что ремонт и реставрация таким объектам не требуются в течение многих десятилетий.

Сферы применения

Углебетон идеально подходит для укрепления и восстановления старых зданий, в том числе — исторических. Он дает шанс на вторую жизнь даже тем постройкам, что планировалось сносить, например, сильно изношенным конструкциям. Также с помощью углебетона можно строить новые сооружения — дома, павильоны, общественные здания. Толщина конструкций будет небольшой, поэтому они смотрятся легко, изящно и очень красиво.

В будущем из нового стройматериала в виде плит и фасадных панелей планируется делать не менее четверти всех построек. Ученые уже получают массу запросов из разных стран мира на производство углебетона — материала будущего.

Читайте также:
Труба ПВХ под клеевое соединение: виды, какие лучше, как выбрать и правильно смонтировать

Углебетон. Состав и применение. Свойства и особенности

Углебетон – современный композитный вид бетона, в качестве армирующего компонента в котором используется углеволокно. За счет этого материал не боится коррозии, обладает меньшей массой, чем железобетон, и при этом в разы него прочнее. Данный композит встречается пока редко в силу своей дороговизны, так как не существует дешевой технологии производства углеродного волокна.

Что такое углебетон

Композитный бетон схожий с железобетоном, однако в качестве армирующего компонента в нем применяется не стальная арматура, а углеродное волокно. В бетонную массу закладывается углеткань, состоящая из нитей, сплетенных из волокон. Толщина последних всего 5-10 мкм. То есть, они тоньше человеческого волоса. При этом нить очень прочная, а переплетаясь в полотно, формирует очень прочный на разрыв материал.

Хотя углеродное волокно давно известный материал, который применяют при создании композитных конструкций, его использование совместно с бетоном изначально было невозможным. Легкие волокна попросту всплывали. Они вытеснялись водой в бетоне вверх. В углебетоне это решается покрытием волокна специальным составом, увеличивающим к нему адгезию.

Кроме этого в качестве армирующих вставок в бетоне используется полотно, сделанное из волокон. Это и отличает данный материал, к примеру, от фибробетона. У последнего армирующим компонентом выступают тонкие короткие волокна. В случае с углебетоном это исключается, так как их невозможно равномерно распределить по всей толще бетона. Укладывать же готовое связанное полотно из волокон в бетон проще.

Свойства

Углебетон это новый строительный материал, который не имеет практических наглядных доказательств своего превосходства над прочими видами бетона. Однако у него имеются достоинства. Уже сейчас можно оценить доказанные практическими испытаниями качества.

Основные достоинства:
  • Долговечность.
  • Прочность.
  • Малая масса.
  • Упрощенная транспортировка.
  • Устойчивость к образованию трещин.

Теоретически срок эксплуатации углебетона может составлять больше сотни лет, но на практике это пока не доказано. Однако он однозначно прослужит больше, чем железобетон. В нем отсутствует металлическая арматура, подверженная коррозии. В нем просто нечему ржаветь. За счет этого материал действительно прослужит долго. Пока производители заявляют срок эксплуатации изделий из углебетона в 60 лет. Безусловно, это заниженный показатель, так как потенциал материала куда больше. Его реальную долговечность покажет только время. Сам бетон и углеродное волокно разрушаются очень долго. При этом они химически нейтральные между собой. Для углеволокна щелочная среда не опасна.

Углебетон обладает выдающейся прочностью, так как в нем используется армирование из давно известного прочного углеволокна. Оно в 4 раза прочнее, чем сталь. То есть, даже без точных расчетов можно сказать, что слой углебетона толщиной 5 см будет равен по прочности 20 см железобетона. Это в свою очередь дает выигрыш и в массе в 4 раза. Конструкции, сделанные с его применением, гораздо легче, они выглядят менее массивными. Это очень перспективный материал, который позволит делать тонкие и прочные плиты, к примеру, для облицовочных работ.

Реально оценить прочность углебетона, можно сравнивая свойства на разрыв углеволокна и стали или чугуна. Так, одна нить из углеволокна сечением 5 мм выдерживает нагрузку на разрыв до 2,5 тонны. Можно себе представить, какое усилие нужно приложить, чтобы разорвать широкое полотно из этих нитей, вложенное в бетон. Для сравнения, прут чугуна такого же сечения разорвется уже при усилии в 170 кг. Они просто несравнимы между собой. Углеволокно стоит намного классов выше по прочности.

Так как изделия из углебетона можно делать тоньше и легче, чем при использовании железобетона, то это существенно упрощает их транспортировку. Перевозка углебетонных конструкций может выполняться более легкими грузовиками и манипуляторами, а к погрузочным работам можно привлекать небольшие подъемные краны.

Читайте также:
Турбированная газовая колонка без дымохода

Углебетон имеет самую высокую устойчивость к растрескиванию. Его армирующие включения исключают прогиб под нагрузкой, и соответственно повреждения в виде трещин. Это качество теоретически позволяет применять композитный бетон для строительства фундаментов, однако это на данный момент развития технологий экономически необоснованно. Стоимость такого фундамента будет слишком высокой. Однако есть еще масса бетонных изделий, подверженных растрескиванию из-за нагрузки на излом, для которых удорожание производства будет оправданным.

Изготовление углебетона

Технология изготовления углебетона на первый взгляд простая, но имеются некоторые технические трудности. Если рассматривать ее поверхностно, то процесс формирования заключается в наборе слоев. Полотно углеродного волокна укладывается слоями, между которыми заливается бетон. Процесс не быстрый и кропотливый, требующий внимательности и соблюдения временных интервалов, чтобы бетон в одних слоях не начал схватываться. В противном случае адгезия между ними будет уменьшена, что в конечном итоге скажется на потере прочности всей конструкцией.

Вся трудность заключается в том, что полотно углеродного волокна имеет мелкую ячеистую структуру, поэтому в ячейки его нитей плохо затекает бетон. В конечном счете, это сопровождается трудностями в достижении необходимой адгезии между слоями. Проблема и в том, что сам бетон прилипает к углеволокну плохо. Для решения этой проблемы применяются специальные грунтовочные составы, которыми покрываются армирующие слоя углеродного волокна. Это увеличивает адгезию бетона к нему. Такие составы постоянно совершенствуются, так что материал становится все лучше и прочнее. В любом случае они действуют уже достаточно эффективно, так что расслоение композитного бетона исключается.

Применение углебетона

Так как углебетон это новый инновационный материал, то и применяется он пока очень редко. Это связано с его высокой стоимостью, так как дешевой технологии по производству углеродного полотна пока не существует. Однако материал востребованный. Существует немало случаев, когда требуется тонкий и очень прочный слой бетона. Достигнуть такого баланса любым другим армирующим компонентом невозможно.

Области использования углебетона следующие:
  • Изготовление конструкций полной заводской готовности на производстве.
  • Реконструкция старых зданий.
  • Строительство новых объектов.

Применение углебетона для изготовления готовых изделий пока не развито. Лишь некоторые европейские строительные бренды делают из него колонны, отделочные панели, плиты перекрытия, и лишь для внутреннего рынка. В целом же гибкость углеродного волокна позволяет его применять для заливки бетонных изделий различной, даже самой сложной формы. Так что в этом направлении он будет однозначно востребован.

В основном углебетон применяется именно для реставрации старых исторических зданий. Это позволяет получать тонкие легкие конструкции, которые укрепляют старинные несущие стены, колонны. Это достаточно сложная технология, однако она дает более надежный результат, чем прочие решения, применяемые ранее. Процесс сильно напоминает оштукатуривание с закладкой стеклопластиковой сетки. Только в этом случае используется углеродное полотно. Для его фиксации на вертикальных поверхностях применяется специальный состав, дающий высокую адгезию. Поверх него накладывается бетон.

Углебетон также применяется при строительстве новых зданий. Его могут использовать для получения тонкого легкого перекрытия, колонн, различный несущих декоративных элементов. Конструкции с ним выглядят легкими, тонкими. Это создает впечатление, что они попросту не могут держать вес, который на них нагружен. Такой подход очень выгодно подчеркивает архитектурную ценность подобных строений. Обычно углеродное полотно закладывают в опалубку, предварительно оно промазывается специальным составом для лучшей адгезии, и только после этого заливается бетоном. Процесс более продолжительный, чем при работе с металлической арматурой, но результат получается намного более качественный и прочный.

Выгодно ли использование углебетона

Так как углебетон это новый материал, технология производства компонентов, для которого пока не налажена широко, то его применение сопровождается большими затратами. Дело в том, что само углеродное волокно дорогое. Для рядового застройщика это пока неинтересный материал, так как использование железобетона будет дешевле.

Читайте также:
Столешница из природного камня

Применять композитный бетон уместно пока только при необходимости решения конкретных сложных архитектурных задач. Если же к строению не выставляются особые требования, то и пользоваться углебетоном пока нет смысла. Строительные эксперты считают, что до момента, когда новый материал начнет конкурировать с железобетоном, пройдет не менее 10 лет. Именно столько нужно, чтобы разработать способы получения углеродного волокна с низкой себестоимостью. Это позволит существенно понизить потребление металла в строительстве. Пока же рядовому застройщику, даже при строительстве многоквартирных домов высотой в десятки этажей, проще применять стальную арматуру. В противном случае цена на 1 м² площади в таком строении будет выше.

Углебетон – строительный материал будущего

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.

Читайте также:
Тумба под умывальник

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.

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.

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.

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.

Читайте также:
Стеклянные потолки: разновидности и тонкости выбора

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”.

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

Увлажнитель, мойка и очиститель воздуха: в чем разница и что выбрать?

Увлажнитель воздуха

У этого прибора одна основная задача — повышать относительную влажность воздуха. Конечно, устройство может обладать разными опциями, например, подсветкой, ионизтором, аромадиффузором и другими, но они никак не влияют на его главную функцию.


Ультразвуковой увлажнитель воздуха Beurer LB 37

Увлажнитель — практически необходимый прибор во время отопительного сезона, когда радиаторы центрального отопления или обогреватели нещадно сушат воздух. Относительная влажность 40-60% поможет в профилактике ОРВИ за счет увлажнения слизистых оболочек. Также при воздухе с нормальной влажностью гораздо комфортнее спать — проверено нашей редакцией.

Увлажнитель работает, распыляя либо испаряя воду. Принцип зависит от его типа: ультразвуковой, паровой или традиционный. Какую модель выбрать, мы рассказывали в отдельном материале, поэтому просто кратко опишем особенности разных видов.

Ультразвуковой увлажнитель разбивает воду на мельчайшие частицы при помощи вибрирующей на частоте ультразвука мембраны — отсюда и его название. Частицы смешиваются с воздухом, тем самым повышая его относительную влажность. Это самые популярные и тихие приборы, но воду в них нужно заливать очищенную, а то и дистиллированную, чтобы избежать налета на мебели. А еще, если в доме есть аллергики, устройство придется чуть ли не ежедневно мыть изнутри.


Принцип работы ультразвукового увлажнителя зображение: Ballu)

Традиционный увлажнитель работает по принципу холодного испарения: воздух прогоняется вентилятором через влажный фильтр или картридж и поступает обратно в помещение. Преимущество такого устройства заключается в том, что воздух дополнительно очищается от пыли. А недостаток – что фильтры нужно часто мыть или менять раз в три месяца. К тому же за счет вентилятора увлажнитель работает на громкости около 50 дБ, что сравнимо с негромким разговором двух людей. А если воздух в комнате очень сухой, прибор не сможет быстро увлажнить его, в отличие ультразвуковых моделей. Зато воду в традиционный увлажнитель можно заливать любую.


Принцип работы традиционного увлажнителя зображение: Boneco)

Паровой увлажнитель повышает влажность воздуха за счет горячего пара — вода в нем кипятится, нагреваясь с помощью электродов. Из-за своего принципа действия это самый эффективный и производительный тип, но не безопасный. Конечно, пар выходит стерильно чистым, соли тоже оседают внутри прибора, но об струю горячего воздуха легко обжечься, причем сильно. Также такой прибор придется иногда чистить от накипи и не ставить его рядом с предметами, которые могут пострадать от пара. Работает устройство не особенно тихо, зато быстро поднимает влажность в помещении до комфортного уровня.

Читайте также:
Фото интерьера прихожей в хрущевке: идеи для оформления

Принцип работы парового увлажнителя зображение: Boneco)

Теперь общие рекомендации. В целом, чем больше объем бака увлажнителя, тем реже придется заливать в него воду. Также при выборе нужно смотреть на производительность и отталкиваться от площади помещения, где он будет работать.

Что касается вспомогательных функций, то выбор исключительно за покупателем — можно найти устройства с аромакапсулой, дополнительными фильтрами, гигрометром и даже ионизацией воздуха. Но все это — «платные» опции, которые далеко не всем нужны.

Паровой увлажнитель воздуха Boneco S450

А для аллергиков лучшим выбором будет либо комбинация из увлажнителя и очистителя воздуха, либо мойка — о них мы расскажем ниже. Дело в том, что при заболеваниях органов дыхания или аллергии требуется максимально освободить воздух от вредных компонентов, и увлажнитель тут не помощник. Разве что традиционный может отчасти выручить, но тогда лучше все-таки купить мойку.

Мойка воздуха

Мойка воздуха — тот же традиционный увлажнитель, но «на максималках». Она увлажняет и параллельно очищает воздух от пыли и некоторых аллергенов, прогоняя его через водяной фильтр. Только в увлажнителе на влажные фильтры налипает грязь и их нужно менять, а здесь барабан с пластиковыми дисками либо губкой частично погружен в воду и постоянно вращается. Обратно в помещение поступает очищенный и увлажненный воздух, а вся пыль из него «смывается» в резервуар с водой. Жидкость в мойку можно заливать хоть из под крана, а после ее работы на мебели не будет белого налета.

Принцип работы мойки воздуха зображение: Venta)

Хорошая новость — расходников у мойки нет, если только она не дополнена НЕРА-фильтрами для тонкой очистки (тогда их придется менять). А основной водяной фильтр – барабан с дисками – легко помыть под проточной водой.

Мойка воздуха Venta LW15

Так как мойка работает по принципу естественного увлажнения, она тоже поддерживает в помещении оптимальный уровень влажности для конкретной температуры. То есть развести плесень и устроить в комнате «Таиланд» в любом случае не выйдет.

И да, фильтры устройства справятся с пылью, шерстью, тополиным пухом и другими крупными загрязнениями. Но вот против газов и мелких аллергенов наподобие пыльцы она бессильна, опять же, если речь не идет о моделях с дополнительными НЕРА-фильтрами.

Мойка воздуха Polaris PAW 4204Di с верхним заливом воды и встроенным ионизатором

Как выбрать хорошую мойку воздуха? Если говорить о производительности, то чем она выше, тем быстрее будет увлажнен воздух в помещении. Максимальная мощность обычно находится на уровне 500 мл/час. Также обратите внимание на модели с верхним заливом – они удобнее, чем с классической конструкцией. Дополнительные опции наподобие ароматизации, ночного режима, встроенного гигрометра для определения влажности — на ваше усмотрение. Кстати, у мойки воздуха может быть и функция ионизации — она помогает лучше справляться с пылью, т.к. заряженные частицы быстрее оседают на поверхностях водяного фильтра.

Также помните, что прибор все равно нуждается в уходе: понадобится мыть бак минимум раз в неделю, промывать увлажняющие элементы и даже лопасти вентилятора. Детали некоторых моделей можно мыть в посудомоечной машине, что также очень удобно и выгодно отличает мойку от увлажнителя.

Читайте также:
Электрический котел бьет током через воду

Очиститель воздуха

Очиститель воздуха по определению не умеет его увлажнять, зато справляется с очисткой лучше мойки или увлажнителя. Для людей с высокой чувствительностью важно, чтобы воздух был свободен от самых мелких частиц, а на это способны только фильтры тонкой очистки, которыми оснащаются эти приборы.

Принцип работы очистителя воздуха зображение: Boneco)

При выборе очистителя нужно обращать внимание на количество фильтров: чем их больше, тем лучше прибор справится со своей задачей. В зависимости от числа фильтров обозначается число ступеней очистки в характеристиках модели.

Некоторые модели даже имеют специальные датчики, следящие за чистотой воздуха, и сами подключают нужные фильтры по мере необходимости — это может быть очень удобно.

Очиститель воздуха Philips AC2887 имеет фильтр предварительной очистки, угольный и НЕРА-фильтр

Итак, в очистителе могут быть установлены:

● Предварительный фильтр для грубой первичной очистки воздуха от пыли, чтобы задерживать крупные частицы.

● Угольный фильтр для улавливания некоторых летучих газов и испарений (обычно такие есть в кухонных вытяжках) — он спасает при загазованном воздухе, например, в квартирах рядом с дорогой. Однако его надо менять примерно раз в полгода.

● Электростатический фильтр насыщает воздух положительно заряженными ионами, которые притягиваются к самым мелким твердым частицам пыли и копоти и вместе с ними присоединяются к отрицательно заряженным пластинам. Эти фильтры моются раз в неделю и нужны для астматиков и аллергиков.

HEPA-фильтр с гофрированной текстурой больше известен по пылесосам — в зависимости от класса он улавливает разное количество частиц больше 0,3 микрон (пыльцу растений, споры плесени и другие аллергены) и его нужно периодически менять.

● Фотокаталитический фильтр считается самым продвинутым за счет эффективности при удалении запахов, токсинов, бактерий и вирусов – он воздействует на аллергены и другие частицы ультрафиолетом. Однако в домашних устройствах применяются слабые фильтры и получить буквально стерильное пространство с помочью очистителя не выйдет.

При выборе очистителя важно смотреть не только на набор фильтров, но и на размер помещения, которое он может обслуживать. Для этого нужно либо ориентироваться на площадь, которую указывает производитель, либо рассчитывать воздухообмен. Во втором случае сначала понадобится рассчитать объем воздуха в вашей комнате и искать очиститель со схожим показателем производительности.

Климатический комплекс Panasonic F-VXR50R

Если вы не хотите загромождать квартиру и покупать одновременно очиститель и увлажнитель воздуха, то присмотритесь к так называемым климатическим комплексам (станциям) — по сути, это комбинация увлажнителя и очистителя. Они оснащаются и фильтрами, и баком для воды. Хотя чаще всего за стоимость подобного комплекса можно купить пару-тройку простых увлажнителей и очиститель «на сдачу».

Что купить: увлажнитель, мойку или очиститель?

Итак, если у вас нет претензий к чистоте воздуха и нужно просто его увлажнять — возьмите увлажнитель. Если он будет работать ночью или при очень сухом воздухе, то лучший вариант — ультразвуковой.

Если хотите, чтобы воздух не только увлажнялся, но и очищался от пыли и частиц шерсти, особенно когда с вами живут домашние животные, то выручит мойка. Хотя при аллергии, заболеваниях органов дыхания или просто в загазованном районе она не очень спасет — здесь уже выигрывает очиститель воздуха с многоступенчатой системой очистки. Его можно либо дополнить увлажнителем, либо сразу выбрать климатическую станцию, которая совмещает в себе обе функции.

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: :???: :?: :!: