Melihat ke masa depan: bahan binaan baru - konkrit karbon

Kondratieva Tatyana

Sekatan konkrit karbon

Bahan komposit sudah lama tidak mengejutkan pembangun atau pelanggan. Semua orang tahu mengenai sifat unik mereka, kemampuan mereka untuk menahan faktor luaran yang agresif jauh lebih baik daripada bahan tradisional. Walau bagaimanapun, kehidupan tidak berhenti, dan setiap tahun perkembangan baru muncul di kawasan ini.

Salah satu daripadanya - arang batu-konkrit - patut diceritakan secara terperinci. Mengenai idea penciptaannya, sifat dan prospek pelaksanaannya dalam pembinaan.

Serat karbon

Serat karbon adalah bahan yang telah lama dikenal dan mendapat permintaan tinggi dalam pelbagai bidang pengeluaran industri. Tetapi agak mahal.

Proses menghasilkan filamen grafit terdiri daripada pemanasan multi-tahap poliakrilonitril atau serat viskosa dalam media yang berbeza hingga tahap karbonisasi. Hasilnya, bahan yang terdiri daripada karbon tulen muncul.

Sifat serat karbon

Ketebalan serat karbon hanya 5-10 mikron, yang lebih tipis daripada rambut manusia. Ia terdiri daripada rantai atom karbon yang disusun dalam kisi kristal.

Struktur kristal filamen karbon

• Untuk pengeluaran serat, benang disambungkan ke dalam bundel di mana terdapat sehingga 50,000.
• Apakah sifat bahan yang menarik perhatian dan dibenarkan menggunakannya dalam pembuatan struktur yang beroperasi dalam keadaan operasi yang paling sukar?
• Pertama sekali, ia adalah kekuatan tegangan yang unik. Ini adalah empat kali penunjuk yang sama untuk gred keluli terbaik.

Ia menarik. Untuk mematahkan batang serat karbon tebal 5 mm, kekuatan 2500 kg diperlukan. Manakala batang besi tuang yang sama akan runtuh pada 150 kg.

Ketumpatan serat karbon empat kali lebih rendah daripada keluli yang sama. Oleh itu, bahan itu beratnya empat kali lebih sedikit.

Di manakah serat karbon digunakan?

Bahan komposit, di mana serat karbon digunakan sebagai elemen penguat, digunakan dalam bangunan mesin dan pesawat terbang, pengeluaran peralatan sukan, dan pembinaan.

Oleh itu, kami berminat dalam pembinaan, marilah kita membahas bidang aplikasi ini:

• Di sini, serat karbon adalah asas untuk mengukuhkan pita, jaring dan bahkan tetulang komposit untuk struktur konkrit.
• Pita dan kanvas yang diperbuat daripada benang grafit adalah bahan tekstil tenunan khas yang diresapi dengan resin;
• Pengukuhan adalah batang yang diperbuat daripada serat karbon yang diresapi dengan pengikat polimer yang mengeras.

Untuk rujukan. Untuk memastikan lekatan yang boleh dipercayai pada konkrit, lapisan pasir digunakan pada permukaan batang atau tulang rusuk yang menonjol terbentuk.

Serat karbon mempunyai kekuatan yang sangat tinggi, jadi dengan pertolongannya memperkuat reka bentuk baru, atau mengembalikan ciri yang hilang ke yang lama.

Rasuk jambatan diperkuat dengan kain serat karbon

Semua ini tidak ada kaitan dengan konkrit karbon. Tetapi sifat khas dari serat karbon yang mendorong para saintis Jerman berfikir untuk membuat bahan baru.

Apa itu konkrit arang batu

Oleh itu, saintis dari Dresden Institute for Monolithic Construction memutuskan untuk menggantikan tetulang logam dalam konkrit dengan serat karbon. Sebaliknya, bahan tekstil yang diperoleh darinya dengan menenun untuk mendapatkan struktur kisi khas.

Hasilnya, mereka menerima bahan yang secara harfiah melebihi semua jenis konkrit yang diketahui sekarang. Dengan kekuatan yang lebih besar dan graviti spesifik yang lebih rendah.

Walaupun terdapat kesederhanaan penemuan ini, para saintis kimia mengusahakannya selama beberapa dekad, memastikan bahawa tekstil serat karbon dengan pasti mematuhi campuran konkrit. Untuk melakukan ini, ia dirawat dengan lapisan khas, komposisi yang masih dirahsiakan oleh pengilang.

Teknologi untuk pengeluaran produk konkrit karbon

Pada masa ini, dua kaedah untuk pengeluaran produk konkrit karbon telah dikembangkan:

1. Satu set lapisan. Teknologi ini terdiri daripada lapisan kain tekstil pada konkrit dengan penuangan berikutnya. Artinya, tekstil diletakkan pada lapisan campuran, dituangkan dengan lapisan konkrit nipis, dan seterusnya secara bergantian sehingga ketebalan yang diperlukan diperoleh.
2. Tuangkan ke dalam bekal. Cara tradisional, di mana tetulang gentian karbon pertama kali dipasang pada bentuk atau bentuk, kemudian campuran konkrit dituangkan.

Menuang konkrit ke dalam acuan

Faedah material

Jika dibandingkan dengan konkrit bertetulang, konkrit karbon memberikan kelebihan berikut:

• Ia jauh lebih ringan, yang memudahkan dan mempercepat pembinaan;
• Konkrit arang batu beberapa kali lebih kuat;
• Ia tidak retak, dan tetulang di dalamnya tidak berkarat, sementara konkrit bertetulang mulai merosot dari masa ke masa dengan tepat kerana alasan ini.

Pemusnahan struktur konkrit bertetulang

• Hasil daripada dua titik terakhir, konkrit karbon jauh lebih tahan lama dan boleh dipercayai daripada analog dengan tetulang logam.

Satu-satunya kekurangan bahan adalah kosnya yang tinggi. Namun, jika kita mengambil kira bahawa struktur yang dibuatnya sangat tahan lama dan tidak memerlukan pembaikan dan pembinaan semula selama bertahun-tahun, maka tolak ini dikompensasikan oleh ketahanan operasi.

Aplikasi yang mungkin

Sehingga kini, pembangun telah menemui aplikasi untuk bahan unik ini. Khususnya, mereka menggunakannya untuk membina semula bangunan lama yang bersejarah di dua kota Jerman. Tanpa pertolongan mereka, bangunan-bangunan ini harus dirobohkan.

Salah satu bidang aplikasi adalah pembinaan semula struktur usang

Pada masa akan datang, ia dirancang untuk menggunakan konkrit karbon dalam pembinaan baru. Satu eksperimen mengenai pembinaan paviliun empat meter elemen kompleks dengan ketebalan 4 sentimeter telah dilakukan. Tidak mungkin membina bangunan seperti itu dari konkrit bertetulang, dan tidak akan berbeza kekuatannya yang diperlukan.

Para saintis bahkan hari ini menerima permintaan dari seluruh dunia, di mana banyak bangunan konkrit bertetulang memerlukan pembinaan semula segera. Mereka seterusnya berharap bahawa dalam sepuluh tahun nisbah konkrit karbon dan konkrit bertetulang yang digunakan dalam pembinaan akan menjadi 1: 4.