Полимерная арматура для фундамента

плюсы и минусы, армирование композитной арматурой

Несмотря на то, что арматура из композитных материалов применяется в Европе, США и некоторых других странах для укрепления бетонных монолитных конструкций еще с 70-х годов прошлого века, для нас это все еще новый и малораспространенный материал. Однако в последние годы, благодаря стремлению частных строительных компаний внедрять в производство современные технологии, стеклопластиковое армирование приобретает все большее применение.

Первоначально арматура из стеклопластика из-за ее высокой стоимости использовалась только для монолитных конструкций, подверженных сложным условиям эксплуатации. Но постепенное развитие химической промышленности и индустрии производства строительных материалов привело к снижению цен и повышению уровня доступности стеклопластика.

Расширение производства и сферы применения армирования композитной арматурой повлекло за собой разработку и утверждение ГОСТ 31938-2012, определяющего условия изготовления, внешний вид, размеры и порядок лабораторных испытаний изделий этого типа.

Что такое стеклопластиковая арматура

Конструктивно, в поперечном сечении, — это пучок нитей из стекловолокна, углеволокна, базальта и некоторых других полимеров, покрытых сверху вязкими смолами. Такая структура обеспечивает прочность на разрыв более чем в три раза превышающую аналогичные показатели стали (подробное сравнение композитной и металлической арматуры приведено здесь).

Классификация

В зависимости от типа применяемого при изготовлении сырья, арматуру ПВХ для фундамента подразделяют на:

• стеклокомпозитную – АСК;
• углекомпозитную – АУК;
• базальтовую – АБК;
• комбинированную – АКК.

Кроме этого, полимерные стержни различаются по диаметру сечения от 4 до 32 мм и внешнему виду поверхности, которой может быть гладким, рифленым или присыпанным.

Поставки осуществляются в виде свернутой бухты или прямых нарезанных прутов длиной до 12 метров.

Технические характеристики

Конструктивное строение композитной арматуры для фундамента делает ее уникальным строительным материалом, который используют для возведения особо ответственных монолитных конструкций из бетона. К главным техническим показателям относят:

• нижний предел прочности при растяжении для АСК 800 МПа, АУК 1400 МПа, АБК 1200 МПа;
• предельная прочность при испытании на сжатие для всех видов — не менее 300 МПа;
• сопротивление поперечному срезу для АСК не менее 150 МПа, АУК 350 МПа, АБК 250 МПа;
• средний удельный вес композитной арматуры — 1900 кг/м³;
• предельная эксплуатационная температура составляет 60˚C.

При сравнении показателей упругости следует отметить, что углепластик более чем в 2 раза превосходит стекловолокно и в 1,5 раза — композитную базальтовую арматуру.

Вес арматуры из пластика.

Стоимость стеклопластикового прута

Цена полимерных армирующих материалов зависят от структуры и составляющих компонентов в составе. Конструкция композитного прута состоит из продольного набора стеклянных волокон, скрепленных между собой эпоксидной смолой. Поверхность может оставаться гладкой, иметь шероховатую присыпку или быть обвитой по спирали специальным стеклоровингом. Последний способ позволяет получить ребреную поверхность, которая обеспечит более надежное сцепление с бетоном.

В отличие от металлического проката, который в большинстве случаев продается на вес, цена стеклопластиковой арматуры всегда определяется за погонный метр. Это часто приводит к заблуждению о том, что тонна композитных материалов стоит намного дороже стали.

Необходимо понимать, что при диаметре 12 мм в одной тонне металла будет 1100 м прута, а пластика — 12500 метров. Кроме этого, высокая прочность стеклопластиковой арматуры позволяет применять меньшие диаметры при одинаковых условиях монтажа. Эти условия показывают, что стоимость полимеров будет не выше, а ниже, чем у металлопроката. Изучение прайс-листов компаний изготовителей показало, что цена наиболее популярных диаметров 4-8 мм находится в диапазоне 8,50-27,20 руб/м.

Плюсы и минусы применения стеклопластика

Главными преимуществами композитной арматуры специалисты считают:

• устойчивость к воздействию коррозии и многих агрессивных химических веществ;
• высокую прочность, превышающую подобные показатели для металла;
• долговечность, увеличивающую срок эксплуатации конструкции в 2-3 раза;
• небольшой удельный вес, облегчающий погрузку и перевозку;
• простой расчет стеклопластиковой арматуры для фундамента;
• возможность использования при отрицательных температурах до -60˚C;
• экологическую чистоту применяемых компонентов;
• доступность и экономичность при применении;
• отсутствие ограничения длины прута при монтаже благодаря поставкам в бухтах;
• диэлектрические и антимагнитные свойства.

Серьезным минусом композитной арматуры является пониженная прочность при испытании на излом. Там, где металлические пруты просто согнутся, стеклопластик может переломиться, ослабив при этом надежность конструкции. Поэтому такие полимеры не применяют при монтаже и производстве несущих элементов и перекрытий, что ограничивает их использование и является недостатком.

Предельная температура нагрева не позволяет применять пластиковое армирование при потенциальной возможности длительного воздействия открытого пламени. В случае пожара такие бетонные монолиты будут определяться как поврежденные и их необходимо заменять.

Сравнивая плюсы и минусы стеклопластиковой арматуры, можно сделать уверенный вывод, что данные материал можно и нужно применять для создания надежных и долговечных монолитных конструкций.

Сфера применения

Стеклопластик является прекрасным материалом для монтажа фундаментных оснований любого типа. Композитную арматуру используют не только в промышленном, но и частном строительстве. Особенно в случае наличия возможности высокого подъема грунтовых вод и на заболоченных почвах. Этот материал незаменим при выполнении работ по укреплению берегов, при строительстве гидротехнических сооружений и на объектах с возможным воздействием агрессивных веществ.

Хорошие результаты получают, если использовать пластиковую арматуру для укрепления дорожных покрытий на участках с повышенной влажностью и в условиях вечной мерзлоты. Пруток диаметром 4 мм применяют для армирования каменной кладки из пенобетонных и газобетонных блоков, а так же полов на промышленных и торговых объектах.

Так же плюсом композитной арматуры специалисты признают возможность эффективного совместного использования традиционных стальных прутов и композитных пластиковых материалов. С помощью стали укрепляют углы и места примыкания стен, а все пролеты армируются пластиком. Это позволяет ускорить сборку каркаса без ущерба качеству конструкции и расширить области применения материалов.

Технология армирования фундаментов

Благодаря уменьшенному весу пластиковой арматуры и возможности использования прутов любой длины, сборка армирующего каркаса выполняется намного проще, чем из металлических стержней. Повышенная прочность полимерной арматуры для фундамента материалов позволяет использовать меньшее сечение.

Так, например, стальная арматура диаметром 12 мм, часто применяемая для монтажа фундаментов в частном строительстве, заменяется пластиком 8 мм, а пруты 10 мм — полимером 7 мм.Расчетная таблица, которая поможет вам точно определить, какой диаметр можно использовать в каждом отдельно взятом случае.

Технологический процесс производства монтажных работ с использованием пластиковой арматуры для фундамента выполняется в несколько этапов, что показано на видео в конце статьи:

1. установка опалубки;
2. разметка уровня заливки бетона;
3. сборка армирующего каркаса;
4. заливка бетона;
5. снятие опалубки.

Монтаж опалубочной конструкции при армировании ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой должен выполняться в соответствии с проектом для обеспечения точной конфигурации и размеров элементов фундамента. При устройстве опалубки из деревянных досок, ДСП или фанеры, рекомендуется обернуть щиты пергамином. Это позволит сохранить материал и использовать его повторно.

После этого на внутренней стороне ограждающих элементов с помощью водяного уровня необходимо нанести отметки верхнего уровня будущего монолита. Они позволят cориентироваться при заливке бетона и обеспечат его равномерное распределение.

Сборка армирующего каркаса

Схема укладки арматуры и размеры между отдельными прутами всегда указываются в проекте. В случае применения стеклопластиковой арматуры в фундаменте, вы можете изменять диаметр стержней на меньший, но раскладку следует выполнять только по чертежу.

Схема армирования монолитной плиты.

Первоначально необходимо отмотать из бухты пруты необходимой длины и установить их на подставки параллельно друг другу. Через заданные интервалы положить на продольные струны поперечные перемычки. Связать арматуру в местах пересечения вязальной проволокой или стянуть затяжными пластиковыми хомутами (подробнее про вязку — здесь). В результате будет готов нижний ряд каркаса для армирования фундамента стеклопластиковой арматурой.

Заготовьте вертикальные стойки необходимой длины. Верхний ряд каркаса вяжется аналогично нижнему. После сборки, оба ряда кладутся друг на друга и, начиная с края, связываются их вертикальные стойки, постепенно поднимая верхний ряд арматуры.

После сборки конструкции ее нужно перенести и установить внутрь опалубочного ограждения, как показано на фото.

Перед установкой армирующего каркаса, на дно траншеи засыпается песок и проливается водой или трамбуется. Утрамбованную песчаную поверхность рекомендуется накрыть гидроизолирующим материалом или геотекстильным полотном. Это предотвратит поступление влаги к фундаменту и увеличит его надежность и эксплуатационный срок.

В процессе выполнения работ по монтажу фундамента из стеклопластиковой арматуры, необходимо помнить, что края прутов не должны доходить до опалубки и дна траншеи на 5 см. Для обеспечения этого условия можно использовать специальные пластиковые фиксаторы типа «стойка» и «звездочка» или плотные влагостойкие каменные материалы.

Армирование пояса.

Заливка бетонной смеси

Укладка бетона внутрь опалубки производится точно так же, как и при использовании металлической арматуры. Однако следует соблюдать повышенную осторожность, поскольку прочность стеклопластиковой арматуры при сильных боковых воздействиях может оказаться недостаточной. Уплотнение бетона вибратором или трамбовкой необходимо выполнять таким образом, чтобы не повредить установленный каркас.

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.

В заключение

Стеклопластиковая сетка для армирования на строительных площадках в нашей стране пока еще считается новым материалом. Многие строители до сих пор считают, что применение стали, свойства которой давно изучены, обеспечит более надежную монолитную конструкцию.

Однако многочисленные испытания и исследования показали, что композитные материалы превосходят традиционный металл по прочности, долговечности и другим характеристикам. Пластик более удобен в работе и позволяет сократить время монтажа. Также он не подвержен коррозии, воздействию блуждающих токов и низких температур.

Видео по теме

Стеклопластиковая арматура – недостатки и преимущества

Стеклопластиковая арматура, которая появилась на строительном рынке относительно недавно, имеет как достоинства, так и недостатки, о которых обязательно должен быть осведомлен потребитель. Несмотря на заверения производителей в том, что данная продукция является полноценной заменой металлической арматуры, не во всех ситуациях ее применение можно считать обоснованным.

Каркас монолитной плиты из композитной арматуры

Что собой представляет арматура из стеклопластика

Так называемая композитная арматура – это стержень из стеклопластика, вокруг которого намотана углепластиковая нить, служащая не только для усиления конструкции такого изделия, но и для обеспечения его надежного сцепления с бетонным раствором. У арматуры данного типа есть как плюсы, так и минусы, и к ее использованию следует подходить очень взвешенно.

Элементами для фиксации углепластиковых арматурных прутков между собой служат пластиковые хомуты. Удобно, что для соединения элементов такой арматуры не требуется использование сварки, что, несомненно, является большим плюсом.

Скрепление стеклопластиковой арматуры с помощью фиксаторов и хомутов

Оценивая целесообразность использования стеклопластиковой арматуры, необходимо рассмотреть все плюсы и минусы ее применения в отдельных ситуациях. Такой подход позволит обеспечить высокую эффективность этого материала как средства укрепления строительных конструкций различного назначения.

Если не учитывать характеристики стеклопластиковой арматуры и не сопоставлять их с параметрами аналогичных изделий, изготовленных из металла, можно нанести серьезный вред будущей строительной конструкции или элементам отделки. Именно поэтому прежде чем приступать к выбору элементов для армирования конструкций из бетона, следует разобраться, в каких случаях применение тех или иных изделий является более целесообразным.

Физико-механические свойства композитной арматуры различных типов

Основные преимущества

Среди преимуществ, которыми отличается углепластиковая арматура, стоит выделить следующие.

• Важным преимуществом стеклопластиковой арматуры является ее небольшой удельный вес, что дает возможность использовать ее для армирования легких конструкций из ячеистого бетона и некоторых других строительных материалов. Это позволяет значительно снизить вес конструкций, которые армируются с ее помощью. Между тем вес обычной бетонной конструкции при использовании стеклопластиковой арматуры снизится незначительно, так как сам строительный материал обладает внушительной массой.
• Низкая теплопроводность также относится к преимуществам стеклопластиковой арматуры. При использовании такой арматуры в бетонных конструкциях не образуется мостиков холода (чего нельзя сказать об армирующих элементах из металла), что значительно улучшает их теплоизоляционные параметры.
• Высокая гибкость стеклопластиковой арматуры позволяет отгружать ее заказчику в бухтах, а не нарезанной отдельными прутками. Благодаря компактной форме упаковки транспортировать такую арматуру значительно проще, для чего можно использовать багажник любого легкового автомобиля, а это серьезно сокращает расходы на доставку материала к месту выполнения строительных работ. Использование армирующих элементов, которые отгружаются не нарезанными прутками, а в бухтах, позволяет также снизить расходы материала за счет уменьшения количества нахлестов. Это положительным образом сказывается как на прочностных характеристиках будущей бетонной конструкции, так и на ее стоимости, что особенно важно при выполнении строительных работ.
• Достаточно спорным считается такое преимущество стеклопластиковой арматуры, как ее долговечность внутри бетонной конструкции. Арматура из металла, находясь в изолированном состоянии, также не подвергается негативному влиянию внешних факторов, что обеспечивает долговечность ее использования.
• Углепластиковая арматура – это диэлектрический материал, что является преимуществом изделий из данного материала. Проводящая электрический ток металлическая арматура больше подвержена коррозии, что негативным образом сказывается на ее долговечности.
• По сравнению с армирующими элементами из металла, стеклопластиковые изделия не подвержены воздействию химически активных сред. Такое преимущество стеклопластиковой арматуры особенно актуально в случаях возведения строений в зимнее время, когда в бетон добавляются различные солевые растворы, ускоряющие процесс застывания.
• Являясь диэлектриком, углепластиковая арматура не создает радиопомех внутри здания, в отличие от металлических прутков. Такое преимущество важно тогда, когда в бетонной конструкции имеется много армирующих элементов. В противном случае использование композитной арматуры не станет минусом, но будет не столь актуально.

Главные достоинства композитной арматуры

Имеются у стеклопластиковой арматуры и недостатки, о которых также следует знать ее потенциальным потребителям.

Главные недостатки

Недостатки стеклопластиковой арматуры связаны со следующими ее характеристиками.

• К минусам стеклопластиковой арматуры относится, в частности, то, что она не выдерживает воздействия высоких температур. В то же время сложно представить ситуацию, когда арматурный каркас, находящийся внутри бетона, может быть нагрет до температуры 200 градусов.
• Достаточно высокая стоимость – это условный недостаток, если учитывать тот факт, что для армирования бетонных конструкций можно использовать стеклопластиковую арматуру меньшего диаметра в сравнении с изделиями из металла.
• Арматура из углепластика плохо гнется. Этот недостаток ограничивает ее использование при создании укрепляющих каркасов для бетонных конструкций. Между тем выполнить гнутые участки арматурного каркаса можно и из стальных элементов, а затем нарастить их при помощи стеклопластиковых прутков.
• Арматура, изготовленная из стеклопластика, плохо выдерживает нагрузки на излом, что очень критично для бетонных конструкций. Соответственно, их усиливающий каркас должен успешно выдерживать такие нагрузки, чем не может похвастаться арматура, выполненная из композитных материалов.
• В отличие от металлического арматурного каркаса, стеклопластиковые изделия обладают меньшей жесткостью. Из-за этого недостатка они плохо переносят вибрационные нагрузки, возникающие при их заливке с помощью автомобильного миксера. При использовании такой техники арматурный каркас подвергается значительным механическим нагрузкам, которые могут вызвать его поломку и нарушение пространственного положения его элементов, поэтому к жесткости подобных бетонных конструкций предъявляются достаточно высокие требования.

Разрыв арматуры в следствии недостаточного связующего в структуре стержня

Рассматривая преимущества и недостатки стеклопластиковой арматуры, сложно сказать, насколько она лучше или хуже изготовленной из металла. В любом случае к выбору этого материала следует подходить очень обоснованно, используя его для решения тех задач, для которых он действительно предназначен.

Сферы применения стеклопластиковой арматуры

Арматура, изготовленная из композитных материалов, правила укладки которой несложно изучить по соответствующим видео, используется и в капитальном, и в частном строительстве. Поскольку капитальное строительство осуществляется силами квалифицированных специалистов, которые хорошо знакомы с нюансами и недостатками применения тех или иных строительных материалов, остановимся на особенностях использования такого материала при возведении частных малоэтажных строений.

Сферы использования композитной арматуры

• Арматура, изготовленная из композитных материалов, успешно используется для укрепления фундаментных конструкций следующих типов: ленточных, высота которых больше, чем глубина промерзания почвы, и плитных. Применение арматуры из углепластика для укрепления фундаментов целесообразно лишь в тех случаях, когда строение возводится на хорошем грунте, где бетонные основания не будут подвергаться нагрузкам на излом, которые стеклопластиковые элементы могут просто не выдержать.
• При помощи стеклопластиковой арматуры укрепляют стены, кладка которых выполняется из кирпича, газосиликатных и других блоков. Следует отметить, что в качестве связующего элемента стен композитная арматура очень популярна среди частных застройщиков, которые используют ее не только для укрепления кладки несущих конструкций, но и для обеспечения их связки с облицовочными перегородками.
• Этот материал активно используется и для связки элементов многослойных панелей. Структура последних включает в себя слой утеплителя и бетонные элементы, которые и связываются между собой при помощи стеклопластиковой арматуры.
• Благодаря тому, что арматура рассматриваемого типа лишена такого недостатка, как подверженность коррозии, ее часто используют для укрепления различных гидротехнических сооружений (к примеру, плотин и бассейнов).
• В тех случаях, когда необходимо эффективно увеличить жесткость клееных деревянных балок, их также укрепляют при помощи стеклопластиковой арматуры.
• Используется этот материал и в дорожном строительстве: с его помощью укрепляют слой асфальтового полотна, который подвергается повышенным нагрузкам в процессе своей эксплуатации.

Резюмируя все вышесказанное, следует отметить, что применять стеклопластиковую арматуру можно достаточно эффективно, если учитывать ее недостатки и связанные с ними ограничения, которые оговариваются производителем.

Способна ли арматура из стеклопластика заменить аналоги из металла

Несмотря на то, что арматура, изготовленная из композитных материалов, является достаточно новым материалом на строительном рынке, уже можно найти множество рекомендаций (и даже видео) по ее применению. Учитывая данные рекомендации, можно сделать вывод о том, что применять стеклопластиковую арматуру лучше всего для укрепления стен, возводимых из кирпича и строительных блоков, а также для связи несущих стен с межкомнатными перегородками.

Усиление стен из газосиликатных блоков 4-миллиметровой композитной арматурой

Преимуществами использования такой арматуры является то, что она не подвержена коррозии, а также что она не создает мостиков холода, как это происходит с армирующими прутками из металла. Использование такой арматуры для укрепления фундаментных конструкций обосновано в тех случаях, когда возводится не слишком тяжелая постройка и строительство осуществляется на грунте, отличающемся высокой устойчивостью.

В любом случае успешность использования этого нового строительного материала пока не подтверждена длительной практикой, поэтому, применяя его, любой застройщик действует на свой страх и риск. Специалисты, имеющие большой опыт в строительстве, рекомендуют для конструкций, к которым предъявляются высокие требования по надежности, устойчивости и долговечности, использовать все же армирующие каркасы, изготовленные из традиционных металлических элементов.

Оценка статьи:

Загрузка...

Поделиться с друзьями:

характеристики, плюсы и минусы композитной арматуры

Армирование бетонных монолитных конструкций пластиковыми материалами находит все более широкое применение в строительстве. Это объясняется такими эксплуатационными качествами как высокая прочность, долговечность и отсутствие коррозии. Последнее обстоятельство является особенно важным при возведении гидротехнических сооружений, мостов и фундаментных оснований.

Классификация

Производители строительных материалов выпускают 5 видов композитной арматуры из пластика:

• стеклокомпозитную или стеклопластиковую – АСК;
• углекомпозитную – АУК;
• базальтокомпозитную – АБК;
• арамидокомпозитную – ААК;
• комбинированную – АКК.

Из названия можно понять, какой материал является базовой основой для изготовления пластиковой арматуры.

Общее описание и технология изготовления

Благодаря низкой стоимости и хорошим эксплуатационным качествам, наибольшее распространение получила арматура из стекловолокна. Ее прочность немного ниже, чем у других композитов, но снижение затрат оправдывает ее применение. Для его изготовления используют:

• штапельное стекловолокно;
• эпоксидные термореактивные смолы в качестве связующего;
• специальные полимерные добавки для повышения прочности и улучшения других характеристик.

Композитная стеклопластиковая арматура для фундамента может иметь гладкую или рифленую поверхность. По технологии изготовления первоначально из стекловолокна формируют жгуты необходимого диаметра и пропитывают их эпоксидной смолой. После, для получения рифленого переменного сечения, поверхность гладкого прута обматывают по спирали шнуром, который так же сплетен из стекловолокон. Затем полученные заготовки полимеризируют в печи при высокой температуре и, после охлаждения, режут на прямые отрезки или сматывают в бухты.

Технические характеристики

Производство периодического профиля и технические характеристики стеклопластиковой арматуры регламентируются ГОСТ 31938-2012. Стандарт определяет:

• виды пластиковой арматуры в зависимости от применяемых материалов;
• номинальные диаметры в пределах от 4 до 32 мм;
• длину прямых стержней от 0,5 до 12 метров;
• возможность поставки материалов в бухтах при диаметре до 8 мм включительно;
• маркировку и условные обозначения;
• способы контроля качества;
• правила хранения и транспортировки.

Характеристика видов композитной арматуры.

Вес материала зависит от величины поперечного сечения и может находиться в пределах от 0,02 до 0,42 кг/м.

Вес пластиковой арматуры.

Данные о предельной прочности и упругости, приведенные в ГОСТ, показывают, что эти параметры превышают характеристики стального проката при одинаковых диаметрах. Это позволяет использовать полимерную арматуру в особо ответственных конструкциях или при необходимости уменьшения сечений армирующих материалов.

Область и способ применения

Пластиковая арматура является современной альтернативой металлическому прокату. Одинаковая форма прутов позволяет ее использование по технологии аналогично стальной. Арматурный каркас из композитной пластиковой арматуры формируется в виде плоской сетки или пространственной конструкции, предназначенной для усиления и повышения прочности железобетонных монолитов.

Полимерные армирующие материалы применяют при строительстве дорог, мостов, гидротехнических сооружений, колонн, стен, перекрытий, фундаментов и других монолитных конструкций.

Основная нагрузка приходится на продольные пруты конструкции. Они имеют большее сечение и расположены на расстоянии не более 300 мм друг от друга. Вертикальные и поперечные элементы могут находиться на расстоянии 0,5-0,8 м. Соединение отдельных прутов в местах пересечений осуществляется при помощи полимерных стяжек или вязальной проволоки. Стыковка отдельных стержней на одной горизонтальной линии осуществляется внахлест.

Преимущества пластиковой арматуры

При сравнении композитных прутов с металлическими (сравнение мы уже проводили в этой статье), явно определяется ряд плюсов и минусов пластиковой арматуры. К ним относят:

• уменьшение веса арматурного каркаса в 5-7 раз;
• более высокую прочность, позволяющую уменьшить диаметр стержней;
• устойчивость к коррозии и химическим веществам в составе бетона;
• простой монтаж и высокая скорость сборки армирующих каркасов;
• упрощенная технология создания конструкций круглой и овальной формы;
• отличные диэлектрические и теплоизоляционные свойства;
• удобство транспортировки.

Кроме этого, следует отметить неограниченную длину прутов у материалов, поставляемых в бухтах, а так же простой раскрой заготовок необходимой длины.

Арматура, изготовленная на основе стеклопластика, на 20-30% уступает по прочности другим композитам, но существенно дешевле. Поэтому такой материал пользуется более высоким спросом в строительстве.

Недостатки

В числе главных минусов композитных армирующих материалов специалисты называют:

• низкую предельную температуру использования, не превышающую 60-70°C;
• слабую механическую устойчивость при поперечных нагрузках;
• невозможность сгиба с малым углом закругления и необходимость использования специальных элементов.

Следует отметить отсутствие нормативной базы на применение полимеров для армирования бетона и, зачастую, недостоверные технические данные от изготовителя материала. Это затрудняет проведение расчетов и вынуждает собирать конструкции с запасом прочности.

Технология армирования фундаментов композитными материалами

Небольшой вес пластиковой арматуры для фундамента упрощает процесс сборки арматурного каркаса любой конструкции. При этом, благодаря повышенной прочности материала, диаметр поперечного сечения берется на один номер меньше, чем для металлических аналогов.

Технологический процесс монтажа бетонных монолитных конструкций с применением полимерных стержней состоит из следующих этапов:

1. установка опалубки и отметка уровня заливки бетонной смеси;
2. сборка и установка армирующего каркаса;
3. заливка бетона в опалубку;
4. снятие опалубочных щитов.

Работы по монтажу армированных монолитных конструкций необходимо выполнять в соответствии с принятыми проектными решениями. Конфигурация палубы должна полностью соответствовать размерам и форме фундамента. В качестве опалубочного материала можно использовать штатные щиты заводского изготовления, доски, влагостойкую фанеру или ДСП. Для несъемной опалубки чаще всего применяют листовой пенополистирол.

После сборки и закрепления опалубочных щитов, на их внутренней стороне, при помощи водяного уровня, делают отметки верхнего предела заливки бетонной смеси. Это сократит время выполнения работы и поможет более равномерно распределить бетон.

Пространственный армирующий каркас для ленточного фундамента

Схема армирования фундамента, укладки и диаметр прутьев всегда указываются в проекте. Применение композитной арматуры, особенно на основе углеволокна, позволяет уменьшить диаметр стержней на один размер. Укладка материала должна точно соответствовать расчетным данным. Сборка каркаса производится на ровной площадке.

Работа начинается с нарезки заготовок. Для этого из бухты отматывают отрезки необходимой длины и устанавливают из на подставки на высоте 35-50 мм над опорной подушкой или грунтом. После этого укладываются поперечные перемычки, согласно чертежу, и в местах пересечений связываются проволокой или стяжками. Таким образом будет собран нижний ряд пространственного арматурного каркаса.

На следующем этапе необходимо собрать решетку, полностью аналогичную первой, уложить ее сверху и после этого нарезать вертикальные стойки проектной длины. Первая стойка привязывается на углу плоских решеток, вторая — на соседнем пересечении, в итоге так постепенно образуется пространственная конструкция. Если горизонтальных рядов больше, то вторая решетка фиксируется на нужной высоте, а потом закрепляется следующая. Вертикальная стойка в этом случае представляет собой один целый отрезок.

При сборке каркаса необходимо помнить, что концы арматурных прутов должны находиться от опалубки на расстоянии 35-50 мм. Это создаст защитный слой бетона и увеличит эксплуатационный срок конструкции. С этой целью очень удобно использовать специальные пластиковые фиксаторы.

Пластиковые фиксаторы.

На дно траншеи необходимо насыпать песчано-щебеночную подушку и хорошо ее утрамбовать. После этого слой песка рекомендуется накрыть геотекстилем или гидроизолирующим материалом. Это предотвратит поступление влаги к бетону и прорастание сорных растений.

Горизонтальное армирование плитных фундаментов

При заливке фундаментных оснований плитного типа применяют технологию горизонтального армирования. Ее главная особенность заключается в отсутствии поворотных и примыкающих участков. Обычно это две сетки, расположенные друг над другом из длинных прямых прутов и вертикальных стоек.

Все работы выполняются по месту. Сначала, по проектному чертежу, вяжется нижняя сетка, а поверх нее укладывается верхняя. После этого устанавливаются вертикальные стойки, как было рассказано для ленточных конструкций. Нижняя сетка должна быть обязательно установлена на подставки.

Заливка бетона на пластиковый арматурный каркас

Технологически заливка бетонной смеси ничем не отличается от работ при использовании стальной арматуры. Однако, учитывая меньшую прочность материала при боковом радиальном воздействии, уплотнение вибратором следует производить осторожно, чтобы не нарушить целостности пластиковых прутов.

Использовать ручную трамбовку не рекомендуется, т.к. давление бетона может изменить конфигурацию армирующей конструкции.

Вязка стеклопластиковой (композитной) арматуры фундамента своими руками

Композитная арматура относится к современным материалам, призванным заменить дорогой металлопрокат и обеспечить большую устойчивость к негативному влиянию внешних факторов. После того, как с 2012 года этот вид полимерного прута стал производиться в России, интерес к нему со стороны строителей стал возрастать с каждым годом.

Применение стеклопластиковых материалов для армирования монолитных бетонных конструкций особенно актуально в случаях возможного воздействия влаги, поскольку полимеры не подвержены воздействию коррозии.

Пластиковые пруты применяют на объектах индивидуальной застройки, при возведении крупных зданий и сооружений, для береговых укреплений и автомобильных дорог. В частном строительстве из нее изготавливают армирующие каркасы для ленточных и плитных фундаментов, а также армируют кладку из пенобетонных блоков.

Материал, из которого изготовлена пластиковая арматура, представляет собой полимерную смесь из продольного стекловолокна повышенной прочности и термически стойкой смолы. Стандартные диаметры выпускаемых прутов находятся в диапазоне от 4 до 32 мм. Максимальная температура эксплуатации 60˚C. Предел прочности 150 МПа.

Подготовка материалов для сборки армирующего каркаса

Для повышения общей прочности бетонного монолита, его усиливают конструкцией из стеклопластиковой арматуры в виде плоской сетки или пространственного каркаса, которые собирают из круглых прутов переменного или постоянного сечения. Отдельные элементы таких конструкций соединяют между собой с помощью вязальной проволоки, фиксирующих хомутов или специального пистолета.

Поэтому для вязки армирующего каркаса необходимо приобрести:

• пластиковую арматуру проектных диаметров;
• вязальную проволоку или затяжные хомуты.

В отличие от традиционных металлических прутов, арматура из стеклопластика поставляется в виде свернутой бухты.

Поэтому перед началом сборки каркаса ее необходимо размотать и нарезать на куски необходимой длины. Резка производится ножовкой или другим инструментом, не допускающим нагрева материала. Разметку мест реза на поверхности легко сделать с помощью обыкновенного маркера.

Вязальная проволока должна быть круглого сечения и диаметром не менее 1 мм, чтобы обеспечить необходимую прочность соединения и не лопнуть при скручивании. Для быстрого получения отрезков проволоки нужной для вязки длины, всю свернутую бухту необходимо разрезать болгаркой на 3 или 4 части.

Чтобы сделать вязальную проволоку более мягкой, ее можно обжечь в пламени с помощью паяльной лампы или в костре. Необожженная проволока гнется хуже и не всегда обеспечивает плотный охват соединения. Кроме этого, неподготовленный металл обладает меньшей тягучестью и чаще рвется во время работы.

Вязка хомутами.Общая схема вязки.

Инструмент для проволочного связывания арматуры

Использовать для вязки плоскогубцы не очень удобно. Они не обеспечивают необходимой плотности охвата соединения и требуют приложения больших усилий. Поэтому стальную проволоку скручивают на арматурных прутах при помощи специальных крючков или вязального пистолета. Магазины инструмента предлагают к продаже два вида крючков, предназначенных, чтобы вязать арматуру:

• простые ручные, которые необходимо все время вращать во время работы;
• полуавтоматические винтовые, с вращающимся при нажатии на ручку крючком;
• пластиковые фиксаторы в виде одеваемых на арматуру колец и вертикальных стоек.

Простой крючок можно не покупать, а сделать самостоятельно (подробнее о том, как это сделать — тут), согнув его из толстой стальной проволоки и заточив острие. В этом случае вам будет чем вязать проектную конструкцию из прутов и без покупки инструмента.

Способ применения вязального пистолета ускоряет и упрощает процесс, но этот достаточно крупный инструмент может не обеспечить доступ в отдельные места. Кроме этого, такой инструмент приводит к перерасходу проволоки.

Пластиковые фиксаторы нужны для того, чтобы зафиксировать собранный арматурный каркас в необходимом пространственном положении внутри опалубки перед подачей бетона.

Технология ручной проволочной вязки стеклопластиковой арматуры

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков. Кроме того, стеклопластиковую арматуру просто невозможно соединить при помощи сварки, а поэтому такой тип крепления наиболее приемлем в данном случае.

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

1. свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
2. на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
3. на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
4. во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
5. после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
6. к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
7. укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
8. собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Работу можно значительно упростить, если совмещать стеклопластиковую арматуру с металлической. Из стальных прутов можно заранее заготовит прямоугольные рамки и тогда не потребуется выполнять отдельную вязку вертикальных отрезков.

Нюансы вязки конструкций под заливку плитного фундамента

Армирование монолитных опорных оснований плитного типа выполняется в виде одного или двух рядов сеток в зависимости от проектного решения. Поэтому в такой конструкции арматурные пруты не рассматриваются как продольные и поперечные. Для поднятия нижней сетки над гидроизоляционным слоем на арматуру через каждые полтора-два метра одевают вертикальные стойки фиксаторы из пластика. Это позволяет установить арматурный каркас строго в горизонтальной плоскости на заданной высоте.

Важная особенность сборки арматуры для плитного фундамента заключается в том, что она производится по месту. Это необходимо из-за больших размеров конструкции и невозможности последующего перемещения. Поэтому во время вязки необходимо быть предельно осторожным, чтобы не наступить на уложенные арматурные прутья и не повредить конструкцию.

В шведской и финской утепленной плите (подробнее о ней в этой статье) необходимо предусмотреть пересечение прутов плиты с арматурным каркасом боковой опорной ленты. Для этого пруты нарезают длиннее, напускают их на вертикальные боковые арматурные каркасы и связывают проволокой.

Нюансы вязки стеклопластиковых каркасов для ленточных фундаментов

Особенности сборки арматуры для ленточного фундамента заключается в наличии боковых примыканий, пересечений и углов.

В местах примыкания лент под внутренние стены, соединение перпендикулярного каркаса с наружным выполняется при помощи согнутых П-образных элементов.В углах арматуру сгибают под прямым углом или привязывают подготовленные Г-образные элементы. Длина нахлеста соединяемых прутков должна быть не менее 30 см и на этом участке выполняется не менее 2-х вязок.

Изгибать арматуру из стекловолокна следует очень осторожно, не применяя термической обработки. Упругие свойства пластика делают процедуру сгибания довольно трудной. Поэтому для сборки углов и примыканий рекомендуется покупать согнутые элементы заводского изготовления.

Места пересечений стеклопластиковой арматуры под ленточный фундамент можно соединять прямыми отрезками или собирать одну из пересекающихся конструкций по месту установки.

Сборка арматурных каркасов может выполняться на открытом месте, в стороне от выкопанной траншеи. Правильная укладка уже собранной конструкции предусматривает расстояние от стенок опалубки и дна не менее 25 мм.

В заключение

Вязка стеклопластиковой арматуры для фундамента — это технологически простой процесс, не требующий особых профессиональных навыков. Быстро научиться ему сможет даже неподготовленный человек. Нужно просто немного потренироваться.

Небольшой вес материала значительно упрощает работу, а большая длина арматурного прута в бухте позволяет нарезать стержни любой необходимой длины. Это уменьшает количество стыков в отличие от стальных материалов.

Более подробно о том, как правильно вязать стеклопластиковую арматуру, вы можете посмотреть на следующих видео.

Видео по теме

Стеклопластиковая арматура фундамента — рассмотрим детально

Каркас плиты из стеклопластика

С развитием новых технологий производства строительных материалов (сухих смесей, отделочные покрытия, утеплители, специальные добавки для придания заданных свойств) все шире стала применяться стеклопластиковая арматура для фундамента, которую можно использовать как для снижения веса конструкции, так и для оптимизации финансовых затрат. Массовое производство позволило удешевить этот вид полимерных изделий и сделать его конкурентом традиционной стальной арматуры в фундаменте частного дома, автомобильной дороги или газобетонных стен.

Блок: 1/5 | Кол-во символов: 566
Источник: https://KakFundament.ru/armirovanie/stekloplastikovaya-armatura-dlya-fundamenta

Что собой представляет стеклопластиковая арматура

Арматура, для производства которой используют стеклопластиковые материалы, была разработана достаточно давно, еще в 1960-х годах. Однако из-за высокой стоимост

Стеклопластиковая арматура для фундамента: армирование, отзывы специалистов

Фундамент является основанием строения, которое удерживает основную нагрузку. По этой причине ее требуется строить из прочных материалов с хорошим износом. особое внимание стоит уделить крепежным элементам, которые будут удерживать конструкцию, а также защищать ее от преждевременного разрушения. Наиболее подходящим вариантом является стеклопластиковая арматура для фундамента. Это новый материал, который в последнее время пользуется широкой популярностью. Но все же для начала стоит рассмотреть его преимущества и важные особенности.

Что такое стеклопластиковая арматура

Арматура из стеклопластиковой основой – это целая система из склеенных стеклянных волокон. В качестве связующего используется полимерный состав.

Обычно арматура имеет вид прута, который имеет несколько составляющих элементов:

• основной ствол. В нем имеется сердцевина, которая состоит из параллельных волокон. Они склеены при помощи полимерной смолы. Благодаря этому обеспечивается высокая прочность конструкции;
• внешняя оболочка. Волокна оболочки накручивают вокруг ствола АКС в спиралевидной последовательности. Иногда применяется песчаное напыление.

Преимущества и недостатки

Стеклопластиковая арматура является прекрасным вариантом для укрепления фундамента. Этот материал повышает его прочность, увеличивает срок службы и позволяет выдерживать высокие нагрузки.

Если вы думаете, какая арматура лучше — стеклопластиковая или металлическая, стоит рассмотреть важные положительные особенности композитных арматуры перед стальными:

• легкий вес. По сравнению с металлическими изделиями композитная арматура в 9 раз легче. По этой причине для ее установки не нужно применять специальную дорогостоящую технику;
• стеклопластиковые элементы обладают высокой устойчивостью к воздействию хлору и других кислотных, агрессивных веществ. По сравнению со стальными изделиями коэффициент устойчивости у композитных в 10 раз выше;
• низкий уровень теплопроводности. За счет того что арматура нагревается и остывает она не вызывает разрушение внутренней части бетонных конструкций;
• композитные изделия имеют свойства диэлектрической непроводимости и электромагнитной проницаемости. Это значит, что они не могут проводить электричество, не производят помехи для радиоволн;
• имеют прочность при растяжении. По сравнению с металлом она в 2-3 раза выше;
• повышенная стойкость к коррозийному поражению;
• легкая транспортировка;
• низкая цена. По сравнению с металлическими изделиями стеклопластиковые пруты стоят намного дешевле.

Не стоит забывать про недостатки композитных изделий:

• стеклопластиковая арматура имеет низкий модуль упругости, ее можно с легкостью согнуть. При строительстве фундамента, дорожек этот недостаток не заметен. А вот если изделия применять при возведении перекрытий, то этот нюанс не стоит упускать, важно провести все необходимые расчеты;
• изделия обладают недостаточным уровнем термостойкости. Не стоит совмещать стеклопластиковую арматуру с бетонным раствором при сильных температурных перепадах, в противном случае она может полностью потерять связывающие свойства;
• недолговечность. Со временем композитные изделия изнашиваются и начинают разрушаться, также огромное влияние на быстрый износ оказывает воздействие щелочной среды. Но производители для того чтобы увеличить срок службы стеклопластиковой арматуры, стали в ее состав добавлять редкоземельные металлы;
• не предназначена для сварки.

Расчет арматуры

При строительстве фундамента своими руками важно правильно рассчитать необходимые материалы, включая стеклопластиковую арматуру. Расчет должен выполняться в соответствии со следующими важными нюансами:

• должно быть проведено правильное определение параметров длины основания. Во время проведения измерений необходимо брать во внимание длину внутренней несущей перегородки;
• требуется провести расчет длины армирующих прутьев. При этом стоит учитывать, что армирующие элементы будут размещены в несколько ярусов;
• нужно определить число мест с соединениями. Композитные изделия соединяются не при помощи сварки, а внахлест. По этой причине на область каждого угла добавляется по 100 см;
• должны быть проведены расчеты для поперечных соединений.

Чтобы точно понять, как выполняется расчет прутков стеклопластиковой арматуры, стоит рассмотреть пример с использование параметров дома с размерами основания 12х12 метров, которое выполнено с использованием ленточной технологией.

При расчете будут выполняться следующие действия:

• рассчитывается периметр дома. Р = 2*(12+12) = 48 м;
• общая сумма длины арматурных элементов, которые протягиваются в два яруса из 4 краевых стержня, будут вычисляться так – Д = 48*4 = 192 м.
• количество перемычек должно высчитываться с учетом минимально допустимого разбега в 0,5 метра. На примере это выглядит так, П = 48/0,5 = 96 штук;
• обязательно выполняются расчеты периметра каркаса (500х500 мм). Рк = (0,5+0,5)*2 = 2 м;
• выполняются расчеты длины армирующих колец – Дк = 96 шт*2м = 192 м. При этом должна учитываться подрезка – 192 + 5 % = 202 м;
• в итоге потребуется – 192 + 202 = 394 метров изделия с одинаковым профилем;
• стоит рассчитать требуемое количество хомутов для вязки – Х = 96 шт*4 = 384 штук.

Правила работы с стеклопластиковой арматурой

Чтобы композитный материал смог защитить и укрепить фундамент, при работе с ним рекомендуется соблюдать важные рекомендации:

• резка арматуры выполняется при помощи горячего резака или болтореза. Пиление полимерных арматурных изделий любыми другими приспособлениями вызывает образование вредной микроскопической стружки;
• гибка арматуры допускается только при изготовлении изделий конструкционного армирования. Этот процесс выполняется при помощи электрического фена, данным инструмент производится нагрев загибаемой области до 100-120⁰С, а затем после принятия требуемой формы все охлаждается;
• хранение арматуры должно быть в темном прохладном месте, которое защищено от проникновения солнечных лучей;
• во время разматывания витков с прутками рекомендуется учитывать степень упругости композитного материала. Чтобы снять его сильную напряженность один конец арматуры необходимо закрепить на некоторое время на корпусе катушки при помощи метрового отрезка цепи.

Как проводится армирование фундамента стеклопластиковой арматурой

Арматура из стеклопластика часто применяется для ленточного фундамента. Она его укрепляет, усиливает его прочность. Но чтобы процесс армирования прошел правильно, к нему стоит подойти со всей ответственностью.

Подготовка

При использовании композитных изделий для основания стоит подготовить необходимые инструменты для работы:

• для проведения требуемых измерений потребуется рулетка;
• болгарка. Этот инструмент нужен для подгона и обрезания прутьев из стеклопластика;
• средства для индивидуальной защиты;
• водяной уровень;
• хомуты из пластика. Они необходимы для соединения прутьев.

На подготовительном этапе требуется выкопать траншею. Она производится согласно данным, которые указаны в проекте будущего строения. К важным особенностям земляных работ относятся:

• после вскопки траншеи дно рекомендуется хорошо выровнять и утрамбовать;
• далее насыпается песок в виде слоя, его толщина должна быть 10-15 см;
• слой поливается водой и тщательно уплотняется;
• сверху песка насыпается щебень с такой же толщиной, как песок и тщательно уплотняется;
• в результате на дне образуется своеобразная подушка из песка и щебня.

Важно выполнить все правильно. Дно траншеи должно получиться идеально ровным, чтобы после укладки стеклопластиковой арматуры не было перекосов. Для этого потребуется использование водяного уровня.

Возведение опалубки

Для ленточного фундамента обязательно требуется опалубка, она придает ему требуемую форму, защищает от перекосов. Делать ее стоит из досок, которые соединяются в виде щитов. Для крепления рекомендуется применять гвозди и саморезы. Шляпки крепежных элементов стоит располагать с внутренней стороны. Дополнительно конструкцию стоит укрепить специальными распорками.

Поверхность стенок опалубки застилается полиэтиленовой пленкой, которая прикрепляется при помощи строительного степлера. Применение пленки желательно, она обеспечит доскам чистоту, а также предотвратит вытекание жидкости из бетонной смеси.

На стенках опалубки обязательно нужно сделать метку уровня, до которого будет заливаться бетонный раствор. Также он будет ориентиром при установке каркаса из стеклопластиковой арматуры. Чтобы получилось все правильно стоит использовать водяной уровень.

Особенности сооружения каркаса из арматуры

После установки опалубки должно быть проведено армирование. При сооружении каркаса стоит соблюдать следующие важные условия:

• поскольку каркас полностью заливается бетонным раствором, при установке арматурной сетки важно соблюдать расстояние от стенок опалубки не менее 5 см;
• чтобы армирующий материал не был установлен прямо на дно траншеи, стоит дополнительно поместить кирпичи;
• далее на кирпичи в два ряда укладываются продольные прутья стеклопластикового армирующего материала, а также горизонтальные поперечены;
• у многих начинающих строителей нередко возникает вопрос, как вязать поперечные и продольные прутья. Для этого применяются хомуты из пластика;
• после этого также связываются вертикальные прутья. В результате должны получиться ячейки с размерами 15х15 см.

После сооружения каркаса может проводиться заливка бетонной смеси. Заливать раствор рекомендуется осторожно, он  должен полностью заполнять пространство между элементами каркаса. Обязательно периодически бетон нужно протыкать металлическим прутом, это позволит устранить воздушные пустоты.

Отзывы специалистов советуют при проведении всех работ использовать уровень. Он позволит выполнить все правильно и ровно. В результате не будет перекосов, искривлений и деформирований, которые могут привести к дальнейшим проблемам при строительстве.

Видео: Как вязать стеклопластиковую арматуру

Армированный волокном полимер (FRP) в строительстве, типах и использовании

Полимерный композит, армированный волокном (FRP), определяется как полимер, армированный волокном. Он представляет собой класс материалов, которые попадают в категорию композиционных материалов. Композиционные материалы получают путем диспергирования частиц одного или нескольких материалов в другом материале, который образует непрерывную сеть вокруг них.

Композиты

FRP отличаются от традиционных строительных материалов, таких как сталь и алюминий.Композиты FRP анизотропны, тогда как сталь и алюминий изотропны. Следовательно, их свойства являются направленными, а это означает, что лучшие механические свойства находятся в направлении размещения волокна.

Эти материалы имеют высокое отношение прочности к плотности, исключительную коррозионную стойкость и удобные электрические, магнитные и термические свойства. Однако они хрупкие, и на их механические свойства могут влиять скорость нагрузки, температура и условия окружающей среды.

Основная функция армирования волокном - переносить нагрузку по длине волокна и обеспечивать прочность и жесткость в одном направлении. Он заменяет металлические материалы во многих конструкциях, где важна несущая способность.

Использование FRP в инженерных приложениях позволяет инженерам достичь значительных успехов в функциональности, безопасности и экономичности строительства благодаря их механическим свойствам.

Компоненты из композиционных материалов

1.Волокна

Выбор волокна часто определяет свойства композитных материалов. Углерод, стекло и арамид - три основных типа волокон, которые используются в строительстве. Композит часто называют армирующим волокном, например CFRP для полимера, армированного углеродным волокном. Наиболее важными свойствами, которые различаются между типами волокон, являются жесткость и деформация при растяжении.

Рис. 1. Стеклянное, углеродное и арамидное волокно

2. Матрицы

Матрица должна передавать силы между волокнами и защищать волокна от вредных воздействий.Почти всегда используются термореактивные смолы (термореактивные смолы). Наиболее распространенными матрицами являются винилэфир и эпоксидная смола.

Эпоксидная смола в основном предпочтительнее винилэфира, но она также более дорогая. Эпоксидная смола имеет жизнеспособность около 30 минут при 20 градусах Цельсия, но ее можно изменить с помощью других составов. Эпоксидные смолы обладают хорошей прочностью, адгезией, свойствами ползучести и химической стойкостью.

Рис. 2: Производство Fiber Plus Matrix FRP

Типы армированного волокном полимера (FRP)

1.Полимер, армированный стекловолокном (GFRP)

Стекловолокно в основном производится путем смешивания кварцевого песка, известняка, фолиевой кислоты и других второстепенных ингредиентов. Смесь нагревают до тех пор, пока она не расплавится примерно до 1260 ° C.

Затем расплавленное стекло пропускают через мелкие отверстия в платиновой пластине. Стеклянные нити охлаждают, собирают и наматывают. Волокна вытягиваются для увеличения направленной силы. Затем волокна вплетены в различные формы для использования в композитах.

Стекловолокно, изготовленное на основе алюмосиликатного состава извести, считается основным армирующим материалом для композитов с полимерной матрицей из-за их высоких электроизоляционных свойств, низкой чувствительности к влаге и высоких механических свойств.

Стекло обычно является хорошим ударопрочным волокном, но весит больше, чем углерод или арамид. Стекловолокно в определенных формах имеет превосходные характеристики, равные или даже лучше, чем у стали.

Рис.3: Полимерные стержни, армированные стекловолокном

2. Полимер, армированный углеродным волокном (CFRP)

Углеродные волокна обладают высоким модулем упругости 200-800 ГПа. Максимальное удлинение составляет 0,3-2,5%, где меньшее удлинение соответствует большей жесткости и наоборот.

Углеродные волокна не впитывают воду и устойчивы ко многим химическим растворам. Они отлично переносят усталость, не подвержены коррозии, не деформируются и не расслабляются.

Рис.4: Полимерные стержни, армированные углеродным волокном

3. Полимер, армированный арамидным волокном (AFRP)

Арамид - это сокращенная форма ароматического полиамида. Хорошо известной торговой маркой арамидных волокон является кевлар, но существуют и другие бренды, такие как Twaron, Technora и SVM.

Модули волокон 70-200 ГПа с предельным удлинением 1,5-5% деп.

.Поведение при сдвиге

бетонных балок, армированных армированием на сдвиг из стеклопластика

• Журналы
• Публикуйте вместе с нами
• Партнерские отношения с издателями
• О нас
• Блог

Международный журнал науки о полимерах

For Обзор журнала MenuPD17 редакторы Содержание

Специальные выпуски

Отправить Международный журнал науки о полимерах / 2015 / Статья Разделы статей

На этой странице

Аннотация Введение Выводы Ссылки Авторские права Специальный выпуск

Применение полимерных композитов в гражданском строительстве

.

Упрочняющие эффекты УНТ для нанокомпозитов на основе полимеров

Моделирование вытягивания на основе ММ было проведено для исследования межфазных свойств между УНТ и полимерной матрицей, которые в дальнейшем были включены в теоретическую модель механики сплошных сред для разработки последовательного мультикомпонента. Масштабная модель для прогнозирования общих механических свойств двухфазных нанокомпозитов УНТ / полимер. Ожидается, что настоящий метод будет применяться в нанокомпозитах, армированных УНТ, с различными матрицами (например,г. металл, керамика и т. д.), которая содержит полезную информацию для проектирования материалов.

3.1. Моделирование на разрыв межфазных свойств между УНТ и полимерной матрицей

Для исследования межфазных свойств между УНТ и полимерной матрицей в двухфазных нанокомпозитах УНТ / полимер только за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий (ВДВ), серия вытягиваний УНТ моделировались из полиэтиленовой (ПЭ) матрицы. В данном случае для расчета систематической потенциальной энергии использовались молекулярные потенциалы оптимизации конденсированной фазы для исследований с атомистическим моделированием (COMPASS) [Sun, 1998] для расчета систематической потенциальной энергии, которая широко подтверждена для самих УНТ и нанокомпозитов, армированных УНТ, поскольку обеспечивает надежные результаты, такие как по сравнению с более точными методами, основанными на теории функциональной плотности плотного связывания или ab initio.PE был выбран в качестве матрицы, потому что его структурная простота может эффективно снизить вычислительные затраты. Более того, полиэтилен в качестве типичной полимерной матрицы может дать общую картину возможного поведения на границе раздела различных полимерных нанокомпозитов, армированных УНТ. Ячейка моделирования состояла из фрагмента УНТ, полностью погруженного в ПЭ-матрицу. Приняв за основу нанокомпозиты SWCNT (5,5) / PE, процессы построения модели и извлечения УНТ подробно описаны ниже.

3.1.1. Построение модели

Элементарная ячейка системы моделирования, которая имела периодические граничные условия в плоскости yz, была инициализирована путем случайного генерирования 36 цепей PE с начальной плотностью 1,2 г / см ³ , окружающих SWCNT с открытым концом (5,5 ). Каждая цепь PE содержит 20 повторяющихся звеньев –CH ₂ . Длина и диаметр фрагмента ОСУНТ (5,5) составляли l = 4,92 нм и D = 0,68 нм соответственно. Обратите внимание, что эффекта ненасыщенной границы удалось избежать, добавив атомы водорода на обоих концах ОСУНТ.Атом водорода имел заряд +0,1268e, а связанный атом углерода имел заряд -0,1268e, что делало ОСУНТ нейтральными. Соответствующая расчетная ячейка была построена в диапазоне 2,69 нмn2,69 нм4,9 нм, в котором объемная доля ОУНТ составляла V _f = 9,0 об.%. Обратите внимание, что размер вычислительной ячейки по оси x (то есть в осевом направлении CNT) должен быть достаточно большим, чтобы исключить взаимодействие между самим полимером [Marietta-Tondin, 2006]. Как показано на рис. 7а, вакуумный слой был установлен для вытягивания УНТ без удлинения ячейки.Размер вакуумного слоя был примерно суммой расстояния отсечки vdW взаимодействия (0,95 нм) и длины нанотрубки.

Уравновешенная структура нанокомпозитов SWCNT / PE на рис. 7 была получена следующим образом:

1. При удерживании SWCNT в виде жесткой модели с помощью МД моделирования модель сначала была помещена в термостат с постоянной температурой и постоянным объемом. (NVT) ансамбль для 50ps, а затем ансамбль с постоянной температурой и постоянным давлением (NPT) для еще 50ps с температурой T = 298K, давлением P = 10 атм и временным шагом Δt = 1fs после начальной минимизации.Целью этого этапа является медленное сжатие структуры полиэтилена с целью создания исходной аморфной матрицы с правильной плотностью и низким остаточным напряжением.

2. Нанокомпозитная система была дополнительно помещена в ансамбль NVT и уравновешена в течение 50ps с тем же шагом времени Δt = 1fs с снятием всех жестких ограничений на SWCNT. Этот шаг предназначен для создания нулевого начального напряженного состояния.

3. Наконец, нанокомпозитная система снова была минимизирована с помощью ММ для получения уравновешенной конфигурации в вакууме.

Уравновешенное разделительное расстояние h между ОСУНТ и полиэтиленовой матрицей из-за взаимодействия vdW составляло около 0,23 нм в настоящей работе, как показано на рис. 7b, что очень близко к значению 0,18 нм, полученному Han et al. [Han & Elliott, 2007] для нанокомпозитов SWCNT / PMMA. Разницу можно отнести к разным типам полимеров.

3.1.2. Процесс вытягивания

Моделирование вытягивания ОСУНТ из полиэтиленовой матрицы проводилось путем приложения нагрузки с контролируемым смещением к атомам на правом конце УНТ.Смещение

Рисунок 7.

(УНТ: l = 4,92 нм, D = 0,68 нм, атомы C: фиолетовый, атомы H: серый) Уравновешенная структура ячейки моделирования для нанокомпозитов SWCNT (5,5) / PE

шаг в осевом (ось абсцисс) направлении УНТ Δx = 0,2 нм. Снимки конфигураций атомов для системы нанокомпозитов SWCNT / PE во время процесса извлечения показаны на рис. 8. Обратите внимание, что деформация матрицы PE во время процесса извлечения не учитывалась путем фиксации матрицы для снижения вычислительных затрат. поскольку численно подтверждено, что влияние принудительных условий на полимер очень мало.

После каждого этапа извлечения молекулярная структура релаксировала, чтобы получить минимальную систематическую потенциальную энергию E на MM. Потенциальная энергия нанокомпозитов ОСУНТ / ПЭ отслеживалась и регистрировалась в течение всего процесса вытягивания, который будет обсуждаться ниже.

Рис. 8.

Снимки извлечения УНТ из ПЭ-матрицы

3.1.3. Изменение потенциальной энергии при вытягивании

Ввиду того, что работа, выполняемая силой вытягивания, равна приращению энергии нанокомпозитной системы на каждом этапе вытягивания, тенденции изменения потенциальной энергии и приращению энергии при каждом вытягивании Шаг вывода становится очень важным для анализа соответствующей силы отрыва и ISS между УНТ и полимерной матрицей.

Полученная систематическая потенциальная энергия E во время вытягивания показана на рис. 9а, которая постепенно увеличивается вместе с вытягиванием УНТ. Эта тенденция практически идентична всем предыдущим результатам моделирования нанокомпозитов УНТ / полимер [Liao & Li, 2001; Франкланд и др., 2002; Gou et al., 2004; Zheng et al., 2009].

Рис. 9.

Изменение E и ΔE во время извлечения SWCNT (5,5)

Как правило, это изменение E можно разделить на четыре части, т.е.е. изменение потенциальной энергии в полимерной матрице; изменение потенциальной энергии УНТ; изменение межфазной энергии связи между УНТ и полимерной матрицей; и возможное тепловыделение. Поскольку полимер был зафиксирован во время процесса вытягивания, а изменение потенциальной энергии УНТ было очень небольшим, как подтверждено в наших расчетах, изменение E в настоящем моделировании можно в основном приписать изменению межфазной энергии связи между УНТ и полимером. матрица, пренебрегая тепловыделением.

На примере вышеприведенного извлечения ОСУНТ (5,5) из PE-матрицы вычисленное приращение энергии ΔE в зависимости от вытягивания Δx показано розовыми шариками на рисунке 9b, где можно выделить три последовательных этапа: на начальном этапе I ΔE резко возрастает; после этого ΔE проходит длинный и платформенный этап II, за которым следует этап III заключительного спуска до полного выхода. Как показано на графике, полное изменение энергии во время вытягивания (то есть энергия вытягивания) и среднее приращение энергии на стадии II обозначаются как ΣΔE и ΔE _II соответственно.Более того, этап I и этап III имеют примерно одинаковый диапазон a = 1,0 нм, что очень близко к расстоянию отсечки vdW-взаимодействия. Эта тенденция удивительно совпадает с наблюдаемым поведением скольжения между вложенными стенками в MWCNT [Li et al., 2010]. Очевидное сильное колебание приращения энергии может быть связано с неоднородностью полимерной матрицы в направлении длины УНТ. Обратите внимание, что энергия вытягивания также может быть рассчитана с использованием разработанной теоретической модели континуума для композитов, армированных короткими волокнами (например,г. [Fu & Lauke, 1997]), который играет важную роль в прогнозировании вязкости разрушения композитов.

На этом основании влияние размеров УНТ на межфазные свойства нанокомпозитов УНТ / Полимер было впервые исследовано путем сравнения приращения энергии нескольких УНТ с разной длиной, диаметром или числом стенок.

3.1.4. Влияние размерности УНТ

3.1.4.1. Влияние длины нанотрубки

Изменение приращения энергии, соответствующее вытягиванию нескольких ОУНТ (5,5) разной длины, показано на рис.10. Как и на рис. 9b, для каждого случая четко наблюдаются три отдельные стадии. Более того, среди этих трех кривых нет очевидного изменения величины стадии II платформы, связанной со стабильным вытягиванием УНТ, что указывает на то, что ΔE _II не зависит от длины нанотрубки.

Рис. 10.

Влияние длины нанотрубки на приращение энергии ОСУНТ (5,5)

Из-за этого не зависящего от длины поведения ΔE _II , длина l ₀ = 3.44 нм использовалось для всех УНТ в следующих моделированиях.

3.1.4.2. Влияние диаметра нанотрубки

Приращение энергии ΔE, соответствующее вытягиванию нескольких ОСУНТ разного диаметра, показано на рис. 11а, которое увеличивается с увеличением диаметра нанотрубки. Было обнаружено, что как ΣΔE, так и ΔE _II линейно увеличиваются с увеличением диаметра нанотрубки D, как показано на рис. 11b, который можно аппроксимировать следующим образом:

∑ΔE = 277,79D + 62,39E1

ΔEII = 19,29D + 4,27E2

, где D имеет единицы измерения нм, ΣΔE и ΔE _II имеют единицы измерения ккал / моль.Эта линейная корреляция может быть объяснена увеличением межфазных атомов, сопровождающимся увеличением диаметра нанотрубок. Обратите внимание, что формула уравнения. (1) для расчета энергии вытягивания применимо только для вытягивания УНТ с длиной l ₀ = 3,44 нм, в отличие от независимого от длины поведения ΔE _II . Ввиду того, что ΣΔE увеличивается с длиной нанотрубки, для реальной ОСУНТ длиной l _r , которая намного больше нынешней длины l ₀ , ΣΔE можно оценить следующим образом:

∑ΔE * = ∑ΔE + ΔEII (lr − l0) / Dx (l0lr) E3

, где l _r является единицей измерения нм, а приращение смещения здесь Δx = 0.2нм. Обратите внимание, что ΣΔE представляет собой энергию вытягивания SWCNT длиной l ₀ = 3,44 нм, которую можно рассчитать по формуле. (1).

Одним словом, средний прирост на стадии II (ΔE _II ) в процессе извлечения кресла SWCNT из полимерной матрицы, соответствующий межфазным свойствам между CNT и полимерной матрицей, не зависит от длины нанотрубки, но пропорционально нанотрубке

Рис. 11.

Влияние диаметра нанотрубки на приращение энергии SWCNT (5,5)

диаметра, которое аналогично скольжению между вложенными стенками в MWCNT [Li et al., 2010]. Более того, используя уравнения (1-3), можно спрогнозировать энергию вытягивания ΣΔE и среднее приращение энергии на стадии II ΔE _II для вытягивания любого кресла SWCNT.

3.1.4.3. Влияние номера стенки

Чтобы исследовать влияние номера стенки n, три MWCNT с разным количеством стенок были внедрены в матрицу PE: SWCNT (15,15) с n = 1, DWCNT (15,15) / (10,10) с n = 2 и TWCNT (15,15) / (10,10) / (5,5) с n = 3. Соответствующие нанокомпозиты называются: SWCNT / PE, DWCNT / PE, TWCNT / PE соответственно.Обратите внимание, что указанные выше три УНТ имеют одинаковую самую внешнюю стенку с диаметром D ₀ = 2,03 нм и длиной l ₀ = 3,44 нм.

Соответствующее приращение энергии ΔE показано на рис. 12, среднее значение которого на стадии II (ΔE _II ) указано в таблице 4. Из этой таблицы можно найти, что ΔE _II для DWCNT / PE примерно на 20% выше, чем у SWCNT / PE. Однако существует лишь небольшое изменение ΔE _II между DWCNT / PE и TWCNT / PE. Причину можно объяснить увеличением расстояния между вновь вставленными внутренними стенками и границей раздела.Поскольку взаимодействие vdW в основном зависит от расстояния, чем больше расстояние, тем слабее индуцированное vdW-взаимодействие.

Рисунок 12.

Влияние n на приращение энергии

Следовательно, ΔE _II для вытягивания MWCNT (n≥2) можно приблизительно оценить как 1,2 раза больше, чем для соответствующей SWCNT, которая фактически является самой удаленной стена из MWCNT. В некоторой степени этот вывод согласуется с отчетами Schadler [Schadler et al., 1998], который пришел к выводу, что только внешние стенки подвергаются растяжению для нанокомпозитов CNT / Epoxy на основе наблюдений за спектром комбинационного рассеяния.

Кроме того, вычисленное приращение энергии при вытягивании УНТ из полимерной матрицы в настоящем моделировании сравнивается с отчетами [Li et al., 2010] о вытягивании самой внешней стенки в той же самой MWCNT, как указано в Таблице. 4. Очевидно, что первое меньше второго. Это может указывать на то, что даже для некоторых УНТ с сломанными внешними стенками в нанокомпозитах УНТ / ПЭ УНТ легче вытащить из матрицы, чем то, что сломанные внешние стенки оттянуты к соответствующим внутренним стенкам.

	Модель	ΔEII (ккал / моль)
CNT Вытягивание из PE	SWCNT / PE	4316		PE
	TWCNT / PE	52,71
	Вытягивание наружной стенки	DWCNT	55,11
TWCNT		59,32

для сравнения

типы ящиков

3.1.5. Вытягивающая сила

В реальных нанокомпозитах УНТ / полимер на реальную вытягивающую силу могут влиять следующие факторы [Bal & Samal, 2007; Wong et al., 2003]: vdW-взаимодействие между УНТ и полиэтиленовой матрицей, возможная химическая связь между УНТ и полиэтиленовой матрицей, механическое сцепление в результате локальной неоднородности нанокомпозитов, например, волнистость УНТ, несоответствие в коэффициенте теплового расширения, статистическое атомные дефекты и т. д. Следовательно, силу отрыва можно разделить на две части, т.е.е., F = F _vdW + F _m . Здесь F _vdW - это компонент для преодоления взаимодействия vdW на границе раздела, который может быть рассчитан по следующей формуле. (4); и F _m - сила трения скольжения, вызванная другими указанными факторами. Величины этих двух частей сильно зависят от межфазного состояния и размера УНТ. Для почти идеального интерфейса F _vdW доминирует над усилием вытягивания. С другой стороны, в случае химического связывания или механического сцепления, которое обычно легко возникает для больших УНТ, F _m в основном вносит вклад в общую силу отрыва.В настоящем исследовании рассматриваются только F _vdW и соответствующая ISS для идеального интерфейса, как указано в предварительной работе.

В соответствии с тем, что работа, выполняемая силой вытягивания на каждом этапе вытягивания, равна приращению энергии нанокомпозитов, соответствующая сила вытягивания для стабильной стадии вытягивания УНТ также не должна зависеть от длины нанотрубки. , но пропорционально диаметру нанотрубки, как и приращение энергии.

Из полученного приращения энергии ΔE _II в уравнении.(2) и приращение смещения отрыва Δx = 0,2 нм, мы можем получить усилие отрыва следующим образом:

FII = ΔEII / Δx = λ (0,67D + 0,15) E4

где F _II и D имеют единицы измерения нН и нм соответственно. Значение λ отражает влияние количества стенок, которое составляет 1,0 для ОСУНТ и 1,2 для МУНТ с учетом вклада внутренних стенок.

3.1.6. Напряжение межфазного сдвига (ISS) и плотность поверхностной энергии

На основании вышеизложенного, ниже анализируются соответствующие ISS и плотность поверхностной энергии.

Вытягивающая сила уравновешивается осевой составляющей взаимодействия vdW, которое вызывает ISS. Обычно, если мы используем общее предположение о постоянном ISS с равномерным распределением вдоль внедренной CNT, сила вытягивания F _II будет меняться в зависимости от длины внедренной CNT, что, очевидно, противоречит вышеприведенным независимым от длины отчетам ΔE _II . Для крайнего случая УНТ бесконечной длины ISS стремится к нулю, что физически неразумно.Это указывает на то, что традиционное предположение ISS неверно для идеальной границы раздела нанокомпозитов CNT / PE. Следовательно, принимая во внимание вышеупомянутую характеристику изменения приращения энергии ΔE _II , например, что диапазон стадии I или стадии III составляет около 1,0 нм, можно сделать вывод, что ISS распределяется исключительно на каждом конце внедренной УНТ. в диапазоне a = 1,0 нм в начале этапа II или в конце этапа I. Ввиду зависимости силы vdW от расстояния между двумя атомами, ISS на каждом конце внедренной УНТ, индуцированной Изменение силы vdW должно сначала резко возрастать, а затем медленно уменьшаться до нуля после достижения максимума.Здесь, предполагая его равномерное распределение в двух концевых областях для простоты, эффективная ISS может быть получена как:

τII = FII / (2πDa) E5

Используя уравнения. (1-5) можно рассчитать энергию вытягивания ΣΔE, среднюю силу вытягивания F _II и ISS τ _II для нанокомпозитов УНТ / ПЭ. Как показано на рис. 13a, вычисленное значение ISS сначала уменьшается с увеличением диаметра нанотрубки и достигает значения 106,7 МПа для нанокомпозитов SWCNT / PE. Для MWCNT / PE значение насыщения составляет 128 МПа, что составляет около 1.В 2 раза больше, чем у SWCNT / PE, оба из которых имеют одинаковую внешнюю стенку.

С другой стороны, ввиду того, что две новые области поверхности образуются на двух концах УНТ после каждого этапа вытягивания, соответствующая поверхностная энергия должна быть равна приращению энергии ΔE _II за счет пренебрежения тепловым рассеянием. Следовательно, плотность поверхностной энергии можно рассчитать как:

γII = ΔEII / (2πDΔx) = FII / (2πD) E6

Рисунок 13.

Зависимость ISS и плотности поверхностной энергии от диаметра нанотрубки

Как показано на Рис. .13b, плотность поверхностной энергии имеет ту же тенденцию, что и ISS, которая сначала немного уменьшается по мере увеличения диаметра нанотрубки и, наконец, сходится к значению 0,11 Н / м. Это значение очень близко к предыдущим отчетам 6-8 мэВ / Å ² (т.е. 0,09-0,12 Н / м) [Lordi & Yao, 2000] и 0,15 ккал / моль ² (т.е. 0,1 Н / м ) [Al-Ostaz et al., 2008] для нанокомпозитов SWCNT / PE, что указывает на эффективность настоящего моделирования.

3.1.7. Сравнение с предыдущими отчетами

Прогнозируемое значение ISS в настоящем исследовании, приведенное в таблице 5, явно выше, чем в предыдущих отчетах [Frankland et al., 2002; Чжэн и др., 2009; Аль-Остаз и др.], Который рассчитывается из

τ * = 2∑ΔE / (πDl2) E7

Причина такой большой разницы в том, что допущение постоянной ISS с равномерным распределением по всей длине укладки УНТ использованное в предыдущем численном моделировании, которое здесь было подтверждено как необоснованное.

Арт.	SWCNT		Экспериментальные отчеты		Текущий прогноз
	D (нм)	l (нм)	ΣΔE * (ккал / моль)	(МПа)	(МПа)	ΣΔE * (ккал / моль)	τΙΙ (МПа)
[Frankland et al., 2002]	1,36	5,3	-	2,7	707,4	123,9
[Zheng et al., 2009]	1,36	5,9	~ 500	123,9
[Al-Ostaz et al., 2008]	0,78	4,2	224	133	352,2	137

Таблица 5. Моделирование

для предыдущего / предыдущего моделирования ПЭ нанокомпозиты

Для усилия отрыва рассчитанные значения с использованием предложенных формул уравнений.(1-4) сравниваются с результатами, полученными в экспериментах по прямому вытягиванию УНТ в наномасштабе из нескольких различных полимерных матриц, как показано в Таблице 6. Очевидно, заявленные силы вытягивания намного выше расчетных значений только тогда, когда Взаимодействие vdW рассматривается на границе раздела между УНТ и полимерной матрицей, хотя наблюдается серьезный разброс экспериментальных данных, который может быть вызван процессом манипуляции или измерением силы / смещения. Причину можно отнести к следующим факторам.

Во-первых, если учесть кривизну УНТ (рис. 14а), то необходимое усилие отрыва увеличится. Рассматривая особый случай с наибольшей вероятностью, когда угол наклона θ между осевым направлением УНТ и направлением вытягивания составляет 45º (Рис. 14b),

Рис. 14.

Упрощенная модель для вытягивания изогнутой и косой CNT

-бутен 01

Арт.	Matrix	MWCNT	Усилие отрыва (мкН)
		D (нм)	Exp.	Прогноз
[Deng, 2008]	PEEK	49	1,04	0,04
		89	8,6	0,07	901 901 901 901	80	0,85	0,07
[Cooper et al., 2002]	Эпоксидный	8,2	3,8	0,01
		11
		13,4	0,6 / 2,3	0,01
		24	6,8 / 12,8	0,2 ​​

Таблица 6.

Прогнозирование предыдущих экспериментов для 9000 наночастиц MWCNT /

. выходная сила увеличится примерно на 40%. Судя по данным в таблице 6, этот эффект увеличения все еще слишком мал по сравнению с экспериментальными данными.

Во-вторых, для влияния давления или остаточного напряжения в нанокомпозитах простая модель элемента представительного объема (RVE) (рис.15а) был построен для выполнения анализа методом конечных элементов. Этот расчет, основанный на механике сплошной среды, действителен, по крайней мере, качественно, когда диаметр УНТ превышает несколько десятков нанометров. Предполагая симметричную структуру, использовалась четверть области интерфейса (то есть синяя часть на рис. 15b).

Рис. 15.

Упрощенная модель FEM границы раздела между УНТ и матрицей

Внутренняя поверхность стенки области границы была зафиксирована как граничное условие, которое представляет жесткую УНТ.На внешнюю стенку межфазной области прикладывалось равномерное статическое давление. Были рассмотрены два значения модуля Юнга E _и для области интерфейса, то есть 1 ГПа и 3 ГПа. Соответствующая модель FEM показана на рис. 15b, где размер элемента был взят 0,05 нм для сходимости и точности.

Зависимость плотности энергии деформации γ от приложенного давления p показана на рис. 16, на котором энергия деформации увеличивается пропорционально квадрату с p. Можно обнаружить, что большое давление p может вызвать только очень небольшое увеличение плотности энергии деформации γ, что указывает на то, что влияние давления или остаточного напряжения не так сильно, как мы ожидали.Как правило, остаточное напряжение в полимерных нанокомпозитах составляет от 25,0 МПа до 40,0 МПа. Например, для случая E _i = 1 ГПа в межфазной области, при приложении давления 30,0 МПа плотность энергии деформации составляет около 2,8510 ^-5 Н / м, что все же намного меньше, чем Плотность поверхностной энергии γ _II = 0,11 Н / м, вызванная взаимодействием vdW, как указано ранее. Это означает, что давление или остаточное напряжение в системе полимерных нанокомпозитов не является доминирующим фактором.

Вышеупомянутое обсуждение приводит к важному выводу, т. Е. Свойства поверхности раздела между УНТ и полимерной матрицей, вносимые взаимодействием vdW, весьма незначительны для реального

Рисунок 16.

Зависимость между приложенным давлением и плотностью энергии деформации

Тяговое усилие УНТ -выход из полимерной матрицы. Следовательно, для точной оценки межфазных свойств для реального случая необходимо учитывать эффекты фрикционного скольжения, вызванные механической блокировкой, атомными статистическими дефектами или химическим связыванием.Более того, для эффективного улучшения межфазных свойств и, следовательно, механических свойств объемных нанокомпозитов, жизненно важно включать их в химическое связывание и механическое сцепление, что станет темой в будущем.

Обратите внимание, что хотя тип полимера будет влиять на значение ISS, которое не обсуждается в данной работе, характеристики усилия отрыва и соответствующая ISS будут аналогичны тем, которые обсуждаются здесь для нанокомпозитов CNT / PE.

.

Полимер - Журнал - Elsevier

Polymer - это междисциплинарный журнал, посвященный публикации инновационных и значительных достижений в области физики, химии и технологий полимеров. Мы приветствуем заявки на полимерные гибриды, нанокомпозиты, характеристики и самосборку. Полимер также публикует работы по технологическому применению ...

Читать больше

Polymer - это междисциплинарный журнал, посвященный публикации инновационных и значительных достижений в области физики, химии и технологий полимеров.Мы приветствуем заявки на полимерные гибриды, нанокомпозиты, характеристики и самосборку. Polymer также публикует работы по технологическому применению полимеров в энергетике и оптоэлектронике.

Основная область охвата, но не ограничивается следующими основными областями:

Полимерные материалы

• Нанокомпозиты и гибридные наноматериалы
• Полимерные смеси, пленки, волокна, сетки и пористые материалы

Физические характеристики

• Характеристика, моделирование и симуляция * свойств молекул и материалов в массе, растворе и тонких пленках

Разработка полимеров

• Расширенные методы многомасштабной обработки

Синтез, модификация и самосборка полимеров

• Включая дизайнерские полимерные архитектуры, механизмы и кинетику, а также супрамолекулярную полимеризацию

Технологические приложения

• Полимеры для производства и хранения энергии
• Полимерные мембраны для технологии разделения
• Полимеры для опто-а nd microelectronics

* Статьи по теории и моделированию должны включать или ссылаться на ранее опубликованные экспериментальные результаты.

Область применения полимеров больше не включает биомедицинские применения полимеров. Мы настоятельно рекомендуем авторам рассмотреть возможность отправки этих статей в наше отличное родственное издание European Polymer Journal https://www.journals.elsevier.com/european-polymer-journal

Типы статей и представление

Polymer публикует следующие типы статей: оригинальные исследовательские работы, обзорные статьи, избранные статьи, короткие сообщения и исследования.

Информацию о подаче статей см. В нашем Руководстве для авторов. Если вам потребуется дополнительная информация или помощь, посетите наш Центр поддержки

Преимущества для авторов

Мы также предоставляем множество преимуществ для авторов, такие как бесплатные PDF-файлы, либеральная политика авторских прав, специальные скидки на публикации Elsevier и многое другое. Щелкните здесь, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах для авторов.

Скрыть полную цель и объем .

% PDF-1.4 % 20283 0 объект > endobj xref 20283 41 0000000016 00000 н. 0000001179 00000 п. 0000001546 00000 н. 0000008551 00000 п. 0000009002 00000 н. 0000009512 00000 н. 0000010182 00000 п. 0000010416 00000 п. 0000010898 00000 п. 0000011133 00000 п. 0000011373 00000 п. 0000011418 00000 п. 0000011450 00000 п. 0000011474 00000 п. 0000012151 00000 п. 0000012508 00000 п. 0000012670 00000 п. 0000012694 00000 п. 0000013306 00000 п. 0000013330 00000 п. 0000013917 00000 п. 0000013941 00000 п. 0000014531 00000 п. 0000014555 00000 п. 0000015174 00000 п. 0000015198 00000 п. 0000015803 00000 п. 0000015827 00000 н. 0000016467 00000 п. 0000016491 00000 п. 0000017107 00000 п. 0000035214 00000 п. 0000060869 00000 п. 0000095174 00000 п. 0000102799 00000 н. 0000102880 00000 н. 0000103089 00000 н. 0000105769 00000 п. 0000105980 00000 н. 0000001768 00000 н. 0000008526 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 20284 0 объект > >> / LastModified (D: 20030321074949) / MarkInfo> >> endobj 20285 0 объект > endobj 20322 0 объект > поток HtS} 8 wa1J-: q0> P \ e> tVfQ.vmuml5 "Yiqi | EAc №

.

Проверок для фиксации арматуры в опалубке бетонных элементов

Имя пользователя *

Эл. адрес*

Пароль*

Подтвердите Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна Выберите страну ... Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территорий нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д'Ивуар ЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияЛихтенштейнЛихтенштейнЛитва ЮжныйAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

.

---

Смотрите также

• 
  Дренаж вокруг фундамента дома
• 
  Пеноплекс для фундамента
• 
  Как крепится профлистна фундаменте
• 
  Как вязать арматуру композитную
• 
  Как класть арматуру в фундамент
• 
  Доска для пола
• 
  Масса болтов и гаек таблица
• 
  Чем закрыть пеноплекс на фундаменте
• 
  Достоинства и недостатки плитного фундамента
• 
  Фундамент ленточный расчет
• 
  Умывальник в частном доме без водопровода