Расчет стеклопластиковой арматуры: Калькулятор расчета стеклопластиковой арматуры для фундамента

Содержание

Какой диаметр стеклопластиковой арматуры выбрать

На начальном этапе строительства возникает один из самых главных вопросов, какой выбрать диаметр стеклопластиковой арматуры? Поскольку от этого параметра напрямую будет зависеть вся прочность будущей конструкции.Размер диаметра, в зависимости от того, какой необходим заказчику может варьироваться от 4 до 22 мм. В этой статье мы приведем таблицу сравнения диаметра и веса стальной и стеклопластиковой арматур, исходя из которой вы сможете сделать выбор, какой армирующий материал вам больше подходит.

Бывает два вида диаметров композитной арматуры:

  • Наружный – его можно померять штангенциркулем, в тех местах периодических выступов (навивке) стеклопластиковых стержней. Но когда рассчитывают параметры конструкции, такой способ измерения диаметра арматуры почти не используют, поскольку чем больше нить навивки, тем больше диаметр стержня.
  • Номинальный – именно размер этого диаметра используют как основной для расчетов конструкции здания.

Ниже представлена таблица, в которой наглядно представлено сравнение диаметра и веса обычной металлической арматуры и композитной арматуры.


Если вы еще не знаете, какой диаметр арматуры будете использовать для своего стройобъекта, то предлагаем вам воспользоваться нашими рекомендациями:

Одноэтажные постройки (для хоз. целей – баня, беседка, склад и тд.): рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-6 мм. В равных условиях стройки. металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅8 мм.

Одноэтажные постройки (для жилых целей – дом, дача и тд.): рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-8 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅12 мм.

Двухэтажные постройки (для жилых целей – дом, котедж и тд.): рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-10 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅14 мм или комбинированно АКСп-10мм (нижний слой) и АКСп- 8мм (верхний слой).

Ленточные фундаменты в качестве заборов: рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-4 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅6.В Также ГОСТ АКСп-4мм находит прекрасное применение в производстве теплоблоков.

Отмостки и дорожки около зданий: рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-6 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅8.

Бассейны и бетонные площадки: рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-10 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅12.

Гибкие связи и стяжка полов: рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-6 мм. В равных условиях стройки, металлическую арматуру необходимо будет использовать диаметром ∅8.

Дорожное строительство,мосты,подземное метро: рекомендуем использовать ГОСТ АКСп-12мм и выше. Стекловолоконную арматуру производят диаметром до 45мм.

15 способов применения стеклопластиковой арматуры в строительстве

В данной статье разберем и подробно опишем 15 способов как и где наиболее часто применяют стеклопластиковую композитную арматуру.

1. Фундаментные плиты

Технология армирования фундаментных плит при малоэтажном сторительстве не выше трех этажей с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру гарантированно приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической. Принцип армирования фундаментых плит стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется шлифовальной машинкой — «болгаркой».

2. Ленточные фундаменты

Армирование ленточного фундамента с применением стеклопластиковой арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Таблица равноправной замены металлической арматуры на композитную стеклопластиковую арматуру

Металлическая класса А-III (A400C) Арматура композитная полимерная стеклопластиковая ОЗКМ (АКС)
6 А-III 4 АКС
8 А-III 5,5 АКС
10 А-III 6 АКС
12 А-III 8 АКС
14 А-III 10 АКС
16 А-III 12 АКС
18 А-III 14 АКС
20 А-III 16 АКС

Правильная равнопрочная замена металлической арматуры на стеклопластиковую позволит Вам получить экономическую выгоду до 45% (экономия в 2 раза).

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости увеличивать количество слоев армирования и количества хлыстов в одном слое.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры так же осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется «болгаркой».

3. Армирование промышленных бетонных полов

Армирование промышленных бетонных полов с применением стеклопластиковой композитной арматуры происходит путем замены металлической арматуры на стеклопластиковую согласно таблице равнопрочной замены.

Правильная замена на стеклопластиковую арматуру при армировании промышленных бетонных полов так же приводит к существенной экономии денежных средств, т.к. стеклопластиковая арматура дешевле металлической.

Принцып армирования стеклопластиковой арматурой не отличается от армирования металлической арматурой, но приводит к существенной экономии времени на монтаже.

При замене металлической арматуры на стеклопластиковую нет необходимости уменьшать шаг армирования.

При необходимости удленения хлыста стеклопластиковой арматуры соединение происходит в нахлест. Длинна нахлеста от 20 до 50 см.

Вязка стеклопластиковой арматуры осуществляется вязальной проволокой, резка стеклопластиковой арматуры осуществляется шлифовальной машинкой — «болгаркой».

4. Отмостки вокруг зданий

Отмостка — это полоса шириной от 0,6м до 1,2 м, которая примыкает к фундаменту или цоколю здания с уклоном.

Уклон отмостки должен быть не менее 1% (1 см на 1 м) и не более 10 % (10 см на 1м).

Отмостку вокруг здания рекомендуется возводить с использованием стеклопластиковой арматуры, так как главная задача отмостки — это отвод поверхностных дождевых и талых вод от стен и фундамента дома. Отмостка с применением стеклопластиковой арматуры прослужит в несколько раз дольше, так как у стеклопластиковой арматуры высокие антикоррозийные свойства, что препятствует возникновению трещин в бетоне.

5. Армопояс (сейсмопояс) между этажами кирпичных или блочных зданий

Стеклопластиковая арматура – применение, достоинства и недостатки

Давайте попробуем в этом разобраться и определиться, где применение стеклопластиковой арматуры оправдано, а где нет.

Связывается такая арматура практически также, как и обычная – с помощью крючка для вязки арматуры.

Теперь давайте разберемся во всем по порядку – сначала рассмотрим достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры, а затем, основываясь на них, определим, где ее применение будет целесообразным. В конце статьи я расскажу о своем личном мнении по поводу применения стеклопластиковой арматуры.

Как и у любого строительного материала, у стеклопластиковой арматуры есть свои как достоинства, так и недостатки по сравнению с аналогичной металлической, которые могут стать серьезным подспорьем или помехой в применении ее в различных областях строоительства.

Давайте, наверное, начнем с достоинств:

 

Достоинства стеклопластиковой арматуры

1. Небольшой удельный вес. Это достоинство позволяет применять ее в легких конструкциях, таких, например, как ячеистый бетон и т.п. Это свойство стеклопластиковой арматуры позволяет снизить массу всей конструкции.

Стоит отметить, что применение стеклопластиковой арматуры в обычном бетоне не будет так же значительно влиять на массу конструкции, учитывая то, что основной вес будет давать сам бетон.

2. Низкая теплопроводность. Как известно, стеклопластик проводит через себя тепло значительно хуже, чем металл.

Это достоинство стеклопластиковой арматуры позволяет применять ее там, где необходимо сократить мостики холода, которые так замечательно создает стальная арматура.

3. Упаковка в бухтах. Для строительства частных домов это очень весомое достоинство стеклопластиковой арматуры, потому что на ее доставку к участку можно не тратиться, а, как известно, при постройке дома, особенно если строите своими руками, каждая копейка на счету.

В добавок к вышесказанному можно добавить, что применение стеклопластиковой арматуры в бухтах уменьшает ее расход, так как в арматурном каркасе нахлестов практически не будет, а это так же позволит немного снизить финансовые расходы.

4. Долговечность. Производители основываются на том факте, что стеклопластик, по сравнению с металлом, гораздо долговечнее.

Это немного сомнительное достоинство стеклопластиковой арматуры, учитывая то, что металл внутри бетона практически не подвержен коррозии и внутри железобетонной конструкции также прослужит очень долго.

5. Диэлектрическая. Это свойство, скорее всего, в частном строительстве не дает никаких достоинств стеклопластиковой арматуры над металлической, но о нем тоже не стоит забывать.

6. Устойчивость к химическим воздействиям. Это означает, что в кислых и других агрессивных химических средах стеклопластиковой арматуре намного комфортнее чем стальной.

В малоэтажном частном строительстве это достоинство стеклопластика, так же, как и предыдущее, практически не играет никакой роли, за исключением строительства зимой, когда в раствор или бетон добавляют различные соли, пагубно воздействующие на металл.

7. Радиопрозрачность. Это означает, что стеклопластиковая арматура не создает никаких радиопомех, в отличие от металлических контуров, создаваемых стальной арматурой.

Такое достоинство стеклопластиковой арматуры как радиопрозрачность, будет играть значительную роль только в том случае, если в стенах вашего дома много арматуры. Тогда применение стеклопластиковой арматуры уменьшит радиопомехи внутри дома.

В достоинствах разобрались, теперь давайте рассмотрим недостатки стеклопластиковой арматуры, применяемой в строительстве.

Недостатки стеклопластиковой арматуры

У любого материала есть недостатки и стеклопластиковая арматура – не исключение.

1. Стеклопластиковая арматура дороже обычной стальной если сравнивать арматуру одинакового диаметра.

2. Термически не устойчива. Стеклопластиковая арматура не выдерживает высоких температур.

Так же сомнительный недостаток, потому как в малоэтажном частном строительстве я даже не могу представить ситуацию, где будет необходимо нагреть арматуру до 200 градусов.

3. Не гнется. Таким образом, если нам понадобится, например, согнуть арматуру под углом 90 градусов, мы этого сделать не сможем. Хотя с другой стороны – мы можем все изгибы сделать из обычной стальной и нарастить их со стеклопластиковой.

4. Низкий модуль упругости на излом. Это означает, что стеклопластиковая арматура не выдерживает на излом таких же нагрузок, как металлическая.

Многие производители утверждают обратное – что модуль упругости у стеклопластиковой арматуры больше, но это, скорее всего, они имеют ввиду растяжение, а бетон, как правило подвержен больше нагрузкам именно на излом. Это основной недостаток, из-за которого ограничивается применение стеклопластиковой арматуры в строительстве.

5. Трудность в сооружении жесткого арматурного каркаса. Другими словами, каркас из стеклопластиковой арматуры не такой жесткий как из металлической, и, соответственно, менее устойчив к вибрации и нагрузкам, которые будут присутствовать при заливке бетона с автомобильного миксера.

Вот мы и рассмотрели практически все основные достоинства и недостатки стеклопластиковой арматуры. Судя по ним, невозможно с большой уверенностью сказать, что она значительно лучше или хуже металлической арматуры, поэтому давайте рассмотрим в каких строительных конструкциях и сооружениях применение стеклопластиковой арматуры будет оправдано и целесообразно.

Применение стеклопластиковой арматуры оправдано в некоторых случаях как в промышленном строительстве, так и в частном малоэтажном.

По поводу промышленного строительства, я думаю, говорить много не стоит, все же сайт посвящен строительству домов своими руками, поэтому давайте разберем область применения стеклопластиковой арматуры в частном малоэтажном строительстве.

1. Стеклопластиковая арматура применяется в некоторых типах фундаментов, таких как ленточный – заглубленный ниже глубины промерзания, плитный фундамент.

Стоит отметить, что это касается только малоэтажного частного строения, на хорошем грунте. На плывучих грунтах будут повышенные нагрузки на излом, которые стеклопластиковая арматура может не выдержать.

2. Целесообразно применение стеклопластиковой арматуры в армировании кирпичных стен, стен из блоков, очень часто можно встретить армирование стен из газосиликатных блоков стеклопластиковой арматурой.

Применение стеклопластиковой арматуры в армировании стен очень популярно среди застройщиков. Причем применяется такая арматура как элемент армирования самих стен, так и в качестве связки облицовочной стены с несущей.

3. В многослойных панелях в качестве связей. Так как внутри панелей, как правило присутствует плотный утеплитель, для связки между собой бетонных частей и используется стеклопластиковая арматура.

4. Оправдано применение стеклопластиковой арматуры в несущих частях элементов, подверженных повышенной коррозии, бассейнов, например.

5. Также стеклопластиковая арматура широко применяется в армировании клееных деревянных балок, увеличивая их жесткость.

6. Армирование асфальта, в местах повышенных нагрузок, хотя я такого еще ни разу не видел.

Как видите, область применения стеклопластиковой арматуры в строительстве довольно широка, хотя и присутствуют кое-какие ограничения.

Мнение автора о применении стеклопластиковой арматуры в строительстве

Я считаю, что стеклопластиковая арматура пока не способна полностью заменить металлическую, но это не значит, что ею можно совсем пренебречь.

Я широко применяю ее в строительстве стен из блока и кирпича, также в качестве связей облицовочной стены с несущей, так как при применении металла в качестве связей, во-первых, он будет подвержен коррозии, ну а во-вторых, металл создает мостики холода, которые в современном строительстве крайне нежелательны.

Применение стеклопластиковой арматуры в фундаменте так же оправдано, если у вас нетяжелая постройка, например, каркасный дом или гараж.

Если же на участке слабый грунт и предвидятся огромные нагрузки на фундамент, я бы не стал рисковать с применением арматуры, у которой упругость на излом меньше чем у металлической.

Армирование волокном для композитного материала FRP

Большая часть прочности композитов из стекловолокна обусловлена ​​типом, количеством и расположением армирования волокном. В то время как более 90% используемых арматурных материалов — это стекловолокно, другие арматуры удовлетворяют потребности различных областей применения.

Стекло

Наиболее распространенное армирование — стекло прочное, обладает хорошей термостойкостью и высокими электрическими свойствами. Для более ответственных нужд S-Glass предлагает более высокую термостойкость и примерно 1/3 прочности на разрыв (при более высокой стоимости).

Углеродное волокно

Углеродные волокна (графит) доступны с широким диапазоном свойств и цен. Углеродные волокна сочетают в себе легкий вес с очень высокой прочностью и модулем упругости (мера жесткости или жесткости). Для применений с высокой жесткостью эти арматуры трудно превзойти, с модулем упругости, равным стали. Также они обладают отличными усталостными свойствами. Углеродные волокна используются в основном в аэрокосмических деталях, где снижение веса является основной целью.Хотя стоимость ограничивает использование в коммерческих приложениях, это целесообразно там, где содержание материалов невелико, например, в спортивном оборудовании.

Арамид

Также известны как ароматические полиамидные волокна (Kevlar® или Twaron®), арамид обеспечивает высокую прочность и низкую плотность (на 40% ниже, чем у стекла), а также высокий модуль. Эти волокна могут быть включены во многие полимеры и широко используется в приложениях с высокой ударной нагрузкой, в том числе баллистической сопротивление.

Натуральные волокна

Натуральные волокна, такие как сизаль, конопля и лен, могут использоваться для некоторых приложения с низкими требованиями к прочности.Они ограничены применения, не требующие устойчивости к влаге или повышенной влажности.

Расположение волокон
Однонаправленный

Типы армирования:
Сплошная ровница

Процессы:
Непрерывная пултрузия, прессование

Двунаправленный

Типы армирования:
Ткани, Тканый ровинг

Процессы:
Ручная укладка

Многонаправленный

Типы армирования:
Рубленые пряди, непрерывные, мат из рубленых прядей, трехосная ткань

Процессы:
Прессование и литье под давлением, напорный мешок, преформа

Процент армирования стекловолокном увеличивает прочность в направлении ориентации волокон

Способ расположения отдельных прядей определяет как направление, так и уровень достижимой прочности.Три основных устройства — это однонаправленный, двунаправленный и разнонаправленный.

Формы армирования

Арматура поставляется в нескольких основных формах, чтобы обеспечить гибкость по стоимости, прочности, совместимости с системой смол и технологическим требованиям.

Сплошной ровничный станок

Поставляется в виде нескрученных нитей, скрученных в цилиндрическую упаковку для дальнейшая обработка. Непрерывную ровницу обычно измельчают для распыления, преформы или листовые формовочные смеси.В непрерывном виде используется в процессах пултрузии и намотки нитей.

Ровинг тканый

Это тяжелая драпируемая ткань различной ширины, толщины и веса. Тканый ровинг стоит меньше, чем обычная тканая ткань, и используется для обеспечения высокой прочности в крупных конструктивных элементах, таких как резервуары и корпуса лодок. Тканый ровинг используется в основном при ручной укладке.

Ткани

Тканые материалы, изготовленные из волоконной пряжи, имеют более тонкую структуру, чем тканый ровинг.Они доступны в различных размерах и с весом от 2,5 до 18 унций на квадратный ярд, с различной ориентацией прочности.

Армирующий мат

Армирующий мат, изготовленный либо из непрерывных прядей, уложенных по спирали, либо из рубленых прядей, скрепляется смолистым связующим или сшивается механически. Эти маты используются для композитов средней прочности. Комбинированный мат, состоящий из плетеного ровинга и мата из рубленых прядей, скрепленных вместе, используется для экономии времени при ручной укладке.Гибридные маты из стекловолокна и углерода и арамидных волокон также доступны для более прочных армированных изделий.

Поверхностный мат

Покровный мат или вуаль — это мат из тонкого волокна, изготовленный из моноволокна и не считающийся армирующим материалом. Он используется для обеспечения хорошей отделки поверхности из-за его эффективности в блокировании рисунка волокон лежащего под ним мата или ткани. Поверхностный мат также используется на внутреннем слое антикоррозийных материалов для получения гладкой, насыщенной смолой поверхности

Рубленые волокна

Рубленые пряди или волокна доступны длиной от 1/8 дюйма до 2 дюймов. для смешивания со смолами и добавками для приготовления формовочных масс для прессование или литье под давлением и другие процессы.Различная поверхность применяются для обеспечения оптимальной совместимости с различными смоляные системы.

Ресурсы

Армирование стекловолокном. Характеристики, применение, цены

Сегодня широко используются новые технологии и инновации, в том числе в строительной отрасли, способствующие созданию новых материалов, существенно отличающихся более высокими эксплуатационными характеристиками. Один из них — арматура из стекловолокна, которую можно назвать одним из самых прочных и долговечных материалов.Появившись не так давно, он завоевал большую популярность, став альтернативой металлической фурнитуре. Он состоит из специального наполнителя, выполняющего функцию скрепления, и синтетического полимерного материала (полиэфирной или эпоксидной смолы).

Преимущества армирования стекловолокном

Популярность этого материала объясняется множеством его положительных характеристик. Специальное полимерное связующее волокно обеспечивает высокие антикоррозионные свойства, устойчивость к гниению и химическим воздействиям.

Низкая теплопроводность позволяет избежать промерзания стен и фундамента в условиях суровой русской зимы.

Имея удельный вес намного ниже, чем у металлической арматуры, аналог из стекловолокна не уступает ей по прочности. Сочетание этих качеств делает материал особенно популярным при создании сложных и ответственных конструкций.

Высокие электроизоляционные свойства исключают блуждающие токи и позволяют использовать арматуру в таких конструкциях, как световые опоры, линии электропередач. Стекловолокно является диэлектриком, поэтому отсутствуют электрические помехи, что очень важно для зданий, где расположены высокотехнологичные устройства.

Благодаря ребристому профилю арматура прочно и надежно крепится к бетону, что позволяет успешно выполнять монтажные работы на широком фронте.

Также выгодно с экономической точки зрения использовать такой материал, как арматура из стекловолокна. Цена на него демократичная (в зависимости от толщины 11-16 рублей за метр) и позволяет снизить стоимость возводимых конструкций.

Не требует установки сварочного аппарата или других инструментов.Вместо сварки используются различные крепления.

Арматура из стекловолокна удобна для транспортировки, так как продается штангами и отсеками, которые легко помещаются даже в автомобиль.

недостатки

При всех неоспоримых достоинствах этот материал имеет ряд недостатков. По сравнению со стальной арматурой имеет довольно низкий показатель вязкости разрушения. Поэтому важно, чтобы фурнитура из стеклопластика использовалась только в тех отраслях, которые четко определены производителем.

Из-за низкого модуля упругости материал при определенных условиях изгибается, поэтому при проектировании перекрытий необходимы дополнительные расчеты.

Термостойкость стекловолокна такова, что при температуре более 200 градусов его прочность теряется, что исключает использование материала для строительства конструкций, предполагающих высокотемпературный нагрев.

Область применения

Использование композитной арматуры рекомендуется в качестве армирующего материала в кирпичной кладке, при изготовлении сеток и стержней, усиливающих несущую способность конструкций.

Также удобен для укрепления проезжей части, мостов, создания ограждающих конструкций, проведения различных реставрационных и ремонтных работ.

При строительстве всех видов бетонных резервуаров, систем канализации и очистки воды, при рекультивации используется арматура из стекловолокна. Его использование в этих случаях намного выгоднее по сравнению с металлическим аналогом.

В конструкциях, подверженных коррозии (причалы, пирсы и т. Д.), Стеклопластик просто незаменим.

Производство арматуры из стекловолокна

Стекловолоконные материалы пропитываются полиэфирными смолами, и в процессе их вытяжки через нагретую формовочную головку получается профиль из стеклопластика.

Новейшие технологии позволяют создавать изделия самого разного профиля. Это может быть стержень, труба, швеллер, пластина и т. Д. Производство стеклопластика таким способом требует использования специального станка с дистанционным управлением.

Стекловолокно PCT

Это очень гибкий рулонный материал.Он изготавливается из тех же компонентов, что и арматура из стекловолокна — это стеклоткань и полимерные связующие. Его основные преимущества — повышенная гибкость, устойчивость к различным химическим и температурным воздействиям, водонепроницаемость и безопасность для здоровья человека.

Область применения

Стекловолокно РСТ отличается высокой износостойкостью в сочетании с небольшой стоимостью. Это делает его незаменимым в качестве покрытия слоя теплоизоляции трубопроводов, находящихся как внутри, так и снаружи, при прокладке подземных тепловых сетей.В производстве электроизоляционных и кровельных материалов сегодня сложно обойтись без стекловолокна. В сложенном виде этот материал не образует трещин, что делает его очень удобным в использовании, а конструкции из него приобретают эстетичный вид.

Лодки из стекловолокна

Стекловолокно — излюбленный композитный материал, без использования которого просто не обходится большинство промышленных секторов. Также он эффективно используется при изготовлении малых сосудов благодаря таким свойствам, как стабильность, высокие антикоррозионные свойства, пластичность.Отечественные лодки из стеклопластика сегодня пользуются большим спросом. При их изготовлении используется армирующая сетка, предотвращающая появление трещин в корпусе. Подавляющий шум и вибрацию материал повышает комфорт использования судна.

По эксплуатационным свойствам стеклопластик не уступает алюминию. Поэтому изделия из этого материала не менее прочны и надежны. К тому же они намного дешевле. Лодки из стеклопластика не подвержены гниению, коррозии, а если их поверхность обработать специальной краской, то это также устранит водоросли.

Отечественные судостроители на протяжении многих лет эффективно внедряют новейшие разработки лодок и катеров с использованием стеклопластика. Отремонтировать корпус такого судна довольно просто. Небольшие неисправности легко устранить с помощью смолы и стекловолокна. В то же время за счет новых слоев материала существенно увеличивается прочность оболочки.

Популярность и прочность стеклопластика подтверждают многочисленные успешно построенные конструкции и отзывы строителей.Возрастающий спрос на изделия из стекловолокна свидетельствует о высокой эффективности использования этого материала.

p>

Формы армирования волокном | CompositesWorld

Волокна, используемые для армирования композитов, поставляются непосредственно производителями волокна и косвенно — конвертерами в различных формах, которые различаются в зависимости от области применения.

Ровинг и буксировка. Ровинг — самый простой и распространенный вид стекловолокна.Его можно нарезать, соткать или иным образом обработать для создания вторичных форм волокон для производства композитов, таких как циновки, тканые материалы, тесьма, трикотажные ткани и гибридные ткани. Ровинги поставляются весовыми с указанным диаметром нити накала. Термин урожайность обычно используется для обозначения количества ярдов в каждом фунте ровинга из стекловолокна. Точно так же жгут является основной формой углеродного волокна. Типичный размер жгута аэрокосмического класса составляет от 1K до 24K (K = 1000, так что 12K означает, что жгут содержит 12000 углеродных волокон).Углеродные волокна 12K на основе PAN и пека доступны с умеренным (33-35 Msi), промежуточным (40-50 Msi), высоким (50-70 Msi) и сверхвысоким (70-140 Msi) модулем упругости. (Модуль — это математическое значение, которое описывает жесткость материала путем измерения его прогиба или изменения длины под нагрузкой.) Новые тяжелые жгутные углеродные волокна, иногда называемые волокнами товарного сорта , с числом нитей 48–320 тыс. доступны по более низкой цене, чем волокна аэрокосмического качества. Они обычно имеют модуль упругости 33–35 Msi и предел прочности на разрыв 550 ksi и используются, когда требуется быстрое наращивание деталей, чаще всего на рынках отдыха, промышленности, строительства и автомобилестроения.Тяжелые жгутовые волокна обладают свойствами, приближающимися к свойствам волокон аэрокосмического класса, но их можно производить с меньшими затратами из-за различий в исходных материалах и технологиях. (Высокая стоимость углеродного волокна и исторически значимые колебания его спроса и предложения вызывают неизменно высокий интерес в индустрии композитов к состоянию мирового рынка углеродного волокна, тема, рассматриваемая в статье «Спрос и предложение: современные волокна».)

Потенциально значительным недавним изменением является жгут углеродного волокна, который содержит выровненных прерывистых волокон .Эти жгуты создаются с помощью специальных процессов, которые либо натягивают углеродный жгут с разной скоростью, что вызывает случайное разрушение отдельных нитей, либо иным образом разрезают или разделяют отдельные углеродные нити, так что начало и конец нити располагаются в шахматном порядке, а их относительная длина примерно одинакова. так, чтобы они оставались выровненными, а жгут сохранял свою целостность. Разрывы позволяют волокнам с большей независимостью смещать положение относительно соседних волокон, что делает жгут более пластичным и дает ему способность растягиваться под нагрузкой с более высокими прочностными характеристиками, чем рубленые, беспорядочные волокна.Формы волокон, изготовленные из выровненных прерывистых жгутов (см. «Маты» ниже), более драпируемые ; то есть они более податливы и, следовательно, легче приспосабливаются к изогнутым поверхностям инструмента, чем формы волокон, сделанные из стандартной жгута (см. «Выровненные прерывистые волокна достигают возраста»).

Маты — это нетканые материалы, изготовленные из волокон, скрепленных химическим связующим. Они бывают двух разных форм: рубленая и непрерывная. Рубленые маты содержат случайно распределенные волокна, нарезанные на длину, обычно от 38 мм до 63.5 мм. Мат из непрерывных волокон состоит из завитков из непрерывных волокон. Поскольку их волокна ориентированы беспорядочно, маты изотропны — они обладают одинаковой прочностью во всех направлениях. Маты из рубленых прядей обеспечивают недорогое армирование, прежде всего, при ручной укладке, непрерывном ламинировании и некоторых применениях закрытого формования. По своей природе более прочный мат из непрерывных прядей используется в основном при компрессионном формовании, формовании с переносом смолы и пултрузии, а также при производстве преформ и штампованных термопластов.Некоторые маты с непрерывной пряжей, используемые для пултрузии, и маты с иглой, используемые для формования листов, устраняют необходимость хранения шпулярников и измельчения.

Ткани изготавливаются на ткацких станках различной плотности, переплетения и ширины. Тканые материалы являются двунаправленными, обеспечивая хорошую прочность в направлении осевой ориентации пряжи или ровницы (0º / 90º), и они способствуют быстрому изготовлению композитов. Однако прочность на разрыв тканых материалов в некоторой степени снижается, потому что волокна изгибаются, когда они проходят над и под друг друга в процессе ткачества.Под действием растягивающей нагрузки эти волокна имеют тенденцию выпрямляться, вызывая напряжение в матричной системе.

Для двунаправленных тканей используется несколько различных типов плетения. В полотне каждая пряжа наполнителя (т. Е. Пряжа, ориентированная под прямым углом к ​​длине ткани) попеременно пересекает и под каждой пряжей основы (продольной пряжей). Другие переплетения, такие как жгут , атлас и корзина плетение, позволяют пряже или ровнице пересекать и под несколькими волокнами основы (например.г., от двух до двух лет). Эти переплетения обычно более драпируемые, чем полотняные.

Тканый ровинг относительно толстый и используется для тяжелого армирования, особенно при ручной укладке и применении инструментов. Благодаря относительно грубому переплетению ровница быстро смачивается и стоит относительно недорого. Однако можно производить исключительно тонкие ткани из стекловолокна для таких применений, как усиленные печатные платы.

Гибридные ткани могут быть изготовлены из различных типов волокон, составов прядей и типов тканей.Например, высокопрочные пряди из S-стекла или волокна малого диаметра могут использоваться в направлении основы, в то время как менее дорогие пряди составляют наполнитель. Гибрид также можно создать, сшив вместе тканый материал и нетканый мат.

Мультиаксиальные ткани — это нетканые материалы, изготовленные из однонаправленных волоконных слоев, уложенных друг на друга в разной ориентации и скрепленных сшиванием по всей толщине, вязанием или химическим связующим. Долю пряжи в любом направлении можно подбирать по желанию.В многоосных тканях исключается изгиб волокон, связанный с ткаными тканями, потому что волокна лежат друг на друге, а не пересекаются и снижаются. Это позволяет лучше использовать внутреннюю прочность волокон и создавать более гибкую ткань, чем тканая ткань аналогичного веса. Доступны сверхтяжелые нетканые материалы (до 200 унций / ярд²), которые могут значительно уменьшить количество слоев, необходимых для укладки, делая производство более рентабельным, особенно для крупных промышленных сооружений.Высокий интерес к многослойной арматуре без обжима привел к значительному росту этой категории арматуры.

Новый стиль многоосного армирования, разработанный доктором Стивеном Цай из Стэнфордского университета совместно с Chomarat (Ле Шейлар, Франция и Андерсон, Южная Каролина, США), был представлен в 2011 году, который ориентирует волокна под очень малыми углами, такими как 0 ° / 20 °, который может заменить квазиизотропные волокна для лучшей производительности и меньшего веса. Одним из результатов является продукт под названием C-PLY, который недавно использовался компанией VX Aerospace (Моргантон, Северная Каролина, США) на своем четвертомасштабном БПЛА VX-1 KittyHawk .Он имеет крылья, которые плавно переходят в аэродинамический фюзеляж, и является первым самолетом, который использует анизотропные ламинаты Цая, а его полномасштабная версия предназначена для использования в качестве беспилотных гражданских или военных (см. Изображение и изображение слева). Подробнее о БПЛА KittyHawk и о том, как его создатели использовали эту новую форму волокна, читайте в статье «VX Aerospace: Маленькая компания, большая производительность».

Плетеные ткани ткутся непрерывно под косым углом и имеют по крайней мере одну осевую пряжу, которая не гофрируется в процессе ткачества.Сила тесьмы достигается за счет переплетения трех или более пряжи без скручивания любых двух нитей друг вокруг друга. Эта уникальная архитектура обычно обеспечивает большую прочность по сравнению с тканью. Он также обладает естественной прилегаемостью, что делает оплетку особенно подходящей для производства рукавов и преформ (см. «Преформы» ниже), поскольку она легко принимает форму армируемой детали, тем самым устраняя необходимость разрезания, сшивания или манипуляций с ней. размещение волокна. Косы также доступны в виде плоской ткани.Они могут изготавливаться с трехосной архитектурой, с волокнами, ориентированными под углом 0 °, + 60 °, -60 ° в одном слое. Эта квазиизотропная архитектура в одном слое плетеной ткани может устранить проблемы, связанные с наложением нескольких слоев ткани 0˚, + 45˚, -45˚ и 90˚. Кроме того, склонность к расслоению (разделению волоконных слоев) резко снижается при использовании квазиизотропной плетеной ткани. Его архитектура 0 °, + 60 °, -60 ° придает ткани одинаковые механические свойства во всех направлениях, поэтому возможность несоответствия жесткости между слоями исключается.

Как в рукаве, так и в плоской ткани волокна сплошные и механически переплетены. Поскольку все волокна в конструкции участвуют в событии нагрузки, нагрузка равномерно распределяется по всей конструкции. Таким образом, тесьма может поглотить много энергии, если она разорвется. Ударопрочность, устойчивость к повреждениям и усталостные характеристики оплетки привлекают производителей композитов в самых разных областях, от хоккейных клюшек до корпусов вентиляторов реактивных двигателей.

Преформы представляют собой армирующие формы, близкие к конечной, предназначенные для использования при производстве конкретных деталей путем наложения и формирования слоев из рубленого, однонаправленного, тканого, сшитого и / или плетеного волокна в заданную трехмерную форму.Сложные формы деталей можно точно приблизить путем тщательного выбора и интеграции любого количества армирующих слоев различной формы и ориентации. Из-за их потенциала высокой эффективности и скорости обработки был разработан ряд технологий предварительного формования с помощью специальных связующих, методов нагрева и уплотнения и использования автоматизированных методов распыления, ориентации и уплотнения рубленых волокон.

Недавний и необычно творческий пример , автоматизирующего производство преформ , — это технология размещения заплаты волокон (FPP) компании Cevotec (Гархинг, Германия), автоматизированный способ размещения «участков» преформы из углеродного волокна в менее дорогостоящее армированное стекловолокном кайтборды, созданные North Kiteboarding (Оберхахинг, Германия), как средство удовлетворения сугубо индивидуальных предпочтений с точки зрения «производительности доски» со стороны энтузиастов кайтбординга без радикального повышения цен на кайтборды (см. иллюстрацию / фото и подпись слева).Чтобы узнать больше об этом, нажмите «Преформы Fiber patch помогают оптимизировать характеристики кайтборда».

Препреги представляют собой пропитанные смолой волокна, изготовленные путем пропитки волокон контролируемым количеством смолы (термореактивной или термопластичной) с использованием технологий растворителя, горячего плавления или порошковой пропитки. Препреги можно хранить на «В-стадии», то есть в частично отвержденном состоянии, до тех пор, пока они не потребуются для изготовления. Лента или ткань препрега используются при ручной укладке, автоматической укладке ленты, укладке волокон и в некоторых операциях намотки волокон (см. Соответствующие заголовки в сегменте «Методы изготовления» справочника материалов CW ). Однонаправленная лента (все волокна параллельны) является наиболее распространенной формой препрега. Препреги, изготовленные из тканых волокон и других плоских изделий, предлагают армирование в двух или более измерениях и обычно продаются полными рулонами, хотя некоторые поставщики доступны в небольших количествах. Изготовленные путем пропитки волокнистых преформ и оплеток обеспечивают трехмерное усиление.

Препреги

обеспечивают однородное сочетание волокна и смолы и обеспечивают полное смачивание. Они также устраняют необходимость взвешивания и смешивания смолы и катализатора для мокрой укладки.Для большинства термореактивных препрегов драпировка и липкость «обработаны» для облегчения обращения, но они должны храниться при температуре ниже комнатной и иметь ограничения по времени хранения; то есть их необходимо использовать в течение определенного периода времени после извлечения из хранилища, чтобы избежать реакции преждевременного отверждения. Термопластичные препреги не нуждаются в охлаждении и не подлежат ограничениям по сроку службы, но без специального состава они не имеют липкости или драпировки, как у термореактивных препрегов, и, следовательно, их труднее формировать.

То, что препреги позволяют производить готовые детали с наименьшей массой, высочайшими механическими свойствами и низким содержанием пустот, неоспоримо.Однако исторически они также были самыми дорогими, отчасти потому, что они исторически производились специалистами — производство препрега было промежуточным, дискретным этапом в цепочке поставок композитов. Недавно были предприняты усилия для устранения неэффективности и связанных с этим затрат, связанных с этим дополнительным этапом. Два интересных подхода к этой цели, оба встроенных процессов , были представлены на конференции и выставке SPE Automotive Composites Conference & Exhibition 2015 в Детройте, штат Мичиган, США.Они превращают производителей композитов в препреггеры во многом так же, как процесс прямого изготовления длинноволоконных термопластов (D-LFT) в конце 1990-х — начале 2000-х годов, когда работа композиторов была передана производителям. Обе новые технологии исключают ранее необходимые и дорогостоящих, этапов замораживания и хранения препрега перед его отправкой покупателю, который затем должен также хранить и размораживать его перед использованием в процессе формования, расходы на которое несет процессор и, предположительно, заказчик процессора.

Наиболее близким к коммерциализации является встроенный процесс предварительной обработки, разработанный совместно Mitsubishi Rayon Co. Ltd. (Токио, Япония) и Mitsubishi Rayon Carbon Fiber and Composites Inc. (Ирвин, Калифорния, США). Ученые Mitsubishi сокращают расходы за счет прямого покрытия отдельных пучков углеродного жгута, калибровки ширины и последующего наматывания продукта на катушки. Система автоматической укладки волокна (AFP) — Mitsubishi называет ее автоматизированной укладкой towpreg — затем используется для укладки стопки слоев, чтобы исключить необходимость ручной укладки.Затем стопки предварительно формируются и формуются с помощью собственного процесса компрессионного формования препрега (PCM). Другой подход — это новый процесс InPreg (встроенный препрег), разработанный Институтом химической технологии им. Фраунгофера (ICT) (F-ICT, Пфинцталь, Германия). Подобно подходу Mitsubishi PCM, препреги InPreg предназначены для формования в прессах для сжатия, а не на более экзотическом оборудовании, что открывает доступ к ламинатным композитам более широкому кругу производителей. этапы предварительного формования и формования InPreg выполняются в пресс-инструменте.Это исключает не только время, необходимое для нагрева, предварительного формования и охлаждения препрега, но также стоимость и место для станции предварительного формования. Ключом к процессу Inpreg является четырехкомпонентная система эпоксидной смолы с B-стадией от Huntsman Advanced Materials (Базель, Швейцария) и более дешевое жгут углеродного волокна 24-50K, которое формируется в UD-ткань без обжима (NCF) . (Подробнее об обоих поточных методах читайте в разделе «Более низкая стоимость, меньше отходов: поточное производство препрега».)

Жгут спреда представляет собой отдельный жгут (или нескрученную пряжу) волокна, разложенного до тех пор, пока отдельные нити не будут лежать бок о бок, образуя ультратонкую ленту.Например, жгут из углеродного волокна 12K может иметь ширину от 5 до 25 мм, уменьшая его толщину на 80%. Эти расправленные жгуты могут быть вплетены в ткань, размещены для образования многоосной не изгибающейся ткани (NCF) или для приема жидкой или порошковой смолы с образованием ленты для расправленных жгутов или жгутов. Использование тканого жгутного полотна вместо более обычных армирующих материалов может привести к снижению веса композитного ламината на 20-30%. Это достигается за счет закрытия промежутков между основой и утком в основе и утке, чтобы меньше смолы задерживалось там, а также за счет уменьшения извитости волокон, что приводит к более прямым волокнам, что повышает прочность.Таким образом, конечный композитный ламинат может использовать меньшее количество более тонких слоев для достижения таких же или лучших характеристик.

Поставщик волокна Hexcel (Стэмфорд, Китай, США) заявляет о 5-8% сокращении зазоров в ткани и о возможности достижения с использованием углеродного волокна свойств жгута 6K при поверхностном весе 3K, характеристик жгута 12K при поверхностном весе 6K и т. Д. . North Thin Ply Technology (NTPT, Penthalaz-Cossonay, Швейцария) утверждает, что может быть распределено по любому волокну , и заявляет, что достижимы очень низкие поверхностные веса: 30 г / м 2 для углеродного волокна на основе PAN и 14 микрон диаметр кварцевого волокна, 35 г / м 2 для стекловолокна диаметром 9 микрон, 20 г / м 2 для арамидного волокна и 30 г / м 2 для полибензоксазола (ПБО) и других синтетических волокон.Поставщиками усиленного буксируемого материала являются Hexcel, NTPT, Oxeon (Борас, Швеция), Sigmatex (UK) Ltd. (Ранкорн, Великобритания), Chomarat и FORMAX (Лестер, Великобритания). Приложения включают в себя велосипеды, лыжи, хоккейные клюшки, ракетки, парусные лодки, гоночные автомобили и самолет Solar Impulse .

Переработанное углеродное волокно (RCF) армирующие элементы доступны в различных формах, включая рубленые волокна, нарезанные на определенную длину, рубленые волокна, составленные в виде гранул из термопласта с длинными волокнами (LFT), трехмерные преформы в форме сетки и произвольно ориентированные маты из рубленого волокна — сухие или комбинированные с термопластами — включая полипропилен (PP), полиэтилентерефталат (PET), полиамид (PA или нейлон), полифениленсульфид (PPS), полиэфиримид (PEI), полиэфирэфиркетон (PEEK).Маты из рубленого волокна также можно обрабатывать, например, чесанием, чтобы добиться большего выравнивания волокон, что приводит к лучшим механическим свойствам. Это разнообразие продуктов доступно у ряда поставщиков RCF по всему миру, и они перерабатываются с помощью пиролиза, при котором смола сжигается из отходов препрега и отвержденных структур. Компания Technical Fiber Products Inc. (TFP, Скенектади, Нью-Йорк, США и Бернсайд, Великобритания) производит вуали из RCF плотностью 2 г / м 2 .

Продукция RCF также производится собственными силами из отходов производства сухого волокна. В продуктах SigmaRF повторно используются собственные сухие производственные отходы Sigmatex путем объединения углеродных волокон диаметром от 45 до 60 мм с термопластическим носителем для образования лент, которые используются для изготовления не изгибающихся тканей, например, 220 г / м 2 Углеродное волокно ± 45 ° / двухосный ПЭТ NCF. Другие варианты включают RCF / Kevlar / PEI, RCF / PA и RCF / PES.

Институт обработки пластмасс (IKV) при RWTH Ахенском университете (Ахен, Германия) взял зарождающиеся волокна, не собранные роликами во время формования прекурсора углеродного волокна PAN — отходы производства углеродного волокна или побочный продукт — а затем нарезал, карбонизировал и сформировал из них однородные маты с использованием непрерывного процесса воздушной укладки.(Дополнительные сведения о технологиях регенерации углеродного волокна и рынке вторичного продукта см. В разделе «Обновление вторичного углеродного волокна: завершение цикла жизненного цикла углепластика».)

Новые методы также разрабатываются для производства непрерывных переработанных волокон, включая сольволиз с использованием спиртов или других растворителей для удаления смол без горения или высоких температур, пиролиз и разматывание сосудов высокого давления с намотанной нитью и использование эпоксидных смол, которые позволяют матрице быть перерабатывается как термопласт, например отвердители Recyclamine от Connora Technologies (Хейворд, Калифорния, США).

Формовочные смеси — еще один способ включения волокон в композит. Традиционно они были разработаны в пластмассовой промышленности и содержат короткие волокна (2-25 мм) при низком весовом проценте (5-50%). Компаунд для формования массы (BMC), похожий на замазку, используется при литье под давлением, в то время как компаунд для формования листов (SMC) используется для более крупных деталей и с более высокими требованиями к прочности, обычно в процессе компрессионного формования.

Стекломат термопласта (GMT), который также поддается прессованию, имеет непрерывное армирование случайными волокнами.GMT был разработан в 1960-х годах как шаг вперед от короткого нейлона, армированного волокном. Он столкнулся с растущей конкуренцией со стороны термопласта, армированного длинным волокном (LFRT или LFT), который производится путем разрезания пултрузионных непрерывных стекловолоконных стержней малого диаметра на гранулы. LFT имеет непрерывное однонаправленное волокно, проходящее по всей длине гранулы, и предлагает свойства между GMT и термопластами из короткого стекла. В 1990-х годах производители оборудования разработали системы встроенного компаундирования (ILC), которые объединяют ранее раздельные процессы компаундирования и формования.Эти системы прямого длинноволоконного термопласта (D-LFT) сочетают в себе смолу, арматуру и добавки на прессе, доставляя отмеренную дробь или заряд непосредственно к оборудованию для литья под давлением или компрессионного формования. Это исключает запасы предварительно приготовленного продукта и позволяет выбирать длину волокна.

SMC, BMC, GMT и LFT используются в широком спектре приложений, где требуются сложные формы и формованные детали, включая автомобильные детали, бытовую технику (бак стиральной машины), медицинские приборы, потребительские товары, электронику, спортивные товары, кронштейны, корпуса. , запчасти для транспортных средств и электрооборудования.

SMC, в частности, предлагает уплотнение деталей, контур глубокой вытяжки и множество других преимуществ по сравнению со сталью и алюминием: он обычно на 40% легче металлов при сопоставимой по характеристикам геометрии. Хотя он не ржавеет и не подвергается коррозии и не требует такой обработки, он обладает термической и химической стойкостью, чтобы выдержать электрофоретическое (электронное покрытие) процессы предотвращения ржавчины на металлических компонентах шасси, поэтому детали SMC могут быть прикреплены к корпусу в белом (предпочтительный метод сборки) и не требует специальной сборки электронного покрытия.Однако до недавнего времени SMC имела преимущество в стоимости при объемах производства 150 000 единиц или меньше. Тем не менее, новый SMC низкой плотности от Continental Structural Plastics (CSP, Auburn Hills, MI, US) получил название TCA (жесткий класс A) Ultra Lite. При удельном весе (SG) 1,2 он обеспечивает снижение массы на 28% по сравнению с классами TCA Lite со средней плотностью CSP (1,6 SG) и на 43% по сравнению с обычными сортами SMC 1,9. Кроме того, он не только предлагает механические характеристики, сравнимые с TCA Lite (оба имеют матрицу ненасыщенного полиэфира от AOC Resins, Collierville, TN, US), но также, как сообщается, более эффективно связывается с краской и клеем.Что наиболее важно, анализы жизненного цикла, проведенные CSP, по сообщениям, показывают, что даже при объемах до 350 000-400 000 автомобилей в год TCA Ultra Lite стоит дешевле в расчете на одну деталь, чем алюминий (см. Фото и подпись слева). Подробнее о новом SMC см. «SMC низкой плотности: лучше жить благодаря химии».

Стекловолокно является наиболее распространенным и наименее дорогим армированием, используемым в формовочных смесях, арамидное волокно обеспечивает износостойкость, волокно из нержавеющей стали обеспечивает защиту как от электростатического рассеяния (ESD), так и от электромагнитных помех (EMI), а углеродное волокно обеспечивает более высокий модуль упругости и меньший вес. а также свойства ESD.Также были разработаны формовочные смеси, армированные натуральными волокнами (конопля, лен, сизаль и древесные волокна), в том числе. Они набирают популярность в автомобильной, спортивной и потребительской продукции.

Усовершенствованные формовочные смеси предназначены для применения с более высокими эксплуатационными характеристиками, включая аэрокосмические и военные детали. В этих материалах используются смолы с более высокими эксплуатационными характеристиками, такие как эпоксидная, фенольная, винилэфирная, бисмалеимидная (BMI) и полиимидная, и с содержанием волокон от 45% до 63% по весу.Волокна включают углеродное стекло и стекло E, а также стекло S2 с более высокими характеристиками. TenCate Advanced Composites BV (Нейвердал, Нидерланды) производит BMC с эпоксидной смолой, цианатным эфиром, нейлоном, смолами PPS или PEEK и углеродным или стекловолокном S2 длиной от 12 мм до 50 мм. HexMC производится Hexcel с использованием углеродных волокон длиной 50 мм и эпоксидной смолы. Множество других продуктов SMC из углеродного волокна доступны от поставщиков, включая Continental Structural Plastics, Quantum Composites Inc. (Бэй-Сити, Мичиган, США) и совместное предприятие Zoltek Corporation (Санкт-Петербург).Луи, Миссури, США) и Magna Exteriors (Париж, Франция).

В последнее время формовочные смеси позволяют армировать изделия, созданные с помощью того, что стало известно как процессы аддитивного производства, также известные как 3D-печать. Рубленое и коротковолокнистое армирование может быть адаптировано для использования в обычном типе 3D-печати, называемом моделированием наплавления. Большая часть 3D-печати из армированного пластика имеет ограниченный размер (обзор см. В разделе «3D-печать: ниша или следующий шаг к производству по запросу?»).Но, по крайней мере, один недавний демонстрационный проект показывает, что широкоформатная печать технически практична. и экономически оправданы: Национальная лаборатория Ок-Ридж (Ок-Ридж, Теннесси, США) и производитель оборудования Cincinnati Inc. (Харрисон, Огайо, США) продемонстрировали большие возможности. возможность форматной печати с помощью системы Big Area Additive Manufacturing (BAAM) в сотрудничестве с Local Motors (Чандлер, Аризона, США) для производства первого в мире автомобильного кузова, напечатанного на 3D-принтере. Специально разработанный кузов спортивного автомобиля Strati был напечатан на полу выставки на выставке IMTS в 2014 году за 44 часа с использованием смеси акрилонитрилбутадиенстирола (ABS), армированной 15% углеродным волокном, поставляемой SABIC (Питтсфилд, Массачусетс, США).Подробнее о демонстрации читайте в разделе «Аддитивное производство: можно ли напечатать автомобиль

Примечание редактора: Чтобы продолжить чтение статей в «Отраслевой обзор, Часть I: Материалы и процессы», вы можете вернуться в главное меню SourceBook, нажав здесь .

Исследование коррозионного повреждения стекловолокна в арматуре текстильного стекловолокна в экспозициях, имитирующих бетонную среду

[1] Коллепарди, М.; Moderní beton, 1-е изд .; ЧКАИТ, Пелгржимов (2009).

[2] Хелланд, С.; Navrhování zaměřené na životnost: оборудование zásad zahrnutých v model code 2010 do Provozní normy ISO 16204. Beton TKS 2013, 6, 3-10.

[3] Т.Биттнер, П. Тей, М. Вокач, П. Бушка, Ш. Ненадалова, Экспериментальные испытания белых пластин UHPC, армированных ПВС волокнами и армированием текстильного стекла, Перспективные исследования материалов, т. 1124, стр.83-88, (2015).

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amr.1124.83

[4] Бушка, П.; и другие. Экспериментальное исследование конструктивного элемента из высокопрочного текстильного бетона, нагруженного изгибающим моментом, Fiber Concrete 2015, Praha, 8 s.

[5] Т.Биттнер, П. Бушка, М. Костелецка, М. Вокач, Экспериментальное исследование механических свойств текстильного армирования стекла, Прикладная механика и материалы, Vol. 732, стр 45-48, (2015).

DOI: 10.4028 / www.scientific.net / amm.732.45

[6] Нааман, А.E .; Текстильные армированные цементные композиты: конкурентоспособность и направления исследований, Международная конференция RILEM по материаловедению 2010, Ахен, 22 с.

[7] Коломбо, И.Г.; и другие. Поведение при изгибе многослойных балок из текстильного железобетона, Строительные материалы 2015, 95, 675-685.

DOI: 10.1016 / j.conbuildmat.2015.07.169

[8] Млезива, Дж.; Polymery-výroba, structure, vlastnosti a použití, Sobotáles, Praha (1993).

[9] Духачека, В.; Polymery-výroba, vlastnosti, zpracování, použití, VŠCHT Praha, Praha (2011).

[10] Прокопова, И.; Makromolekulární chemie, VŠCHT Praha, Praha (2007).

Длина развертки стержней арматуры

Длина развертки может быть определена как длина арматуры (стержня), которая должна быть встроена или спроецирована в колонну для установления желаемой прочности связи между бетоном и сталью (или любыми другими двумя типами арматуры). материал).

Рис.1: Длина развертки в основании

Причина предоставления Длина развертки

  • Для создания надежного соединения между поверхностью стержня и бетоном, чтобы не произошло разрушения из-за проскальзывания стержня в условиях предельной нагрузки.
  • Кроме того, дополнительная длина стержня, предусмотренная в качестве развернутой длины, отвечает за передачу напряжений, возникающих в любом сечении, на смежные сечения (например, в месте соединения балок колонны — дополнительная длина стержней, передаваемых от балки к колонне).

Важность

Обеспечение надлежащего развития является важным аспектом безопасной практики строительства. Должна быть обеспечена надлежащая длина развертки в стержнях арматуры в соответствии с рассматриваемой при проектировании маркой стали.

В противном случае в сценариях, где предусматривается меньшая длина развертки по сравнению с требуемой, конструкции будут склонны к отказу из-за проскальзывания стыков, связок, анкеров и перехлестов, в таких случаях стержни сначала не деформируются, но разрушение произойдет в стыках и нахлесты до текучести арматуры.

Расчет длины развертки

Где,

Ø = номинальный диаметр арматурного стержня

? с = напряжение в стержне в сечении, учитываемое при расчетной нагрузке

? bd = Расчетное напряжение сцепления

Рис. 2: Длина развертки согласно IS 1786

Приведенная выше формула используется для расчета требуемой развертки в мм для любого заданного диаметра стержня, та же формула используется для метода предельных состояний, а также метода рабочего напряжения.Единственное изменение в расчетах в обоих методах связано с разным значением расчетного напряжения сцепления; значения расчетной связи для предельного состояния и рабочего напряжения следующие;

Таблица № 1: Расчетное напряжение связи в методе предельных состояний

Расчетное напряжение связи в методе предельных состояний
M20 M25 M30 М35 M40 и выше
Марка бетона 1.2 1,4 1,5 1,7 1,9 Для плоских стержней на растяжение
Расчетное напряжение связи (? ш.д., Н / мм2) 1,92 2,24 2,4 2,72 3,04 Для деформированных стержней при растяжении

Таблица № 2: Расчетное напряжение связи в методе рабочего напряжения

Расчетное напряжение связи в методе рабочего напряжения
M20 M25 M30 М35 M40 М45 M50
Марка бетона 0.8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 Для гладких стержней на растяжение
Расчетное напряжение связи (Н / мм 2 ) 1,28 1,44 1,6 1,76 1,92 2,08 2,24 Для деформированных стержней при растяжении

Как правило, на практике требуемая длина развертки выражается как « 41 x Ø » или « 41 Ø », где 41 — коэффициент, рассчитанный по приведенной выше формуле, а Ø — диаметр стержня.

Подробнее: Детализация железобетонной балки в соответствии с ACI Code

Расчет длины нахлеста в железобетонных конструкциях

Длина нахлеста — один из важных терминов в армировании. Обычно это путают с другим важным термином, называемым длиной развития и длиной закрепления. В этой статье обсуждается длина нахлеста стержней. При размещении стали в железобетонной конструкции, если необходимая длина одиночного стержня может не хватить.Чтобы получить желаемую конструктивную длину, производится притирка двух стержней бок о бок. Альтернативой этому является использование механических соединителей.

стальных стержней внахлест

Притирка может быть определена как перекрытие двух стержней бок о бок до проектной длины. Обычно длина стального прутка ограничивается 12 м. Это сделано для удобной транспортировки стальных стержней на строительную площадку. Например, представьте, что вам нужно построить колонну высотой 100 футов. Но это практически недоступно. Отсюда решетки разрезают каждый второй этаж.

стальных стержней внахлест

Затем силы натяжения должны передаваться от одного стержня к другому стержню в месте разрыва стержня. Таким образом, вторая полоса находится близко к первой и перекрывается. Такое перекрытие двух полосок называется «длиной нахлеста». Притирка обычно выполняется там, где встречается минимальное напряжение изгиба. Как правило, длина нахлеста составляет 50d, что означает 50-кратный диаметр стержня, если оба стержня имеют одинаковый диаметр.

Длина нахлеста стержней одинакового диаметра

Длина нахлеста при растяжении:

Длина нахлеста, включая величину крепления крюков, должна составлять

  • Для растяжения при изгибе — Ld или 30d, в зависимости от того, какое значение больше.
  • Для прямого натяжения — 2Ld или 30d, в зависимости от того, что больше.

Прямая длина притирки прутков должна быть не менее 15d или 20см.

Длина нахлеста при сжатии:

Длина нахлеста равна длине проявки, рассчитанной при сжатии, но не менее 24d.

Для стержней разного диаметра:

Когда необходимо соединить стержни разного диаметра, длина нахлеста рассчитывается с учетом стержня меньшего диаметра.

Соединения внахлест

Соединения внахлестку не следует обслуживать для стержней диаметром более 36 мм. В таких случаях следует рассмотреть возможность сварки. Но если сварка также невозможна в некоторых условиях, то притирка может быть разрешена для стержней диаметром более 36 мм. Но наряду с притиркой необходимо предусмотреть дополнительные спирали диаметром 6 мм вокруг притирочных стержней.

Длина стыка внахлест в основании
Длина нахлеста для бетона 1: 2: 4 Номинальная смесь:

Длина притирки при растяжении (стержень MS — стержень из мягкой стали), включая значение анкеровки, составляет 58d.Таким образом, исключая значение анкеровки, длина нахлеста = 58d — 2 * 9d = 40d. (Где 9d = припуск на крюк до 25 мм и k = 2)

Длина нахлеста для бетона M20:
  • Колонны — 45d
  • Балки — 60d
  • Плиты — 60d

Это означает, что если нам нужно нахлестать Стержни колонны диаметром 20 мм, минимальный нахлест 45 * 20 = 900 мм.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.