Ключевые слова: стекловолокно, усиление, композитные материалы.
Благодаря своим особым качествам стекловолокно, как материал, широко используется как материал для армирования.
С 1930 года стекловолокно быстро заняло лидирующие позиции во много отраслях промышленности. Действительно, этот материал используется в различных областях жизнедеятельности человека, таких как здания и сооружения промышленно-гражданского комплекса (29 %), транспорт (25 %), электричество и электроника (16 %), спорт и отдых (14 %) и промышленное оборудование (11 %).
Стекловолокно обладает множеством преимуществ: конкурентоспособной ценой, малым весом, огнестойкостью и отличными экологическим характеристикам. Этот компонент определенно нашел свое место в мировом строительства, он широко используется для производства различных армированных композитных материалов.
Армирование или усиление железобетонных конструкций (здания, мосты) композитными материалами (стекловолокном) в наше время все более находит широкое применение благодаря своим преимуществам и достигаемым при армировании результатам. Исследования свойств композитных материалов выполнялись во многих странах, где и были разработаны методики расчета таких конструкций и практические рекомендации по их изготовлению.
Стекловолокно используется как для армирования, так и для изоляции и оптики. Для усиления оно является безусловно наиболее важным компонентом. В 9 из 10 случаев стекловолокно используется для армирования бетонов или полимеров (термореактивных пластиковых материалов, таких как полиэстер или эпоксидная смола) для производства композитных материалов, способных заменить сталь.
Для изоляции стекло используется в виде довольно коротких волокон, которые образуют своего рода матрацу, часто называемой стекловатой. Этот материал так же используется для теплоизоляции (Anne BERTHEREAU, Eric).
Стекловолокно имеет высокую прочность на растяжение: 3400Мпа….4400Мпа (Djebloun Youcef). Волокна в композитном материале защищены связующим веществом и смолой. Химические свойства стекла, отлично проявляют себя при воздействии влажной среды или в воде (Julien Mercier).
Стекловолокно имеет термическую стойкость, образованную структурными связями при высокой температуре, называемой термическим уплотнением (W. H. Otto).
Микро исследование материала показало некоторые дефекты, связанные с производственным процессом, такие как: разница в толщине готового изделия, от одного места к другому,формирование воздушного пузыря и соответственно наличие пористости у готового изделия(Djebloun Youcef).В рамках рекомендацый, я бы предложил для избежания негативных последствий, тщательно следить за производственным процесом на всех стадиях изготовления изделия, от проектирования, до его физического изготовления, в том числе путем проведения соответсвующих исследований (анализов) при его изготовлении.
- Производство волокна
– подготовка партии
– плавка партии для получения расплавленного стекла
– вытягивание и калибровка волокна
– намотка волокна
– отделка
- Различные виды армирования
– Утолщения помогают улучшить прочность на разрыв и жесткость композиционных материалов и находятся в форме нити (органических волокон или неорганических).
– Стекловолокно выпускается в различных коммерческих формах:
- — в форме ровинга (нити, замки и т. д.): Ровинг представляет собой сборку параллельных оснований, сгруппированных без кручения
- — в форме тканей (ткани из тафты, холсты и т. д.): Ткань формируется перпендикулярным перекрещиванием ровинга. Ровные ткани могут весить до 800 г / м2.
- — в виде мата (проволочная нарезка, сплошная проволока) мат представляет собой мат нарезной или непрерывного пластика, агломерированный быстро растворимым связующим или медленным связующим в смоле
Рис. 1. стеклянный ровинг
Рис. 2. стеклянная ткань
Рис. 3. стеклянный коврик
- Преимущества стекловолокна при усилении
1) усиление конструкций стекловолокном показывает хорошие результаты:
– Возрастает несущая способность таких конструкций
– Происходит адаптция усиленных конструкций к «современным стандартам» в условиях возрастающих нагрузок и увеличения интенсивности их воздействия
2) возможность расчета усиленных стекловолокном конструкций на восприятие нагрузок;
3) улучшение структуры бетонных конструкций, усиленных стекловолокном.
4) возможность осуществлять мониторинг и наблюдение за такими конструкциями
5) увеличение механических характеристик, например, прочности при растяжении от 400 до 2000 Мпа
6) коррозионная стойкость, что способствует их использованию в странах, где климат очень экстремальный, как Россия и Северная Америка
7) долговечность
8) низкая стоимость производства стекловолокна по сравнению с другими волокнами (углеродные волокна...), что делает его одним из наиболее используемых волокон в настоящем
Литература:
- Anne BERTHEREAU, Eric DALLIES Date de publication: 10 janv. 2008), ‘’Techniques de l'ingénieur Matériaux composites’’
- DJEBLOUN YOUCEF,’’ généralités sur les matériaux de constructions’’ –chapitre 01, page 05
- Julien Mercier — ‘’Prise en compte du vieillissement et de l’endommagement dans le dimensionnement de structures en matériaux composites’’-Thèse de doctorat, Université Paris VI, 1991 –page 28
- W. H. Otto, “Compaction effects in glass fibers,” Journal of The American Ceramic Society, page 68–72
- reference guide STRRES FABEM –chapitre 5
- СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования
