В мире строительных материалов происходит непрерывный прогресс не меньший, чем, например, в технике. Появляются современные и качественные, универсальные, устойчивые к повреждениям и надежные материалы, постепенно вытесняя с рынка традиционные дерево, кирпич и моноблоки. Один из передовых композитных стройматериалов — углебетон, который по праву называют строительным материалом будущего.
Известен факт, что в производстве отдельных деталей самолетов, автомобилей и катеров используется углеродное волокно толщиной 5-10 мкм, что в несколько раз тоньше человеческого волоса. Характеристики данного материала натолкнули немецких ученых на мысль заменить им металлическую арматуру в бетоне. Изначально остро стоял вопрос о главном риске — высокой стоимости материала, потому что углеродистое волокно удовольствие не из дешевых.
Само волокно получается в результате многократного нагрева полиакрилонитрильных или вискозных волокон в разных средах до стадии обугливания. Итогом этого процесса становится волокно, состоящее из чистого углерода.
Прочность материала превышает тот же показатель стали в 4 раза.
Сама углеткань, которая получается в результате многократных манипуляций с углеволокном, обладает уникальной решетчатой структурой. При создании стройматериала «решетка» покрывается специальным песчаным веществом, которое обеспечивает надежное скрепление с бетонной смесью, либо формируются выступающие ребра.
Так как материал относительно молодой, его производят двумя путями:
Технология набора слоев представляет собой чередование слоев бетона и углеволокнистого текстиля до тех пор, пока конструкция не достигнет нужной толщины. Второй способ производства подразумевает использование опалубки, в которую помещают нужное количество углеволокна и заливают бетоном.
Обе технологии распространены примерно одинаково. Каждая из них позволяет создать строительный элемент любой формы и любого размера.
Углебетон — аналог железобетона, обладающий более оптимальными свойствами для применения в строительстве.
Так, достоинства материала:
Легкость очевидна: железная структура тяжелее углеродной. Это свойство облегчает транспортировку материала и процесс ввода постройки в эксплуатацию.
Второе и третье достоинства вытекают одно из другого. Со временем железо может пострадать от ржавчины. Каким бы качественным ни был материал, если в его составе есть железная арматура, в микротрещины в малом количестве будет попадать воздух и капельки воды. Углебетон не подвержен изменениям под воздействием этих факторов, на нем не образуются трещинки, следовательно, он прослужит дольше. По словам специалистов, если материал изготовлен с соблюдением технологии, постройка из него способна прослужить 55-60 лет.
Для производства текстильного углеродистого материала требуется соединить несколько тысяч, а то и сотен тысяч нитей. Благодаря этому достигается уникальная прочность. Для сравнения: чтобы разорвать углепластиковый стержень толщиной 5 миллиметров, понадобится 2500 кг. С таким же чугунным стержнем расправятся 150 кг.
Само углеродистое волокно обладает небольшой плотностью, а специализированное покрытие, которое требуется для схватывания с бетоном, в разы тоньше защитного слоя в железобетоне.
Чтобы достичь таких показателей, ученые трудились над созданием материала несколько десятилетий.
Пожалуй, единственный недостаток материала — высокая стоимость. Однако, если на одну чашу весов поместить цену углебетона, а на другую его качественные характеристики, то вторая однозначно перевесит. К примеру, сэкономив на материале, придется через некоторое время тратиться на ремонт и реконструкцию, тогда как постройки из бетона с углеволокном долгое время будут сохранять первоначальный вид. В итоге цена стройматериала полностью оправдывает качество.
В настоящее время углебетон не применяется повсеместно только из-за дорогой цены. Но все же его используют в укреплении зданий под снос, а также в возведении новых построек. Особенно актуально его применение в «спасении» исторически значимых сооружений.
Ученые из Дрездена рассказали об удивительном строительном эксперименте. Благодаря их усилиям, было возведено необычное здание из углебетона. Высота постройки составила чуть больше 4 метров, а в качестве основы использовали блоки нестандартной, изогнутой формы толщиной 4 см. Эту конструкцию отличали короткие сроки строительства, легкость и простота.
Сейчас наибольшую распространенность материал обрел в Америке и Израиле. По словам изобретателей, недалеко то время, когда углебетон станет популярным во всех странах мира.
Ученые постоянно экспериментируют и открывают новые возможности стройматериала, чтобы изделия, которые из него получают, были неповторимыми. На смену классическим прямоугольным блокам и плитам приходят изогнутые, закругленные и уникальной формы строительные единицы. Этот процесс крайне трудоемкий и требует соблюдения производственных условий. Например, «лепка» изделий осуществляется только в специальной климатической камере, в которой постоянно поддерживается температура воздуха в 20 градусов и 60% влажность.
Профессора уверяют, что из многих уголков мира поступают запросы об укреплении тех или иных исторически важных сооружений. Пока углебетон преимущественно применяется именно в этой сфере. Но по прогнозам уже через 10 лет четверть железобетона в строительстве вытеснит новый строительный материал, основанный на углеродоволокнистом текстиле.
Тенденции к изобретению перспективных композитных материалов — главный показатель прогресса в строительной сфере. Чем больше проходит времени, тем больше ученым в сфере строительства получается удивить. Несмотря на простоту и очевидность конструкции, производство изделий из бетона с углеволокном очень энергозатратный и трудоемкий процесс. Он требует предельной концентрации создателя и точного соблюдения технологии и условий производства. Придет время, когда люди смогут убедиться в очевидном превосходстве углебетона и сделают выбор в его пользу, невзирая на высокую, но оправданную стоимость.
