Вуглецеве волокно вже давно використовується для армування полімерних композиційних матеріалів. Тепер у будівництво впроваджується армований вуглеволокном бетон.
Композиційні матеріали, армовані вуглецевим волокном, відомі вже досить давно і знаходять сьогодні досить широке застосування. Досить згадати, наприклад, про конструктивні елементи літаків і планерів, про кузовні деталі автомобілів, корпусах катерів, велосипедних рамах, лижах, ключках, ракетках, веслах та інший спортінвентар.
Однак фахівці Інституту монолітного будівництва при Дрезденському технічному університеті впевнені, що цього недостатньо, і розробили новий будматеріал – вуглебетон. По суті справи, це аналог залізобетону – але більш легкий і міцний за рахунок використання вуглеволоконної арматури замість сталевої. Арматурою служать, звичайно, не окремі вуглецеві нитки, а особливий текстильний матеріал, названий вуглетканина, хоча насправді це неткане полотно, вироблене на в’язально – прошивних машинах. Інженер- будівельник Франк Шладіц пояснює: ” Одна елементарна нитка тонша від людської волосини. П’ятдесят тисяч таких ниток утворюють комплексну нитку. А з неї ми отримуємо наш вуглеволоконний текстиль”.
Дві технології виробництва
Таким текстилем і армується вуглебетон. Але це виявилося непростим завданням, не дарма над його вирішенням дрезденські фахівці працювали більше десяти років. “При найближчому розгляді текстиль має гратчасту структуру, що робить його схожим на гардинне полотно, – говорить Франк Шладіц. – Таку структуру дуже важко укладати в бетон. Щоб волокна добре схопилися з бетонною сумішшю і одне з одним, на них нанесено спеціальне покриття”.
Читайте також: Давньоримський бетон виявився кращим від теперішнього
Рецептуру цього покриття, так само як і технологію його нанесення, розробники тримають в секреті. Але активно експериментують з вуглебетонними виробами різної конфігурації – від стандартних плит і циліндрів до деталей самих хитромудрих форм. Бетонозмішувачі тут простоюють рідко. Експерименти проводяться в кліматичній камері при температурі 20 градусів Цельсія і вологості повітря 60 відсотків. Для отримання вуглебетонних елементів можуть застосовуватися дві технології, говорить Франк Шладіц: “Одна – це технологія набору шарів. На шар бетону накладається полотно вуглеволоконного текстилю, зверху на нього – ще один шар суміші, на нього – знову вуглетканина, потім знову бетон – і так до тих пір, поки не отримаємо виріб потрібної товщини. А друга технологія полягає в розміщенні вуглеволоконної арматури всередині опалубки з подальшою заливкою бетонної суміші “.
Легкість, міцність, довговічність
Крім легкості і міцності, до важливих достоїнств вуглебетона відноситься його довговічність, яка значно перевищує довговічність традиційного залізобетону, в якому вже дрібні тріщини викликають корозію арматури. “Величезна перевага вуглебетону в тому, що він не іржавіє, і я можу заощадити чимало бетонної суміші, – пояснює інженер. – При сталевій арматурі мені потрібно зовнішній захисний шар бетону товщиною ніяк не менше двох сантиметрів, а вуглеволоконна арматура дозволяє обійтися набагато більш тонким шаром”.
Масовому витіснення залізобетону вуглебетоном перешкоджає лише одне – високі ціни на вуглецеве волокно. Проте, директор дрезденського Інституту монолітного будівництва професор Манфред Курбе упевнений в тому, що вуглебетон цілком конкурентоспроможний на ринку будматеріалів, оскільки його висока вартість компенсується видатними експлуатаційними характеристиками.
Дві сфери застосування
Власне, впровадження нового матеріалу вже почалося, говорить учений: “Є дві великі області, в яких ми добилися великих успіхів. Одна – це зміцнення наявних старих будов, які інакше довелося б зносити. Ми вже змогли зміцнити – і тим самим врятувати – кілька цінних будівель в Швайнфурте і в Хемніці. А інша область – це нові споруди. Так, нам вдалося звести незвичайний павільйон заввишки більше чотирьох метрів з вигнутих вуглебетонних елементів товщиною всього в чотири сантиметри. Конструкція вийшла дуже легкою, майже повітряною, можна сказати, філігранною. Побудувати подібну будівлю із залізобетону було б украй складно і дорого”.
Читайте також: Цікаві факти про бетон, історія виникнення
Професор Курбе отримує сьогодні чимало запитів щодо нового матеріалу, у тому числі з США та Ізраїлю, де багато залізобетонних будівель знаходяться в жалюгідному стані і потребують ремонту. “Ми виходимо з того, що через 10 років зможемо приблизно 20 відсотків усього залізобетону замінити вуглебетоном, – говорить учений. – Спочатку це будуть, головним чином, плити та фасадні панелі, але коли переваги нового диво- матеріалу проявляться в повній мірі, його стануть застосовувати все ширше і все частіше”.