Главная » Технологии » Практика использования волоконно-армированных полимеров в строительстве
Практика использования волоконно-армированных полимеров в строительстве

Практика использования волоконно-армированных полимеров в строительстве

Американская ассоциация производителей композитов (American Composites Manufacturers Association, ACMA) разработала и опубликовала «Руководство и практические рекомендации по использованию полимеров, армированных волокнами, в архитектурных продуктах».

Непосредственно подготовкой публикации, занимающей 162 страницы, занималось архитектурное подразделение ACMA. По мнению составителей руководства, издание будет полезно архитекторам и проектировщикам, которые используют в качестве строительного материала армированные композиты.

В предисловии к «Руководству» отмечается, что «окончательные решения относительно использования того или иного материала для конкретного вида работ должно приниматься специалистами, работающими на конкретном объекте. Архитекторы, инженеры, поставщики материалов и оборудования, а также подрядчики должны тщательно проанализировать требования по конкретному проекту, а также технические требования и ограничения для выбранных материалов».

Само руководство носит рекомендательный характер, а содержащаяся в нем информация не является стандартами и может терять свою актуальность со временем. Все рекомендации собраны в девять глав, охватывающие темы от сырья и производственных процессов до установки и ремонта готовых изделий. Не вошедшая в главы, но важная для строителей информация (в том числе примеры дизайнерских решений), представлена в двенадцати приложениях.

В главе 1 «Введение» вкратце описано, что такое армированные композиты, в чем заключается их преимущество и где могут использоваться такие материалы. В области архитектуры и строительства, отмечают авторы руководства, переход от традиционных материалов к композитам происходил по-разному, в зависимости от особенностей конкретной сферы использования. Так, в производстве сантехнических изделий – ванн, душевых кабинок и т.д. – композиты начали широко использоваться еще в 70-х годах ХХ века благодаря низким затратам на перевозку, малому весу и прочности изделий, а также гибкости проектных решений.

В 90-х годах начался переход от деревянных окон и дверей, обитых кожей, к конструкциям из композитов, армированных волокном. В пользу армированных полимеров аргументами выступили хорошие изоляционные свойства, низкая теплопроводность, устойчивость к коррозии и долговечность изделий. Сложные конструкции, произвольные формы и другие уникальные архитектурные особенности, смело выходящие за рамки возможностей традиционных материалов, – результат использования армированных композитов в архитектурных проектах.

Практика использования волоконно-армированных полимеров в строительстве

Поскольку строительное сообщество узнаёт всё больше о преимуществах композитов и гибкости проектных решений при использовании этих материалов, ожидается бурный рост в производстве композитных строительных материалов. Применение композитов в наружных работах и в качестве защитных элементов для других деталей приведёт к повышению долговечности строений и снижению постоянных и сейсмических нагрузок, по сравнению с объектами из традиционных материалов типа дерева, бетона, кирпича или металла.

Глава 2 «Сырье и производство» посвящена описанию самых распространенных смол и производственных процессов при изготовлении изделий из армированных композитов. Типичными составляющими для связующих являются ненасыщенный полиэстер, винилэфирная, эпоксидная, фенольная и полиуретановая смолы. Из них наиболее популярны при производстве армированных композитов ненасыщенные полиэфирные смолы.

Композиты одинаково успешно используют для производства больших или маленьких деталей, прямых или изогнутых, прозрачных или непрозрачных. Композитная продукция может быть исходным материалом для других конструкций или представлять собой конечный продукт. Такие изделия могут выполняться в единственном экземпляре или выпускаться на потоке. Из-за массы вариантов при использовании композитов в проектных решениях, изготовление композитной продукции не ограничивается единственным типом производственных процессов. Для удобства авторы руководства свели информацию о типе процессов в зависимости от назначения готового изделия в отдельную таблицу.

В главе 3 «Свойства композитов, армированных волокнами» более подробно рассматриваются физико-механические характеристики композитных материалов. Традиционные методы производства вроде ручной выкладки слоев позволяют создавать композиты, состоящие из отдельных слоев, или слоистые клееные материалы.

Итоговые свойства армированных композитов зависят от типа и процентного соотношения связующего и наполнителя, ориентации армирующего наполнителя, наличия и типа конструкционного заполнителя, дополнительных примесей и добавок, технологии производства, опыта производителя и других факторов. Физико-механические свойства и другие параметры армированных композитов измеряются с помощью стандартизированных методов испытаний в лабораторных условиях. В руководстве приводятся основные важные характеристики композитов и их рекомендуемые значения

Глава 4 «Общие положения» посвящена общим вопросам создания архитектурных сооружений с использованием композитных материалов. Для того, чтобы облегчить специалистам работу по корректной классификации и установке армированных композитов, авторы руководства разработали отдельный Справочник спецификаций для поликомпозитов, армированных волокнами.

Глава 5 «Проектирование» посвящена техническим вопросам проектирования объектов с использованием армированных композитов. Проектирование комплектующих, элементов, частей, монтажных комплектов опирается на понятные промышленные методики вроде расчета допустимых напряжений и/или расчета коэффициента нагрузки и сопротивления. Подобно проектированию деревянных деталей, здесь необходимо знать прочность и жесткость слоев в разных направлениях.

Практика использования волоконно-армированных полимеров в строительстве

Армированные волокнами композиты часто изготавливают, складывая отдельные слои, или пластины, чтобы получить цельный слоеный материал. В итоге возникающие напряжение и деформация внутри каждого слоя и между слоями определяются и чаще всего сравниваются с допустимыми расчетными данными с заранее известным запасом прочности. Точно так же прочность и жесткость всего слоеного материала определяются и сравниваются с известными допустимыми значениями или показателем прочности, полученном в результате опытов и/или расчетов методами аппроксимации, такими как метод конечных элементов и теория ламинации.

Глава 6 «Допуски» описывает допустимые отклонения от проекта при создании объектов с использованием композитных материалов. Допуск – допускаемое отклонение от указанных требований, изложенных в проектной документации или прилагаемых к ней технических требованиях. В рамках технической документации по проекту допуски должны определяться, при необходимости, для размеров, метаположения и критически важных характеристик.

В целом, окончательно обработанная поверхность армированного поликомпозита должна иметь красивый вид, с минимальным отклонением от цвета и структуры одобренного образца, которые можно увидеть при обычном освещении с расстояния 3 метра. Другие заметные дефекты вроде сколов, трещин или инородных примесей не должны быть заметны с расстояния 6 метров.

В главе 7 «Контроль качества» описаны процедуры, с помощью которых поставщики могут обеспечить качество производимой продукции. Производитель должен иметь утвержденную, задокументированную программу контроля и гарантии качества, фактически действующую на производстве. Положения этой программы касаются требований к сырью, вопросов хранения материала, приемки материалов, внутренних процедур, контроля производственных процессов и приемки, заключительной проверки продукции. Программа контроля и гарантии качества, а также технические спецификации продукции должны предоставляться производителями до начала работ.

Глава 8 «Отгрузка и доставка» посвящена вопросам транспортировки композитных элементов и изделий. Производитель должен четко промаркировать или пометить все композитные детали, чтобы можно было проверить соответствие с проектной документацией, включая рабочие чертежи. Методики и процедуры, которые используются для упаковки и подготовки к отгрузке архитектурных деталей из поликомпозитов, должны гарантировать доставку изделий без повреждений.

Глава 9 «Установка» описывает правила монтажа композитных деталей на строительных объектах. Эффективная установка элементов, деталей и сборных конструкций из армированного поликомпозита возможна в том случае, когда производитель, строитель, перевозчик и генеральный подрядчик разрабатывают скоординированный план действий. Отгрузка и доставка, складирование, хранение, другие моменты должны быть обсуждены и одобрены сторонами.

Производитель композитных изделий должен проконсультировать монтажников о способах установки деталей из композита. Часто такие элементы можно монтировать с помощью менее мощного оборудования, чем детали из других строительных материалов. Подрядчик должен быть знаком с процедурой монтажа подобных конструкций и проконсультироваться изготовителем, при необходимости, ещё до начала установки.

С полным текстом рекомендаций можно ознакомиться в прикрепленном ниже файле.

О Oksana Tkachenko

x

Читайте также

На Index 17 представят технологию холстообразования нетканых материалов аэродинамическим способом

На Index 17 представят технологию холстообразования нетканых материалов аэродинамическим способом

Система Lap Formair может производить нетканые материалы из натуральных волокон или продуктов переработки промышленных и ...