Дисперсно-упрочненные КМ содержат равномерно распределенные в объеме матрицы нульмерные армирующие компоненты. Дисперсно-армированные КМ содержат равномерно распределенные в объеме матрицы одно- или двухмерно армирующие компоненты.

Современные строительные композиционные материалы сочетают высокую прочность и долговечность с низкой плотностью. Их применение в строительных конструкциях позволяет снизить нагрузку на фундаменты на 30...65%, трудоемкость возведения зданий в 1,5...3,0 раза, материалоемкость в 3...7 раз. Основные области эффективного использования композиционных строительных материалов:

• в качестве заменителей металла и других дефицитных традиционных материалов;

• в качестве конструкционных или конструкционно-теплоизоля-ционных материалов с улучшенными строительно-эксплуата-ционными свойствами.

Поскольку композиционные материалы с нульмерными армирующими компонентами (бетоны, растворы и т.д.) рассматриваются в других разделах справочника, в данном разделе будут рассмотрены только одно- и двухмерно армированные композиционные материалы.

Композиционные материалы удобнее всего классифицировать по вещественной природе матрицы. Различают следующие классы КМ:

• на органической (полимерной) матрице (далее — КПМ, композиционные полимерные материалы);

• на неорганической матрице.

Композиционные материалы на основе органической матрицы

Композиционные материалы на органической матрице, не укладывающиеся в рамки традиционных понятий материаловедения — пластики, армированные волокнами, тканями или объемными элементами; фанера, состоящая из чередующихся слоев древесины и полимерного материала; микрокапсулы; сотопласты и др., — были созданы в XX в. В настоящее время номенклатура КМ на полимерной матрице насчитывает тысячи наименований, объединяющих материалы с уникальными прочностными и коррозионными свойствами. Верхняя граница рабочих температур этих материалов достигает +400°С. Сочетание высокой прочности и работы разрушения с коррозионной стойкостью делает эти материалы перспективными для строительства объектов на слабых грунтах и грунтах, подверженных вибрационным и ударным нагрузкам.

В большинстве промышленных технологий изготовление КПМ и изделий из него совмещено. Снижение стоимости изделий, достигнутое в результате применения совершенных высокоавтоматизированных технологий и конструкционных достоинств материалов, — одна из причин, обусловливающих конкурентоспособность КПМ среди традиционных строительных материалов. В табл. 2 приведены сведения об основных технологических схемах производства КПМ.

В качестве материала матриц (табл. 3) чаще всего используются полимеры, обладающие достаточной адгезионной прочностью по

Основные технологические схемы производства КПМ

Технологические процессы

Операции для армирующих компонентов

рубленых волокон или нитей

сеток, тканей, непрерывных волокон

Подготовка армирующего компонента

Обезжиривание, аппретирование, рубка, сушка

Обезжиривание, аппретирование, сушка

Приготовление связующего: порошкообразного или гранулированного; жидкого

Измельчение, отсев нужной фракции, сушка, добавление катализаторов, пластификаторов и других ингредиентов, гомогенизация смеси или приготовление расплава, раствора, дисперсии или эмульсии с добавлением необходимых ингредиентов.

Приготовление раствора нужной вязкости, введение в него катализаторов, пластификаторов и др.

Дозировка компонентов

Взвешивание наполнителя и связующего в соответствии с рецептурой

Совмещение связующего и армирующего компонента

Смешение связующего и наполнителя в мельницах или смесителях с последующей гомогенизацией смеси (получение компаундов, премиксов, пресс-порошков), пропитка связующим отрезков волокон в смесителях; сушка или термическая обработка (частичное отверждение термореактивных связующих)

Пропитка раствором, расплавом, дисперсией, эмульсией связующего (получение препрегов) или нанесение порошкообразного связующего на каждый слой арматуры

Приготовление полуфабриката

Измельчение твердой массы, таб-летирование, гранулирование или приготовление премиксов

Вырезка или вырубка заготовок требуемой формы, приготовление пакетов заготовок, намотка или выкладка на отправку, протяжка через формующую головку (при изготовлении профильных изделий)

Формование изделия

Прямое, литьевое или профильное прессование, литье под давлением, экструзии, вакуум-формование, штампование, напыление, пневматическое формование, спекание

Прямое прессование, вакуум-формование, контактное формование, формование автоклавным или пресс-камерным методом

Калибровка изделия

Обработка заготовок соответствующими методами до требуемых размеров и формы

Контроль качества

Контроль качества исходных компонентов, пооперационный контроль технологического процесса, контроль состава и свойств КПМ

отношению к армирующему волокну и низким показателем коэффициента линейного расширения.


⇐ вернуться назад| |читать дальше ⇒