Статья:

Композиционные материалы в строительстве

Конференция: XXXIX Студенческая международная заочная научно-практическая конференция «Молодежный научный форум: технические и математические науки»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Анахин Н.Ю., Грошев Н.Г., Оноприйчук Д.А. Композиционные материалы в строительстве // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XXXIX междунар. студ. науч.-практ. конф. № 10(39). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/10(39).pdf (дата обращения: 15.08.2018)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Композиционные материалы в строительстве

Анахин Николай Юрьевич
студент, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева, РФ, г. Орёл
Грошев Николай Геннадьевич
студент, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева, РФ, г. Орёл
Оноприйчук Денис Алексеевич
студент, Орловский государственный университет имени И. С. Тургенева, РФ, г. Орёл

 

В данной статье рассказывается о композиционных материалах (композитах). Также рассматриваются применение алюминиевых композитных панелей в строительстве, их свойства.

Композиционный материал – это материал, созданный главным образом искусственно, который состоит из нескольких компонентов остающихся раздельными на макроскопическом уровне в финишной структуре с хорошо наблюдаемой границей между ними.

Как правило, композиционный материал (композит) состоит из двух категорий элементов: армирующее вещество и матрица. Армирующее вещество придает материалу физические и механические свойства, такие как прочность и упругость. Матрица же окружает данное вещество своим материалом, придавая форму изделию.

 

Рисунок 1. Наглядное представление композиционного материала

 

Механические свойства композиционного материала определяются соотношениями свойств армирующего вещества и матрицы. Эффективная эксплуатация достигается лишь при правильном выборе исходных составляющих. Объединяя материалы с разными свойствами, получают другой материал, наиболее универсальный, включающий в себя сразу несколько хороших качеств, и который превосходит свои компоненты по различным свойствам. Однако, соединив несколько элементов воедино, можно получить композиты или сплавы легче по массе, чем их предшественники. Применение композиционных материалов позволяет строителям и архитекторам уменьшить массу конструкции, при этом сохранив, или даже улучшив её механические характеристики, например:

1)  высокая удельная прочность (прочность 3600 МПа);

2)  высокая жёсткость (модуль упругости 120–250 ГПа);

3)  высокая износостойкость;

4)  высокая усталостная прочность;

5)  возможно изготовить размеростабильные конструкции.

Одним из самых простейших композитов является кирпич, состоящий из глины и соломы, который применяли ещё в древнем Египте. Наиболее эффективные композитные материалы нашли своё применение в космическом строении кораблей, так как они способны выдерживать нагрузки в агрессивных средах. А самым распространенным композитом является железобетон, который очень широко применяют в строительстве.

Таблица 1.

Характеристики композитной арматуры из стекла и углепластика

Характеристики

Из стеклопластика

Из углепластика

ТУ 2296-001-20994511–2006

ТУ 5714-007-13101102–2009

ТУ 5769-001-09102892–2012

ТУ 1916-001-60513556–2010

Предел прочности при растяжении

1100 Мпа

1000 МПа

1200 МПа

1600 Мпа

Модуль упругости при растяжении

50 Гпа

45 ГПа

55 ГПа

130 Гпа

 

Классификация композитов

Как правило, композиционные материалы различают по виду армирующего элемента:

·       скелетные (их начальные структуры наполнены связующим);

·       наполненные пластики (армирующим материалом являются частицы);

·       слоистые;

·       волокнистые (армирующий материалом являются волокнистые структуры);

·       насыпные (гомогенные).

Современное строительство требует использования наиболее усовершенствованных материалов, поэтому композиты всё более активно входят в данную сферу, которым находят широчайшее применение. Это легко объяснить:

1)  Во-первых, материалы из композитов имеют такую же прочность, как и металлы. А стеклопластиковые изделия вообще в строительстве уникальны, так как обладают высокой прочностью на сжатие, на срез, на скручивание, а также на разрыв.

2)  Во-вторых, композиты (учитывая достойную прочность) гораздо легче в сравнение с металлом, что сильно увеличивает их область использования.

3)  В-третьих, композиты очень хорошо переносят агрессивные среды. Солнечные лучи и осадки никак не сказываются негативно на конструкциях композитных материалов. То есть, например, стекловолокнистые балки можно использовать как при внутренней эксплуатации, так и внешней.

4)  Также композиты не теряют своих свойств в реакциях с самыми активными химическими реагентами.

5)  Еще одним важным преимуществом композитов является присутствие в них стекловолокна, эпоксидных или полиэфирных смол, которые не дают пламени распространяться при пожаре. Бесспорным преимуществом также является то, что они не дымят и не выделяют опасный диоксид.

В современном строительстве широкое применение нашли алюминиевые композитные панели. Они имеют довольно красивый внешний вид для облагораживания фасадов здания. Строительные организации, в последнее время, предпочитают использовать именно их в облицовочных работах. Композитные панели являются материалом, который обладает уникальными свойствами. Во-первых, панели – гибкий но очень прочный материал, который с легкостью выдерживает воздействие внешних факторов. Материал поддается различным видам механической обработки, таким как: гибка, резка, сверление, сварка, фрезеровка. А также, их монтаж позволяет обеспечить звукоизоляцию и виброизоляцию.

Алюминий не подвержен коррозии, поэтому материал устойчив к выпадению осадков, а также не боится резких перепадов температуры. Данный композит сочетает в себе многие свойства отдельно взятых элементов, из которых он создан – легкость, долговечность и пластичность алюминия, противопожарные свойства и шумоизоляция полиэтилена высокого давления.

Основные преимущества:

· Хорошо подавляет шумы, доносящиеся с улицы. Виброизоляция.

· Алюминиевые композиты долговечны (срок эксплуатации более пятидесяти лет!!!), а так же обладает высокой износостойкостью.

· Многослойность композиционной алюминиевой панели не дает ей деформироваться при температурных изменениях.

· Данный материал не подвержен горению и обладает очень высокой огнестойкостью.

· Материал не окисляется, не подвержен коррозии. Является качественным отделочным материалом.

Итак, подведя итог всему сказанному, можно сделать вывод о том, полимерные композиты, изделия и конструкции давно нашли в мировой строительной индустрии достаточно широкое применение.

Более 30% от всего мирового объема выпускаемых полимерных композиционных материалов используется именно в стройиндустрии, а это около 4 миллионов тонн. А наибольшее применение они находят при строительстве транспортной инфраструктуры, в жилищно-коммунальном хозяйстве, при возведении промышленных и жилых зданий.

 

Список литературы:
1. Композиты в строительстве [сайт]. URL: http://vadi.com.ua/index.php?siteid=5.
2. Положительные характеристики композитов [сайт]. URL: http://www.carbon-info.ru/info/art1/.