Materiales para la produccion
En la actualidad, el mercado de refuerzo compuesto está representado por tres tipos:
- fibra de vidrio ;
- plástico de basalto ;
- fibra de carbono .
Accesorios de fibra de vidrio
El primer tipo de refuerzo está hecho de fibra de vidrio. Esta tecnología apareció en la URSS hace unos 50 años. Luego, el ensamblaje del circuito impreso en la radio electrónica comenzó a cobrar impulso, y se comenzó a utilizar textolite como material para los tableros, cuando la tela era la base, y la resina se usaba como material de unión. Más tarde, en lugar del tejido habitual, se usó fibra de vidrio, y esto expandió el uso de fibra de vidrio.
Ocupó su lugar en la industria aeronáutica, en la producción de muebles y artículos para el hogar, y en ocasiones incluso en la industria militar. Gradualmente, comenzó a usarse en la construcción, y los accesorios de fibra de vidrio se convirtieron en una excelente opción para los cimientos de cimientos que operan en condiciones agresivas, por ejemplo, en el agua.
Los materiales para fibra de vidrio son vidrio y resina epoxi.
Basalto plastico en construccion
Este material no contiene fibra de vidrio, sino basalto. La tecnología de su producción es más simple que el vidrio, ya que para la producción de vidrio se requieren varios tipos de materias primas, y para el plástico de basalto, solo basalto.
Comparado con el compuesto anterior, el basaltoplástico tiene un módulo de elasticidad y resistencia a la tracción más alto, tiene una conductividad térmica más baja, pero un peso algo mayor.
Fibra de carbono fibra de carbono
Está hecho de fibra de carbono y la misma resina, pero este material es caro. Esto se debe a la tecnología de producción de fibra de carbono, la base de dichos materiales. El proceso tecnológico requiere la observancia precisa de los parámetros de temperatura y tiempo de procesamiento, ya que las materias primas para ellos son fibras orgánicas.
Los CFRP se utilizan activamente en la ciencia automotriz, deportiva, aeronáutica y naval.
El refuerzo de fibra de carbono es más fuerte que la fibra de vidrio y tiene un mayor módulo de elasticidad, pero no sin inconvenientes. Por lo tanto, la fragilidad de este material es excelente, lo que no permite su uso en estructuras largas y estresadas como losas de piso.
Tecnología de producción de refuerzo compuesto.
Hay tres formas de fabricar varillas reforzadas a partir de un compuesto. Tienen nombres en inglés que reflejan la esencia de la tecnología.
Nidltrusiya es la torsión de fibras individuales en una, simultáneamente impregnadas y trenzadas. Permite reducir el costo del proceso debido a la alta velocidad de dichas líneas tecnológicas. El otorgamiento de características para el alivio de refuerzo se logra enrollando hilos de un perfil periódico. Cuanto más grueso sea el refuerzo, mayor será el número de hilos utilizados. Así, las ramitas de hasta 10 mm en sección transversal se envuelven con un hilo, de 10 a 18 con dos, y por encima con cuatro. Los productos fabricados de acuerdo con este método tienen una buena adherencia al concreto debido a su alivio, y esto a pesar del hecho de que los materiales compuestos tienen un bajo coeficiente de adhesión.
El método de plutrusión consiste en pre-moldear la barra principal y su posterior enrollamiento en espiral en dos direcciones.
El método más antiguo de fabricación de refuerzos compuestos es la pultrusión . Es un broche de fibra moldeada, impregnada y ya endurecida a través de un sistema de boquillas, que a la temperatura de polimerización del plástico finalmente le da al refuerzo la forma deseada y la extrae. Este método se distingue por una menor tasa de producción y un mayor precio de costo.
Comparación de las características de calidad.
Para comparar diferentes tipos de compuestos, así como para compararlos con acero, puede usar la siguiente tabla.
| Fibra de vidrio | basaltoplastic | fibra de carbono | acero | |
| Resistencia a la tracción, MPa | 480 - 1600 | 800 - 1200 | 1750 | 480 - 690 |
| Alargamiento relativo, % | 2.2 | 3 | 1.6 | 25 |
| Módulo elástico, GPa | 56 | 65 | 140 - 350 | 200 |
| Conductividad termica | 0.35 | 0.3 | 1 | 46 |
| Temperatura máxima de funcionamiento, ° C | 300 | 200 | 600 | 750 |
Además, el refuerzo compuesto tiene una propiedad como la fragilidad, que lo distingue del acero para peor. Debido a esto, y también debido a su inestabilidad a altas temperaturas, no se usa en estructuras que experimentan fuertes cargas de flexión y en aquellos lugares que están en riesgo de incendio .
Ventajas materiales
Los accesorios compuestos tienen varias ventajas sobre el acero estándar. Estos incluyen:
- Mayor resistencia a la tracción . Puede ser varias veces mayor que la del acero.
- Resistencia a la corrosión . Los accesorios de plástico no se oxidan.
- Bajo coeficiente de transferencia de calor. A diferencia del metal, el plástico no crea puentes fríos .
- Los accesorios de plástico no funcionan como una antena, ya que es un dieléctrico y un diamagnético. Por lo tanto, la probabilidad de interferencia de radio en edificios con dicho refuerzo es cero.
- Bajo peso específico . El refuerzo de acero es varias veces más pesado.
- El coeficiente de temperatura de expansión es el mismo que el del hormigón, por lo que se excluye la formación de grietas por este motivo.
Las desventajas de los materiales compuestos.
Las ventajas de los materiales compuestos a menudo no se pueden revelar completamente debido a los defectos que se manifiestan en algunas aplicaciones. Esto es principalmente:
- Bajo módulo de elasticidad . El refuerzo de plástico no es rígido, su deformación elástica se encuentra en límites bajos (es decir, la capacidad de volver a su forma original después de que el cese de la carga es menor).
- Fragilidad Cuando se aplican fuerzas de flexión, dicho refuerzo no se dobla, sino que se rompe. En este sentido, es imposible doblarlo sin calentar.
- Resistente a bajas temperaturas . La fibra de vidrio cuando alcanza los 150 grados pierde sus propiedades positivas y, a los 300, simplemente se colapsa y libera sustancias tóxicas. Los plásticos al carbono tienen temperaturas de trabajo y limitantes más altas, ya que las carreteras y los polímeros son más caros en su fabricación, pero su fragilidad es más alta que la de otros tipos. El acero puede funcionar hasta 600-750 grados antes de que empiece a ablandarse y fundirse.
El uso del refuerzo compuesto.
Los productos compuestos han demostrado ser muy buenos cuando las cargas estáticas se combinan con un entorno agresivo, por ejemplo, en estructuras hidráulicas. A veces, dicho refuerzo se usa solo, a veces con acero, lo que ayuda a usar las ventajas de ambos tipos y a compensar las deficiencias de cada uno.
Los productos plásticos en forma de rejillas están reemplazando activamente el acero en ladrillos con revestimiento, donde se proporciona un espacio de aire. La malla de acero se corroe gradualmente y, a veces, produce consecuencias desastrosas (puede caerse un trozo de revestimiento). El compuesto no tiene tal desventaja.
Reemplazo equivalente
Si consideramos la tabla del capítulo anterior y las características técnicas de productos específicos, la cuestión de la equivalencia se decide en función de las condiciones en las que se utilizará la estructura del hormigón armado.
Sí, de hecho, para la resistencia a la tracción, el refuerzo de acero en una sección transversal de 12 mm se puede reemplazar con fibra de vidrio de 8 mm y acero 18 con fibra de vidrio 14. Pero todo esto es relevante cuando este refuerzo es necesario únicamente para evitar que la estructura se arrastre bajo carga. En pocas palabras, puedes hacer cimientos de fajas y losas
Pero en situaciones donde hay una desviación, esta regla no funciona. Por lo tanto, para la fabricación de dinteles o losas necesarios para aumentar el número de barras 4 veces, porque el módulo de elasticidad del compuesto es tantas veces menos. Cuando se refuerza la carga en el medio de la losa reforzada con compuesto, realmente no estallará, pero ahora se doblará más y el resultado puede ser una gota de pedazos de concreto en la cabeza.
El bajo límite de elasticidad impide el uso de materiales compuestos para el refuerzo de pilares de hormigón. La resistencia a la compresión del concreto es suficientemente alta, pero a cargas elevadas por unidad de área pequeña, especialmente si son desiguales, el módulo de elasticidad puede ser de valor real en la resistencia a la fractura.
En la actualidad, el uso del refuerzo de polímero está regulado por el SNIP 5201-2003, y se han realizado cambios en la forma de factores de corrección para calcular dicho refuerzo en diferentes condiciones de operación (Apéndice L de 2012).
Los principales matices de los productos.
En los últimos años, el número de compañías que producen refuerzos compuestos (especialmente fibra de vidrio) ha aumentado muchas veces, pero la calidad de sus productos deja mucho que desear. Aquí hay algunas maneras de reconocer un matrimonio:
- Preste atención al color de los productos. Los accesorios de calidad en el mismo lote son siempre del mismo color. Si este no es el caso, significa que la temperatura se alteró durante la producción.
- Las grietas y la delaminación no deben ser. Son fáciles de ver en el corte.
- Las roturas de la fibra reducen las características indicadas. También son visibles a simple vista.
- Perfil desigual (navivka). Lo más probable es que la producción utilizara equipos antiguos, donde se interrumpe la continuidad.
Ahora se ajustarán los requisitos para los materiales compuestos. El acero laminado es cada vez más caro, y los accesorios de plástico tienen todas las posibilidades de forzar al acero a salir de un segmento del mercado bastante grande. Sin lugar a dudas, los fabricantes no muy auténticos usan esto, por lo que debe estar alerta.