Углеродное волокно уже давно используется для армирования полимерных композиционных материалов. Теперь в строительство внедряется армированный углеволокном бетон, сообщает «DW».

Углебетон

 

    Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолётов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, вёслах и прочем спортинвентаре.

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал — углебетон. По сути дела, это аналог железобетона — но более лёгкий и прочный за счёт использования углеволоконной арматуры вместо стальной.

Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах.

Инженер-строитель Франк Шладиц  поясняет: «Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из неё мы получаем наш углеволоконный текстиль».

 

Две технологии производства

 

Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над её решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. «При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, — говорит Франк Шладиц. — Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них наносят специальное покрытие».

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации — от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко.

Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: «Одна — это технология набора слоёв. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него — ещё один слой смеси, на него — снова углеткань, потом опять бетон — и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси»

 

Лёгкость, прочность, долговечность

 

Помимо лёгкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры. «Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, — поясняет инженер. — При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем».

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно — высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах  уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

 

Две сферы применения

 

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит учёный: «Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна — это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить — и тем самым спасти — несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице.

А другая область — это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырёх метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень лёгкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого».