Углеродные сетки универсальны, а уникальность этого материала обусловлена его высокой прочностью при минимальном весе и устойчивостью к коррозии.
Ключ к эффективности сеток из углеродного волокна заключён в деталях: в типах плетения, размере ячеек и конфигурации волокон.
В этой статье мы подробно расскажем Вам про виды углеродных сеток, их особенности, типы плетения, области применения, а также объясним основные различия между конфигурациями.
Давайте разберём всё по порядку.
Что такое углеродные сетки?
Углеродная сетка, на первый взгляд, выглядит весьма просто: углеродные волокна, переплетённые в ячеистую структуру. Именно за всей этой простотой и скрывается крайне высокий инженерный потенциал и гениальность технологии изготовления.
Начнём с самого начала: углеродное волокно, проходя через производственные этапы, с которыми вы можете ознакомиться в нашей предыдущей статье, обретает строго заданные характеристики — жесткость, прочность, устойчивость к коррозии и лёгкость. После всех этапов обработки, из полученного углеволокна создают материалы, которые выдерживают высокие нагрузки, остаются устойчивыми к агрессивным химическим и климатическим воздействиям.
Одним из таких материалов (созданным на основе углеволокна), как раз-таки, является углеродная сетка.
Производят сетки различных форм и размеров ячеек. Они также отличаются структурой и направлением волокон.
Виды углеродных сеток
Существует 3 основных вида углеродных сеток. Поговорим о каждом из них по отдельности.
Ровинг-сетки из углеволокна
Ровинг — это жгут из параллельных углеволокон.
Углеродные сетки, изготовленные из ровингов, представляют собой материал с крупной ячеистой структурой. Могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными.
“Описывая данный метод более детально, согласно Википедии, ровинг — один из промежуточных продуктов в производстве. Вырабатывается путём деления и небольшого скручивания волокнистой ленты на ровничных машинах. Имеет вид толстой нити, обладает достаточной прочностью для наматывания и разматывания, но не на разрыв.”
Особенности ровинг-сеток:
- Крупная структура ячеек от 5 мм до 50 мм;
- Грубая ровинговая текстура делает сетку более устойчивыми к физическим повреждениям;
- Основой материала служат жгуты (ровинги), состоящие из множества параллельных углеволокон;
- Простое производство, которое положительно сказывается на стоимости;
- Средняя гибкость.
Преимущества ровинг-сеток:
- Обеспечение высокой прочности для массивных конструкций;
- Сохранение лёгкости при высокой прочности и жесткости;
- Сцепляемость с различными матрицами (бетон, асфальт, грунт, смолы);
- Устойчивость к коррозии, химическим и климатическим агрессивным воздействиям.
Применение ровинг-сеток:
- Усиление мостов и массивных бетонных конструкций, гидротехнических сооружений и дорожных покрытий;
- Стабилизация грунта и укрепление склонов для достижения инженерных целей;
- Снижение трещинообразования.
Бидирекционные (двунаправленные) углеродные сетки
Бидирекционные (или двунаправленные) сетки сделаны из углеродных волокон в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет таким сеткам выдерживать нагрузки в обоих направлениях (горизонтальном и вертикальном).
Особенности:
- Ячейки у бидирекционных сеток варьируются от мелких (1–5 мм) до крупных (20–50 мм). Мелкие ячейки подходят для укрепления тонких покрытий и стяжек, а вот для армирования массивных и бетонных сооружений стоит отдавать своё предпочтение крупным ячейкам;
- Подходят как для бетонных, так и для полимерных конструкций;
- Средняя гибкость.
Преимущества:
- Устойчивость к деформациям и разнонаправленным нагрузкам;
- Равномерное распределение напряжения.
Применение:
- Армирование стен, штукатурки и перекрытий в зонах с повышенной сейсмической активностью;
- Реставрация зданий.
- Укрепление несущих конструкций, таких как стены, колонны и перекрытия.
Однонаправленные сетки
Структура сетки с волокнами, расположенными преимущественно в одном направлении. Перпендикулярные волокна в однонаправленных сетках либо отсутствуют, либо применяются для поддержания и стабилизации структуры.
Однонаправленная сетка из углеродного волокна HM-CFN
Достоинства
- В 5 раз легче стальной сетки
- В 5-7 раз прочнее стального аналога
- Устойчива к агрессивным воздействиям
Особенности
- Может применяться на влажных поверхностях
- Устойчива к кислотам, щелочам и солям
Особенности:
- Направление волокон выдерживает основные нагрузки в одном направлении, с ограниченным восприятием на нагрузки в других направлениях;
- Небольшое количество поперечных волокон позволяет максимально снизить вес и стоимость таких сеток;
- Низкая гибкость.
Преимущества:
- Максимальная прочность в одном заданном направлении;
- Простая интеграция в узкие или линейные конструкции.
Применение:
- Усиление балок, колонн, ферм и прочих конструкций, где нагрузка предсказуемо действует в одном направлении;
- Применяются в производстве композитных материалов (пластиковых и полимерных панелей) в качестве армирующего слоя в одном направлении.
Различия между видами углеродных сеток
| Параметр | Ровинг-сетки | Бидирекционные (Двунаправленные) сетки | Однонаправленные сетки |
|---|---|---|---|
| Материал | Ровинги (жгуты) | Волокна или ровинги | Волокна или ровинги |
| Направление волокон | Перпендикулярное | Равномерное распределение в двух направлениях | Одно основное направление, второе вспомогательное |
| Прочность | Высокая, зависит от технологии укладки | Высокая в двух направлениях | Высокая только в одном направлении |
| Гибкость | Средняя | Средняя | Низкая |
| Размер ячеек | Крупные (5–50 мм) | Разные (1–20 мм) и (20-50) | Плотная (1-5 мм) |
| Применение | Армирование бетона, стабилизация грунта | Армирование стен, штукатурки, перекрытий | Линейные конструкции, композиты |
Исходя из представленной сравнительной таблицы, мы готовы сделать краткий вывод об основных различиях между тремя видами углеродных сеток:
Ровинг-сетки являются универсальным инструментом и применяются там, где необходимо сохранить прочность конструкции не увеличивая при этом её вес.
Однонаправленные сетки эффективны в проектах, где нагрузки на конструкцию действуют строго в одном направлении.
Бидирекционные (двунаправленные) сетки незаменимы в проектах с разнонаправленными нагрузками или в условиях с повышенной сейсмической активностью.
Области применения углеродных сеток
Все три вида углеродных сеток (ровинг, однонаправленные и двунаправленные) нашли своё место в классическом и дорожном строительстве, промышленном, а также в сейсмоустойчивых проектах. Предлагаем по порядку повторить основные области применения:
- Армирование массивных конструкций (мосты, дамбы, стены);
- Усиление штукатурки и прочих покрытий;
- Предотвращение образования трещин;
- Усиление асфальтовых покрытий;
- Стабилизация грунта;
- Армирующий слой в композитах для авиастроения, автомобилестроения и судостроения;
- Усиление инженерных конструкций и оборудования;
- Использование в зонах повышенной сейсмической активности.
Преимущества от использования углеродных сеток
Почему углеродные сетки пользуются таким успехом в строительном мире?
Всё потому, что инженерные и строительные проекты требуют использование всё более новых материалов с более высокими характеристиками и простотой в использовании. Именно углеродные сетки закрывают эту потребность и справляются с поставленной задачей.
Такой успех углеродных сеток обусловлен сочетанием лёгкости, прочности, и долговечности, которых, в действительности, невозможно достичь с использованием традиционных способов арматурного усиления. Армирование конструкций при помощи углеродных сеток в значительной степени позволяет снизить затраты на строительство и обработку от коррозии.
Говоря об остальных преимуществах, углеродные сетки так востребованы за счёт своей универсальности в использовании и высоких эксплуатационных характеристик. Вес конструкции остаётся практически неизменным, но прочность возрастает. Сетки из углеродных волокон не подвержены коррозии, не боятся химически и любых других агрессивных сред.
Углеродные сетки подходят также для сложных поверхностей, будь то криволинейные фасады зданий или сложные элементы в авиа-, авто- и судостроении.
- Прочные и лёгкие углеродные сетки значительно легче традиционных металлических способов усиления;
- Углеродные сетки устойчивы к коррозии и сохраняют свои свойства в агрессивных химических и климатических условиях;
- Простая установка углеродных сеток при усилении конструкций (особенно на сложных или криволинейных поверхностях), обусловленные легкостью и гибкостью материала;
- Не требуют специальной техники и дополнительной рабочей силы;
- Сохранение изначального веса конструкции практически в полном объеме.
Углеродные сетки: заключение статьи
Углеродные сетки — это не просто армирующий, альтернативный материал в строительстве.
Это надёжный, универсальный инструмент для создания долговечных, лёгких и функциональных конструкций, который позволяет сохранить свойства и надёжность сооружения.
Углеродные сетки уже давно изменили и продолжают совершенствовать подход к проектированию и строительству.
Выбор типа сетки — ровинг-сеток, бидирекционных или однонаправленных — зависит от задач, поставленных на проекте.
И всё же, одно остаётся неизменным: специалисты из Horse Construction готовы проконсультировать Вас, подобрать необходимую технологию для усиления конструкций и обеспечить Вас надежными материалами!