Общие сведения о композиционных материалах, их основные характеристики преимущества и недостатки. Состав и строение композита. Оценка матрицы и упрочнителя в формировании свойств композита. Полимеры и алюминиевые композитные панели в строительстве.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.04.2016 |
| Размер файла | 593,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Источник: revolution.allbest.ru
Композитные строительные материалы
Современное строительство уже невозможно без композиционных материалов. Этот материал изготовляется из 2-х основных элементов : базальтовых, углеродных или стеклянных нитей связанных высокопрочным полимерным компаундом (эпоксидная смола) в режиме термической полимеризации. Таким образом получается новый материал существенно превосходящий по всем параметрам традиционный метал. Изготовленные из этого материала арматура, строительная и дорожная сетка, гибкие связи, профиль прочнее, легче ,долговечнее и дешевле чем металлические.
Завод композитных материалов — Первая композитная компания — наша производственная сила!
Композитная арматура
Композитная базальтовая сетка
Гибкие связи композитные
Фиксаторы арматуры
Сфера применения композитов и объемы постоянно растут, вытесняя использование традиционных строительных материалов из метала , таких как арматура, кладочная армирующая сетка, гибкие связи, профиль
Что же такое композитный материал?
К композитным, можно отнести материалы, изготовленные из нескольких компонентов (натуральных или искусственных) отличающихся по своим свойствам, при соединении которых вместе получается синергетический эффект. В результате такие материалы превосходят обычные по нескольким параметрам: прочность, долговечность, устойчивость к агрессивным средам, вес, теплопроводность и стоимость.
Используя композитные материалы при строительстве, Вы всегда будете в выигрыше!
Строительство современных зданий и сооружений предполагает использование наиболее эффективных материалов, поэтому композиты на основе стеклопластикового , базальтопластикового и углепластикового волокна становятся все более востребованными. Этому есть ряд причин:
Композитные материалы (Что это такое?)
- — Высокая прочность изделий из композитов, не уступающая, а по ряду параметров превосходящая аналогичные металлические. Композитные изделия обладают высокой прочностью и на разрыв, и на сжатие, и на срез, и на скручивание.
- — При одинаковой прочности изделия из композитных материалов в несколько раз легче (при сравнении с металлическими). Это существенно сокращает транспортные расходы, уменьшает трудоемкость монтажа и нагрузку на фундамент строений.
- — Композитные материалы одинаково хорошо служат как внутри помещения, так и на открытом воздухе. Ни прямые солнечные лучи, ни атмосферные осадки, ни резкие перепады температур не сказываются негативно на современных конструкциях из композитов. Следовательно, композитные балки можно использовать и для возведения конструкций, открытых для внешней среды без специальной обработки.
- — При работе в агрессивных средах композиционные материалы не изменяют своих свойств под воздействием самых активных химических реагентов. Стеклопластиковый профиль, применяемый для возведения склада, в котором хранятся кислоты или щелочи, останется в такой же форме и будет обладать такими же свойствами, как и до начала эксплуатации помещения. Арматура из композитов в бетоне с противоморозными добавками не подвергнется ускоренной коррозии.
- — Композитные материалы не магнитны и не проводят электрический ток, что предотвращает появление электрохимической коррозии , в зданиях с заменой металлической арматуры на композитную уменьшается экранирующий эффект «клетки Фарадея».
- — Композитные элементы в строительной конструкции не создают мостики холода, тем самым повышая общее теплосопротивление.
На сегодняшний день ВВП России составляет 3,3 % от мирового ВВП. В то же время, уровень производства и потребления композитных материалов в России составляет менее 1% от мирового уровня. Композиты — материал будущего и стратегическая задача для Российской экономики — обеспечить прорыв в этой области.
В нашем интернет-магазине Вы можете купить с доставкой по Москве широкий спектр продукции из композитных материалов (композитная пластиковая арматура, композитная сетка строительная, дорожная композитная сетка, геосетка композитная, композитные гибкие связи, композитные связи строительные, композитный профиль), от лучших отечественных производителей, с которыми у нас налажены хорошие партнерские отношения и за качество продукции которых мы уверены.
Источник: legobeton.ru
Доска из камня – новый перспективный композит на рынке отечественных стройматериалов
Композит – это многокомпонентный материал, состоящий, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д.
Сочетая разнородные вещества, природа или человек приходят к созданию новых материалов, свойства которых количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих. При этом отдельные компоненты остаются в структуре композитов с четкой макро границей между ними. В этом заключается
их основное отличие от смесей и твёрдых растворов.
Первые рукотворные композитные технологии появились еще в Древнем Египте – примером служат погребальные маски фараонов, изготовленные из папируса, пропитанного древесной смолой.
Кирпичи из глины и соломы – саман – тоже композитный материал. Жилища из самана строили еще в девятом тысячелетии до нашей эры.
Однако современную историю композитных материалов принято исчислять с конца XIX века, когда был придуман первый «осмысленный» композитный материал — железобетон. Многие интересные композиты появились благодаря военным и после военным разработкам – дельта-древесина, пайкерит, силикальцит.
Но не было бы современных композитов, если бы ученые не придумали пластмассы. До этого единственным источником клея и связующих веществ служили природные смолы, которые получали из животных или растений.
А в начале XX века разработали винил, полистирол, фенол и полиэстер.
Сделать еще один шаг вперед композитной отрасли позволило развитие космонавтики. Специально для «Бурана» создали углеродный материал «Гравимол». Для него были разработаны углерод-углеродные материалы
и антиокислительные покрытия для носового обтекателя и передней кромки крыла, которые могли выдерживать температуру до 1600 °C. Еще одно изобретение аэрокосмической области – композитная сетка. Сейчас из нее производятся детали ракетоносителя «Протон-М». В частности, адаптеры переходных отсеков, соединяющих носитель с космическим кораблем – по весу они выигрывают у иностранных аналогов.
Таким образом, изменяя состав матрицы и наполнителя, их соотношение, ученые и инженеры получают широкий спектр материалов с требуемым набором свойств. Многие из них превосходят традиционные материалы и сплавы по своим физико-механическим свойствам.
Древнейший метод, который помогал делать кирпичи и луки прочнее, в сочетании с современными материалами дает неоценимые преимущества в различных сферах. Сегодня композитные материалы используются во всех отраслях промышленности. В машиностроении – углепластик; в текстильной и обувной промышленности – различные мембраны; в стоматологии и протезировании – композитные волокна и порошки; в строительстве – гипсокартон, фиброцемент и др. И хотя это современные материалы, многие из них появились благодаря разработкам еще советских ученых.
Армированные и полимерные композиты
Композитные материалы бывают двух видов:
- Армированные. Именно они появились на заре развития цивилизаций, когда человек впервые начал экспериментировать с сочетаниями природных волокон. Структура таких композитов проста – матрица из одного материала, армированная другим материалом.
Простой пример: фанера и железобетон. К более сложным видам армированных композитов можно отнести металлические – когда более мягкий металл укрепляют более твердым.
- Полимерные или наполненные – самая интересная группа композитов. Они состоят из основной матрицы, пустоты которой заполнены другими материалами в виде дискретных частиц. Это не фанера и не солома в кирпичах, а сложные в производстве материалы, иногда включающие работу даже на наноуровне (10 в -9 степени).
К таким композитам относятся бетон, пломбировочные стоматологические составы, углепластик.
Минерально-полимерный композит
Как мы уже отметили – технологии не стоят на месте. Одно из последних изобретений в области строительных материалов – минерально-полимерный композит (МПК) – состоящий из минеральной муки, соединённой связующим полимерным компонентом.
Этот материал обозначают также английской аббревиатурой SPC (например, «SPC ламинат»), что расшифровывается как Stone Polymer Composite (в переводе с английского «минерально-полимерный композит»).
Он становится достойным соперником традиционным древесно-полимерным композитам (ДПК) в первую очередь в производстве напольных покрытий, декинга и заборных конструкций. Поэтому МПК получил еще одно название – «Доска из камня».
Но на этом область применения МПК не ограничивается. Инженеры отмечают его большой потенциал
и перспективы на рынке отделочных, облицовочных и декоративных материалов.
Что же обеспечивает преимущества и где проявляются достоинства данного композита?
Состав минерально-полимерного композита
70% минеральная мука (природное волокно мраморного камня)
27-30% полимер (безопасный, чистый первичный полиэтилен)
0-3% красители и стабилизаторы
Природный мраморный камень гарантирует высокую плотность и прочность. А благодаря полиэтиленовому полимеру у изделий из МПК значительно увеличивается предел прочности на изгибе. В композит в малых дозах добавляется краситель, что обеспечивает материалу яркую и стойкую палитру, которая абсолютно не выгорает
на солнце.
Продукция из минерально-полимерного композита объединяет в себе надежность, прочность и естественную красоту.
МПК не содержит вредных веществ для здоровья. Таким образом можно смело говорить о его 100% экологичности.
Основные характеристики МПК
Чтобы наглядно продемонстрировать преимущества минерально-полимерного композита лучше всего сопоставить их с ближайшим полимерным аналогом.
Ниже приведена таблица, по которой можно сравнить МПК и ДПК по основным техническим характеристикам.
Источник: pskmod.ru
Композитные стройматериалы высотного строительства
Американское архитектурное бюро (SOM — Skidmore, Owings 2 — бетонный верхний слой; 3 — поперечные соединители композита; 4 — пятислойная кросс-шихтованная деревянная панель
Гибридный (композитный) подход часто является наиболее экономичным решением с точки зрения стоимости и последствий углеродного следа. Поэтому строительство деревянных конструкций комплексным (гибридным) решением может стать более выгодным.
Углеродный след (carbon footprint) – массовая доля выбросов парниковых газов прямым или косвенным путём:
- людьми,
- производимыми продуктами,
- промышленными организациями,
- мероприятиями разного рода деятельности.
(Из определений UK Carbon Trust – Углеродный фонд Великобритании).
Исследования нового композитного стройматериала
Оценивая разные механизмы сдвиговых усилий соединений между верхним слоем бетона толщиной 57 – 60 мм и слоем кросс-шихтованной древесины толщиной 170 – 172 мм, американские исследователи остановились на применении перфорированного металла и эпоксидной смолы в качестве сцепки. Именно этот тандем, по мнению учёных, способствует достижению идеальных параметров по сдвиговым скольжениям.
Экспериментальная композитная панель для пола высотного здания. Из таких панелей собирается цельный проектный экземпляр. Этот стройматериал способен выдержать значительную нагрузку
Для тестирования была изготовлена полноразмерная композитная панель пола размерами 2,5 х 11 м. Образец нагружался массой, примерно 37 тонн, что в восемь раз выше проектной нагрузки. Таким образом, сила давления как возможный фактор ограничения применения композитного пола, не нашла места в исследовательском отчёте.
Структурная схема точки опоры: 1 — скрепляющий слой; 2 — верхний бетонный слой; 3 — колонна; поперечный соединитель композита; 5 — самонарезающий конструкционный винт; 6 — соединитель балки; 7 — пятислойная кросс-шихтованная панель; 8 — пятислойная кросс-шихтованная панель пола
Исключение составляет «обугливание» древесины в случае пожара, что резко снижает нагрузочные способности композитной бетонно-древесной конструкции полов высотных зданий.
Ограничения применения бетонно-древесного композита
Львиная доля исследований неизбежно порождает дополнительные вопросы именно в моменты изучения тестируемых образцов стройматериалов. Так и здесь, не обошлось без уточнения аналитических методов:
- изучения составных систем пола на основе панелей CLT и бетона;
- разработки руководящих принципов проектирования композитов;
- разработки положений на гибридные системы пола бетон-дерево.
Всё это пока что остаётся без должного ответа и не позволяет без каких-либо ограничений использовать композитный бетонно-древесный стройматериал при строительстве высотных зданий.
Тем не менее, проект SOM «Деревянная башня», можно сказать, дал новую жизнь технологиям высотного строительства, предложив сооружение конструкций на базе стальной системы с внедрением композитной структуры пола.
Элементы новой технологии: 1 — стальная колонна; 2 — соединительная торцевая пластина; 3 — стальной луч наращивания; 4 — кросс прокатные напольные плиты; 5 — верхний бетонный слой; 6 — укрепляющий слой; 7 — крепления композита
Чтобы не быть голословными, исследователи разработали эталонный проект девятиэтажной башни, которая недавно была возведена в Калифорнии.
Высотный дом с полами из нового стройматериала
Модель башни выстроена с применением ассиметричных широко-фланцевых стальных балок. На эти балки опираются панели CLT и крепятся специальными фланцами. При этом в области посадочных точек сделаны технологические вырезы, дабы обеспечить посадку лицевой стороны панелей заподлицо.
Предполагалось, что пересечение бетонного слоя панели со сталью также позволит создать композитную связь, но тестирования стройматериалов на этот счёт ещё не проводилось. Эталон здания, где используются пост напряжённые 200-мм бетонные плоские панели, имеет типичный пролёт колонн 8,5 х 9,75 м.
Смоделированная композитная система предполагает типичный пролёт колонн 8,5 х 7,5 м, при максимальном охвате древесиной композитной системы с глубиной напольного покрытия 270 мм. Согласно отчету, смоделированная композитная система по размерам больше, чем традиционно предлагаемые габариты.
Конечный результат: 1 — кросс-ламинированная панель; 2 — луч наращивания стальной; 3 — пластина торцевого соединения; 4 — стальная колонна; 5 — бетонный слой композитного пола
После проверки различных сценариев: сочленения композитных стройматериалов, предположений относительно объема работ, условий загрузки, соображений планирования, отчет показал очевидные детали. Жизнеспособность предлагаемого композитного стройматериала определит:
- рыночный спрос,
- практичность эксплуатации,
- эффективность строительства,
- общая стоимость проекта.
Между тем здания на основе стали и массивной древесины могут возводиться быстрее, чем каркасно-бетонные здания, при условии предварительного производства гибридных элементов.
Также подчёркивается: высотное здание, где использованы новые композитные стройматериалы, весит примерно на 65% меньше традиционного проекта. Этот фактор снижает затраты на фундамент, сейсмическую защиту и сокращает время строительства.
В исследовании делается вывод о том, что два типа зданий – на композитных стройматериалах и без таковых, могут быть сопоставимы по стоимости в пределах 10% относительно один другого, в зависимости от специфики проекта и текущих рыночных условий.
Источник: zetsila.ru