Удивительные типы, свойства и применение волокон в строительных материалах, а именно в фибробетонах

Рисунок 4 – стекловолокноСуществуют разные типы стекла, разного цвета, химического состава и характеристик. Стекловолокно имеет отличные механические свойства и отличается высокой прочностью, тепловыми свойствами, долговечностью и хорошей межфазной связью с матрицей. Стекловолокно наиболее часто используется в качестве арматуры в смолах и бетонах, поскольку они обладают удивительными свойствами в укреплении композитов.Стекловолокно обычно используется для усиления полипропиленовых систем. Между элементами образуется композит, который образует отличный материал. Полученный композит является рентабельным, легко приобретается и обладает характеристиками прочности и ударной вязкости стекловолокна.К полимерным материалам могут быть добавлены стекловолокна, предназначенные для армирования. Получаемый в результате полимерный материал, армированный стекловолокном, будет иметь улучшенные свойства, такие как прочность и жесткость, а также композит будет лучше работать в условиях высоких температур.Для композитных материалов, армированных стекловолокном, механические свойства композита в значительной степени зависят от поведения и взаимодействия волокна с границей раздела исходной матрицы. Были изучены связывающие агенты, которые помогают в создании прочно связанной границы раздела, и силан является связывающим агентом, который обычно используется по этой причине. Он помогает связывать и соединять стеклянные волокна с матрицей, тем самым создавая композит с лучшими свойствами. Кроме того, геополимерный бетон на основе золы-уноса, армированный стекловолокном, был разработан для крупномасштабной 3D-печати с улучшенными механическими свойствами при добавлении волокна до 1%.Е-стекло - это распространенный тип стекловолокна. Е-стекло состоит из четырех основных соединений: SiO 2 (диоксид кремния), Al 2 O 3 (оксид алюминия), CaO (оксид кальция) и B 2 O 3 (оксид бора). Предыдущие исследования показали, что содержание Al 2 O 3 (оксида алюминия) сильно влияет на механические свойства и поведение производимого стекловолокна. Благодаря этим известным знаниям были проведены эксперименты по увеличению общего содержания Al 2 O 3 (оксида алюминия).Композиты из стекловолокна обладают превосходными свойствами при тщательном рассмотрении и проектировании. Хотя есть много преимуществ и преимуществ использования стекловолокна, есть также недостатки, поскольку производство стекловолокна приводит к проблемам с окружающей средой и сомнительной устойчивости. Производство требует количества B 2 O 3 (борной кислоты), что может быть неустойчивым, поскольку соединение ограничено. Также хорошо известна проблема утилизации изделий из стекла и композитов из стекловолокна в конце жизненного цикла. Для большинства композитов из стекловолокна возможна переработка, однако большинство продуктов просто сжигают или закапывают, что вредно для окружающей среды. Другой недостаток стекла заключается в том, что оно разлагается и имеет плохую стойкость в щелочной среде, так как оно имеет плохую стойкость к щелочам. Это ограничивает их использование в бетоне, так как бетон имеет щелочную среду [7].Основной интерес строителей к материалу из стекловолокна заключается в снижении массы конструкций в несколько раз по сравнению с железобетонными конструкциями. Так же более приемлемая стоимость изготовления, монтажа, транспортировки, и в целом снижается стоимость строительства всего здания. Сегодня стеклофибробетон это:- облицовочные панели из стеклофибробетона для фасадов зданий,- архитектурно-декоративные детали зданий,- ограждения балконов и лоджий,- кровельный материал,- штукатурка,- несъемная опалубка,- шумозащитные барьеры,- малые архитектурные формы,- элементы ландшафтной архитектуры,- канализационные коллекторы и водоотводные лотки,- гидроизоляционные покрытия из стеклофибробетона,- трубы,- блоки сантехкабин,- декоративный материал для оформления интерьеров. Разработано оборудование и технология формования фибр из стекла, основанные на использовании метода намотки. Установка для производства с фибр из стеклянных волокон состоит из шпулярника, системы нитепроводников, пропиточного устройства, устройства для нанесения на поверхность фибр песка, барабана-накопителя, режущего устройства, бункера для готовой продукции [8].Шпулярник представляет собой раму с небольшим количеством мест под шпули, так как число нитей, применяемое для фибровой арматуры, невелико. Устройство пропитки состоит из ванны с направляющими валками и отжимных скребков. Устройство для нанесения песка имеет ванночку с двумя нитепроводниками: входными и выходными (немного большего диаметра). Режущее устройство выполнено в виде двух роторов с параллельными осями вращения, один из которых имеет ножи на своей поверхности и является режущим, а второй опорной. Бункером готовой продукции может служить любая удобная и вместительная тара.Глава 3. Технология производства фибробетоновНекоторые методы производства включают методы формования из расплава, метод листовой пленки и ручную резку. Технология формования из расплава позволяет формировать полипропиленовые волокна и полиэтиленовые волокна с пределом прочности на разрыв более 450 МПа. Технология пленочных листов позволяет формировать волокна из полипропилена, полиэтилена высокой плотности и полиэтилентерефталата. Волокна из вторичного полиэтилентерефталата были изготовлены по этой технологии с пределом прочности на разрыв 420 МПа и модулем упругости 10 ГПа. Метод ручной резки является самым дешевым и может использоваться для формования волокон из вторичного ПЭТ; однако этим методом получаются волокна с худшими свойствами. Волокна из вторичного ПЭТ с пределом прочности на разрыв 160 МПа и модулем упругости 3 ГПа были произведены методом ручной резки.Технология производства: пропиленовые фиброволокна получают из гранулированного полипропилена в чистом виде с помощью метода экструзии (продавливания) и вытяжки при термическом воздействии. При достижении определенной температуры волокна полипропилена покрываются замасливающим веществом, которое обеспечивает сцепление фибры с цементом.В цементном растворе полипропиленовые волокна перемешиваются в любом виде смесителей, без опасений того, что волокна неравномерно распределятся или спутаются [9]. Возможны такие алгоритмы смешивания:Фибра перемешивается с сухими компонентами (песок, щебень), а затем постепенно вводится вода и необходимые химические соединения. После этого все составляющие смешиваются до полной готовности. Продолжительность перемешивания должна быть на 15% больше времени, которое необходимо для приготовления обычного бетона.2. Фибра вводится после впитывания воды в смесь сухих составляющих, примерно через 5-10 секунд. Затем все компоненты смешиваются. Время также должно быть на 15% больше, чем у марочного бетона.Стекловолокно производится фильерным методом, аналогичным производству непрерывных базальтовых волокон. Обычно верхние газовые горелки используются для нагрева расплава при производстве стекловолокна. Температура плавления стекла составляет около 1400–1600 ° C. По сравнению с базальтовыми волокнами, стекловолокно менее устойчиво к щелочам, но работает лучше, чем базальт, при контакте с кислотами.ЗаключениеТаким образом, обратив внимание на улучшенные свойства бетона, с введением в него различных фиброволокон, композиционный материал фибробетон в последние годы стал интенсивно внедряться в самые разнообразные виды строительных конструкций. Фибробетон своим появлением обязан быстроразвивающимся технологиям строительства, которые должны отвечать высоким требованиям современности, в частности, к строительным материалам. А одним из наиболее перспективных вариантов улучшения качества материалов, является их дополнение новыми связующими компонентами, например крепкими волокнами, которые делают исходный материал прочнее. Армированный фибрами бетон в несколько раз превосходит качественные характеристики обычного бетона.В исследовании были рассмотрены тип, свойства и области применения различных волокон, используемых в широком спектре строительных материалов, включая обычный бетон, композиты. Обсуждались также их преимущества, недостатки и ограничения.Синтетические волокна могут снизить стоимость строительства, поскольку их можно использовать для замены традиционной арматуры, такой как стальная сетка и стальная арматура, которые намного тяжелее и требуют больше энергии, ресурсов и времени для производства. Однако синтетические волокна являются искусственными, требуют сырья и энергии, их трудно перерабатывать и они оказывают негативное воздействие на окружающую среду.Базальтовые волокна - это натуральные, безопасные, нетоксичные и доброкачественные волокна, которые обладают очень хорошими физическими и механическими свойствами, что делает их конкурентоспособными в качестве армирующих материалов. Сырье легко доступно, и в процессе производства в расплавленный базальт абсолютно ничего не добавляется. Базальтовые волокна демонстрируют значительную экологическую выгоду, так как переработка в конце срока службы намного эффективнее, чем у синтетических волокон.Список используемой литературыВолков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы. - 2004. - №6. - С. 12-13.Волков И.В. Фибробетонные конструкции // Обз. инф. Серия «Строительные конструкции». Вып. 2. - М.: ВНИИИС Госстроя СССР, 1988. -18 с.Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы -- 2004. - №6. - С. 13-15Волков И.В. Фибробетон - состояние и переспективы применения в строительных конструкциях // Строительные материалы, оборудование и технологии ХХ1в.-2005.-№4.-С. 24-25Волков И.В. Проблемы применения фибробетона в отечественном строительстве // Строительные материалы.-2005.-№6.-С. 27-29. Курбатов Л.Г. Проектирование и изготовление сталефибробетонных конструкций: Обзорная информация ЦНТИ Госгражданстроя. - Л., 1985. - 55 с.Курбатов Л.Г., Рабинович Ф.Н. Об эффективности бетонов, армированных стальными фибрами. // Бетон и железобетон. - 1980. - № 3. - С.6-7.Копацкий А.В., Курбатов Л.Г., Ефремова В.М. Структура бетонной составляющей зон сталефибробетона с повышенным содержанием крупных фибр // Технология изготовления и свойства новых композиционных строительных материалов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. - Д.: ЛИСИ, 1986. - С.44 -49. Маилян Л.Р., Шилов Ал.В., Джаварбек Н. Влияние фибрового армирования базальтовым волокном на свойства легкого и тяжелого бетонов // Новые исследования бетона и железобетона. - Ростов н/Д, 1997. - С. 7-12.Рабинович Ф.Н. Оптимальные параметры дисперсного армирования фибробетонных конструкций // Транспортное строительство- 1998.-№8.- с.20-23.