что такое композитные материалы в строительстве
Композиционные материалы: виды, применение в строительстве и основные преимущества
Строительная индустрия постоянно развивается, открываются новые площадки, строятся различные объекты.
Композиционные материалы стали неотъемлемой частью этой сферы, сейчас уже трудно представить масштабные строительные работы без использования композита.
Стойкий, легкий и прочный, он имеет значительные преимущества перед природными материалами, обладающими большим весом и не имеющими значительных способностей к изменению формы.
Композиционные материалы в строительстве
Существуют разные типы композиционных материалов, они различаются по своему составу и свойствам. Наиболее распространены и востребованы в строительстве, например, такие виды, как сэндвич-панели, углепластиковые панели, слоистые материалы, текстолиты, стеклопластики. Все они обладают высокими эксплуатационными характеристиками и декоративным эффектом.
Композит применяется не только при возведении жилых объектов. Трудно представить мост или плотину, где бы не использовались углепластиковые панели. Различные архитектурные элементы, такие как арки или купола, тоже зачастую создаются с применением композиционных материалов. Это выгодно для застройщиков, поскольку обеспечивает им значительную экономию на возведении конструкций, монтаже, хранении и перевозке материала, и при этом надежность, качество и прочие эксплуатационные характеристики будущего здания никак не страдают.
Дизайнеры используют композит в моделизме. Оригинальные расцветки, возможность создавать необычные причудливые формы — все это можно увидеть, если рассмотреть всевозможные композиционные материалы на www.hccomposite.com. С такими ресурсами можно создавать действительно необычные архитектурные сооружения, которые будут еще и надежными и долговечными.
Виды, характеристики и свойства
Все композиционные материалы изготавливаются по похожей структуре — у них есть армирующее вещество и матрица. Арматура — это то, что передает материалу физические и химические свойства, является его основой. А матрица придает изделию форму, фиксируя арматуру определенным образом.
Можно выделить некоторые примеры самых распространенных в строительстве композитов:
Преимущества, недостатки и применение
Поскольку композиты являются достаточно эффективными, применение в строительстве достаточно распространено благодаря ряду преимуществ этих материалов.
У композитов есть не только преимущества, но и недостатки, которые сдерживают их распространение на строительном рынке.
Композиционные материалы, как и любые другие, имеют свои достоинства и недостатки.
Насколько оправданным будет использование композитов? Зависит от конкретных целей, условий, общего бюджета. Впрочем, современные технологии позволяют изобретать новые формы и виды таких материалов, поэтому, возможно, в будущем они станут менее дорогими и более распространенными, а также обзаведутся улучшенными характеристиками.
Композиционные строительные материалы
Отличительные особенности композиционных материалов
Композиционные материалы с металлической матрицей. При создании композитов на основе металлов в качестве матрицы используют алюминий, магний, никель, медь. Наполнителем при этом служат высокопрочные волокна, тугоплавкие частицы различной дисперсности, нитевидные монокристаллы оксида алюминия, монокристаллы оксида бериллия, монокристаллы карбидов бора и кремния, монокристаллы нитридов алюминия и кремния длиной от 0,3 до 15 мм и диаметром от 1 до 30 микрон. Основными преимуществами композиционных материалов с металлической матрицей по сравнению с обычным металлом являются их повышенная прочность, жёсткость, сопротивление износу и сопротивление ползучести.
Некоторые распространённые композиты
Сегодня это самые распространённые композиционные материалы.
Композиты, в которых наполнителями служат органические, синтетические и реже, природные и искусственные волокна в виде жгутов, нитей, тканей, бумаги. В термореактивных органопластиках матрицей служат, как правило, эпоксидные, полиэфирные и фенольные смолы, а также полиимиды. Органопластики обладают низкой плотностью, они легче стекло- и углепластиков, обладают относительно высокой прочностью при растяжении, высокой стойкостью к удару и другим динамическим нагрузкам, но в то же время низкой прочностью при сжатии и изгибе. К наиболее распространённым органопластикам относятся древесные композиционные материалы. По объёмам производства органопластики сегодня превосходят сталь, алюминий и пластмассы. В зарубежной литературе в последнее время становятся популярными новые термины в этой области – биополимеры, биопластики или биокомпозиты.
Древесные композиционные материалы.
Занимают второе место по распространенности среди композиционных материалов. В эту группу входят арболиты, ксилолиты, цементно-стружечные плиты, клееные деревянные конструкции, фанера и гнутоклееные детали, древесные пластики, древесностружечные и древесноволокнистые плиты и балки, древесные пресс-массы и пресс-порошки, термопластичные древесно-полимерные композиты.
Это полимерные композиционные материалы, армированные стеклянными волокнами. В качестве матрицы чаще всего применяют как термореактивные синтетические смолы (фенольные, эпоксидные, полиэфирные и т.д.), так и термопластичные полимеры (полиамиды, полиэтилен, полистирол и т.д.). Стеклопластики обладают высокой прочностью, низкой теплопроводностью, высокими электроизоляционными свойствами, кроме того, они прозрачны для радиоволн. Слоистый материал, в котором в качестве наполнителя применяется ткань, плетенная из стеклянных волокон, называется стеклотекстолитом.
Это композиционные материалы, содержащие в качестве наполнителя борные волокна и термореактивную полимерную матрицу, при этом волокна могут быть как в виде нитей, так и в виде жгутов, оплетённых вспомогательной стеклянной нитью, или лент, в которых борные нити переплетены с другими нитями. Они используются главным образом в авиационной и космической технике в деталях, подвергающихся длительным нагрузкам в условиях агрессивной среды. Применение боропластиков ограничивается высокой стоимостью производства борных волокон.
Это слоистые пластики, армированные тканями из различных волокон. Технология получения текстолитов была разработана в 30-х годах прошлого века на основе фенолформальдегидной смолы. Полотна ткани пропитывают смолой, затем прессуют при повышенной температуре, получая текстолитовые пластины или фасонные изделия. Связующими в текстолитах является широкий круг термореактивных и термопластичных полимеров, а иногда и неорганические связующие на основе силикатов и фосфатов. В качестве наполнителя используются ткани из самых разнообразных волокон – хлопковых, синтетических, стеклянных, углеродных, асбестовых, базальтовых. Соответственно и текстолиты имеют самые разнообразные свойства и применение.
Для подготовки статьи использовались материалы веб-сайтов:
Статью подготовил: Инженер-эксперт
Отдела обследования и экспертиз несущих и ограждающих конструкций