Glassfiberarmering for korrosjonsbestandige marine betongkonstruksjoner. Pålitelige glassfiberkonstruksjoner Hvordan bruke glassfiber i hverdagen og i konstruksjonen

Blant de mange nye forskjellige strukturelle syntetiske materialene, er de mest brukte for bygging av små skip glassfiberplast, bestående av et glassfiberforsterkende materiale og et bindemiddel (oftest basert på polyesterharpikser). Disse komposittmaterialene har en rekke fordeler som har gjort dem populære blant designere og byggere av små håndverk.

Prosessen med å herde polyesterharpikser og oppnå glassforsterket plast basert på dem kan skje ved romtemperatur, noe som gjør det mulig å produsere produkter uten oppvarming og høyt trykk, noe som igjen eliminerer behovet for komplekse prosesser og dyrt utstyr.

Polyesterglassarmert plast har høy mekanisk styrke og er i noen tilfeller ikke dårligere enn stål, samtidig som den har mye lavere egenvekt. I tillegg har glassfiber høy dempekapasitet, som gjør at bunnskroget tåler høye støt- og vibrasjonsbelastninger. Hvis slagkraften overstiger den kritiske belastningen, er skaden i plasthuset som regel lokal og sprer seg ikke over et stort område.

Glassfiber har en relativt høy motstand mot vann, olje, diesel, atmosfæriske påvirkninger. Glassfiber brukes noen ganger til å lage drivstoff- og vanntanker, og materialets gjennomskinnelighet gjør det mulig å observere nivået på den lagrede væsken.

Skrog av små fartøy laget av glassfiber er vanligvis monolitiske, noe som utelukker muligheten for vanninntrengning inne; de råtner ikke, korroderer ikke, de kan males på nytt med noen års mellomrom. For sportsfartøy er det viktig å oppnå en ideelt jevn ytre overflate av skroget, som har lav friksjonsmotstand ved bevegelse i vann.

Men som et strukturelt materiale har glassfiber også noen ulemper: relativt lav stivhet, en tendens til å krype under konstante belastninger; skjøter av glassfiberdeler har en relativt lav styrke.

Glassfiber basert på polyesterharpikser produseres ved en temperatur på 18 - 25 0 C og krever ikke ytterligere oppvarming. Herdingen av polyesterglassarmert plast foregår i to trinn:

Trinn 1 - 2 - 3 dager (materialet får omtrent 70 % av styrken;

Trinn 2 - 1 - 2 måneder (økning i styrke opp til 80 - 90%).

For å oppnå maksimal styrke til strukturen, er det nødvendig at innholdet av bindemiddelet i glassfiber er minimalt tilstrekkelig til å fylle alle hullene i det forsterkende fyllstoffet med kjeden for å oppnå et monolittisk materiale. I konvensjonell glassfiber er forholdet mellom bindemiddel og fyllstoff vanligvis 1:1; i dette tilfellet brukes den totale styrken til glassfiber med 50 - 70%.

De viktigste forsterkende glassfibermaterialene er bunter, lerreter (glassmatter, oppkuttet fiber og glassfiber.

Bruken av vevde materialer med vridd glassfiber som forsterkende fyllstoff for produksjon av båt- og yachtskrog av glassfiber er neppe berettiget både økonomisk og teknologisk. Tvert imot er ikke-vevde materialer for samme formål veldig lovende, og volumet av deres anvendelse vokser hvert år.

Det billigste fyllet er glassbunter. I bunten er glassfibre anordnet parallelt, noe som gjør det mulig å oppnå glassfiber med høy strekkfasthet og langsgående kompresjon (langs fiberens lengde). Derfor brukes bunter for å oppnå produkter der det er nødvendig å oppnå preferansestyrke i én retning, for eksempel bjelker i et sett. Ved bygging av skrog brukes kuttede (10-15 mm) bunter for å tette strukturelle hull som dannes ved ulike typer koblinger.

Oppkuttede glassbunter brukes også til fremstilling av skrog av små båter, yachter, oppnådd ved å sprøyte fibre blandet med polyesterharpiks på passende form.

Glassfiber - rullede materialer med kaotisk legging av glassfiber i arkets plan - er også laget av bunter. Scrim-baserte GRP-er har lavere styrkeegenskaper enn stoffbaserte GRP-er på grunn av den lavere styrken til scrim-ene selv. Men glassfiber, billigere, har en betydelig tykkelse ved lav tetthet, noe som sikrer deres gode impregnering med et bindemiddel.

Lag av glassfiber kan bindes i tverrretningen kjemisk (ved hjelp av bindemidler) eller mekanisk søm. Slike forsterkende fyllstoffer legges på en overflate med stor krumning lettere enn stoffer (stoffet danner folder, krever foreløpig kutting og justering). Humle brukes hovedsakelig til produksjon av skrog av båter, motorbåter, yachter. I kombinasjon med glassstoffer kan scrims brukes til fremstilling av skipsskrog, som er underlagt høyere styrkekrav.

De viktigste strukturene er laget på basis av glassstoffer. Oftest brukes satengvevde stoffer som gir en høyere utnyttelseskoeffisient av styrken til trådene i glassfiber.

I tillegg, i små skipsbygging, er glassfibersleep mye brukt. Den er laget av uvridd tråder - slep. Dette stoffet har mer vekt, mindre tetthet, men også mindre kostnad enn stoffer laget av vridd tråder. Derfor er bruken av slepte stoffer veldig økonomisk, og tar dessuten hensyn til den lavere arbeidsintensiteten i dannelsen av strukturer. Ved produksjon av båter, båter, brukes ofte flettet stoff til de ytre lagene av glassfiber, mens de indre lagene er lagt ut av stiv glassfiber. Dette oppnår en reduksjon i kostnadene for strukturen samtidig som den gir den nødvendige styrke.

Bruken av enveis ledningstekstiler, som har overveiende styrke i én retning, er veldig spesifikk. Under dannelsen av skipskonstruksjoner legges slike stoffer på en slik måte at retningen til den største styrken tilsvarer de største virkespenningene. Dette kan være nødvendig ved fremstilling av f.eks. bjelker, når det er nødvendig å ta hensyn til en kombinasjon av styrke (spesielt i én retning), letthet, avsmalning, varierende veggtykkelse og fleksibilitet.

Siden hovedbelastningene på bjelkene (spesielt på masten) hovedsakelig virker langs aksene, er det bruken av enveis buntede stoffer (når fibrene er plassert langs bjelkene, gir det de nødvendige styrkeegenskapene. I dette tilfellet, det er også mulig å fremstille masten ved å vikle bunten på en kjerne (tre, metall etc.), som deretter kan fjernes eller forbli inne i masten.

For tiden er den såkalte trelags strukturer med lett fyllmasse i midten.

3-lagskonstruksjonen består av to ytre bærende lag laget av tynt, sterkt platemateriale, mellom hvilke det er plassert en lettere, om enn mindre slitesterk samlet. Hensikten med fyllstoffet er å sikre skjøtearbeidet og stabiliteten til bærelagene, samt å opprettholde spesifisert avstand mellom dem.

Lagenes felles arbeid sikres ved deres forbindelse med fyllstoffet og overføringen av sistnevnte krefter fra ett lag til et annet; stabiliteten til lagene er sikret, siden fyllstoffet skaper en nesten kontinuerlig støtte for dem; den nødvendige avstanden mellom lagene opprettholdes på grunn av fyllstoffets tilstrekkelige stivhet.

Sammenlignet med tradisjonell enkeltlagskonstruksjon har trelagskonstruksjon økt stivhet og styrke, noe som gjør det mulig å redusere tykkelsen på skjell, paneler og antall avstivere, som er ledsaget av en betydelig reduksjon i vekten av strukturen.

Trelagsstrukturer kan lages av alle materialer (tre, metall, plast), men de er mest brukt ved bruk av polymerkomposittmaterialer som kan brukes både til bærelag og til fyllstoff, og deres forbindelse til hverandre er sikret ved liming.

I tillegg til muligheten for å redusere vekten, har trelagsstrukturer andre positive egenskaper. I de fleste tilfeller danner de i tillegg til hovedfunksjonen en skrogstruktur - de utfører også en rekke andre, for eksempel gir de termiske og lydisolerende egenskaper, gir en nødoppdriftsreserve, etc.

Tre-lags konstruksjoner, på grunn av fravær eller reduksjon av elementer i settet, gjør det mulig å mer rasjonelt bruke de indre volumene i lokalene, å legge elektriske ledninger og noen rørledninger i selve aggregatet, og for å lette vedlikeholdet av renslighet i lokalene. På grunn av fraværet av spenningskonsentratorer og eliminering av muligheten for tretthetssprekker, har trelagsstrukturer økt pålitelighet.

Det er imidlertid ikke alltid mulig å gi en god binding mellom bærelagene og fyllstoffet på grunn av mangel på lim med nødvendige egenskaper, samt utilstrekkelig nøye vedheft til limeprosessen. På grunn av den relativt lille tykkelsen på lagene, er skaden deres og vannfiltrering gjennom dem, som kan spre seg over hele volumet, mer sannsynlig.

Til tross for dette er trelagsstrukturer mye brukt til fremstilling av skrog av båter, båter og små fartøyer (10 - 15 m lange), samt produksjon av separate strukturer: dekk, overbygg, dekkshus, skott, etc. Merknad at skrog på båter og båter, der rommet mellom ytre og indre skinn er fylt med skum for å sikre oppdrift, strengt tatt ikke alltid kan kalles trelags, siden de ikke representerer flate eller buede tre- lagplater med en liten tykkelse av fyllstoffet. Det er riktigere å kalle slike konstruksjoner dobbeltmantlet eller dobbeltskroget.

Det er mest hensiktsmessig å utføre i trelagsdesign elementene i dekkshus, skott, etc., som vanligvis har flate, enkle former. Disse strukturene er plassert i den øvre delen av skroget, og å redusere deres masse har en positiv effekt på fartøyets stabilitet.

De for tiden brukte trelags skipsstrukturene laget av glassfiber i henhold til type fyllstoff kan klassifiseres på følgende måte: med et solid fyllstoff laget av skumplast, balsatre; med honeycomb fyllstoff laget av glassfiber, aluminiumsfolie; boksformede paneler laget av polymerkomposittmaterialer; kombinerte paneler (boksformet med skum). Bærelag i tykkelsen kan være symmetriske og asymmetriske med hensyn til strukturens midtoverflate.

I henhold til produksjonsmetoden tre-lags strukturer kan limes, med et skummende fyllstoff, støpes på spesielle installasjoner.

Som hovedkomponenter for fremstilling av trelagsstrukturer brukes følgende: glassfiberkvaliteter T - 11 - GVS - 9 og TZHS-O.56-0, glassnett av forskjellige kvaliteter; polyesterharpikser marui PN-609-11M, epoksyharpikser av ED-20-merket (eller andre merker med lignende egenskaper), skumplast av merkevarene PVC-1, PSB-S, PPU-3s; flammehemmende laminat.

Tre-lags strukturer er laget monolittiske eller satt sammen fra separate elementer (seksjoner) avhengig av størrelsen og formen på produktene. Den andre metoden er mer universell, da den kan brukes på strukturer av alle størrelser.

Produksjonsteknologien til trelagspaneler består av tre uavhengige prosesser: produksjon eller klargjøring av bærelagene, fremstilling eller klargjøring av fyllstoffet, og montering og liming av panelet.

Bærelagene kan være prefabrikkerte eller direkte under støpingen av panelene.

Tilslaget kan også påføres enten i form av ferdige plater eller skummet ved å øke temperaturen eller ved å blande de passende komponentene under produksjonsprosessen av panelene. Honeycomb filler produseres ved spesialiserte bedrifter og leveres i form av kuttede plater av en viss tykkelse eller i form av bikakeblokker som krever kutting. Flislagt skum kuttes og bearbeides på snekkertape eller sirkelsager, tykkelses- og andre trebearbeidingsmaskiner.

Den avgjørende innflytelsen på styrken og påliteligheten til sandwichpaneler utøves av kvaliteten på liming av bærende skjøter med fyllstoff, som igjen avhenger av kvaliteten på forberedelsen av overflatene som skal limes, kvaliteten på limlaget. dannet og overholdelse av limbetingelser. Overflateforberedelse og påføring av limlag er detaljert beskrevet i den relevante limingslitteraturen.

For liming av bærelag med honeycomb filler anbefales lim av merkene BF-2 (varmherding), K-153 og EPK-518-520 (kaldherding), og med fliseskumplast, lim av K-153 og EPK -518-520 merker. Sistnevnte gir høyere heftstyrke enn BF-l lim og krever ikke spesialutstyr for å skape ønsket temperatur (ca. 150 0 C). Imidlertid er kostnadene deres 4-5 ganger høyere enn kostnadene for BF-2-lim, og herdetiden er 24-48 timer (BF-herdetiden er 2-1 time).

Ved skumming av skum mellom bærerlagene er det som regel ikke nødvendig å påføre limlag på dem. Etter liming og nødvendig eksponering (7-10 dager), kan panelene bearbeides mekanisk: trimming, boring, skjæring av hull, etc.

Ved montering av strukturer fra trelagspaneler bør det tas hensyn til at ved skjøtene er panelene vanligvis belastet med konsentrerte belastninger og nodene må forsterkes med spesielle innsatser fra et materiale som er tettere enn fyllstoffet. Hovedtypene av ledd er mekaniske, støpte og kombinert.

Ved festing av deler til metning på diskantkonstruksjoner, er det nødvendig å sørge for innvendige forsterkninger i festeanordningen, spesielt ved bruk av mekaniske festemidler. En av metodene for slik forsterkning, så vel som den teknologiske sekvensen til sammenstillingen, er vist i figuren.

En relativt stor effekt oppnås ved bruk av glassfiberstrukturer utsatt for ulike aggressive stoffer som raskt ødelegger konvensjonelle materialer. I 1960 ble det brukt rundt 7,5 millioner dollar på produksjon av korrosjonsbestandige glassfiberstrukturer i USA alene (de totale kostnadene for gjennomskinnelig glassforsterket plast produsert i 1959 i USA er omtrent 40 millioner dollar). Interessen for korrosjonsbestandige glassfiberstrukturer forklares, ifølge firmaer, først og fremst av deres gode økonomiske ytelse. Vekten deres er mye mindre enn stål- eller trekonstruksjoner, de er mye mer holdbare enn sistnevnte, de er enkle å sette opp, reparere og rengjøre, de kan lages på grunnlag av selvslukkende harpikser, og gjennomskinnelige beholdere trenger ikke vann målebriller. Således veier en standard tank for aggressive miljøer med en høyde på 6 m og en diameter på 3 m ca 680 kg, mens en tilsvarende ståltank veier ca 4,5 tonn er en del av vekten til stålrøret med samme bæreevne; Selv om et glassfiberrør koster 1,5 ganger mer å produsere, er det mer økonomisk enn stål, fordi, ifølge utenlandske selskaper, levetiden til slike strukturer laget av stål beregnes i uker, av rustfritt stål - måneder, lignende strukturer laget av glassfiber drives uten skader i årevis. Dermed har et rør 60 meter høyt og 1,5 meter i diameter vært i drift på sjuende år. Det tidligere installerte røret i rustfritt stål varte bare i 8 måneder, og produksjonen og installasjonen kostet bare halvparten så mye. Dermed betalte prisen på glassfiberrøret seg etter 16 måneder.

Et eksempel på holdbarhet i et aggressivt miljø er også glassfiberbeholdere. Lignende beholdere kan bli funnet selv i opprinnelig russiske bad, siden de ikke påvirkes av høye temperaturer, kan du finne mer informasjon om forskjellige høykvalitetsutstyr for bad på nettstedet http://hotbanya.ru/. En slik beholder med en diameter og høyde på 3 m, beregnet på forskjellige syrer (inkludert svovelsyre), med en temperatur på omtrent 80 ° C, drives uten reparasjon i 10 år, etter å ha tjent 6 ganger lenger enn den tilsvarende metall; kun én reparasjonskostnad for den siste over en femårsperiode er lik kostnaden for en glassfibertank. I England, Forbundsrepublikken Tyskland og USA har containere i form av varehus og vanntanker med betydelig høyde også funnet bred distribusjon. Sammen med de angitte produktene i store størrelser, i en rekke land (USA, England), masseproduseres rør, luftkanalseksjoner og andre lignende elementer beregnet for drift i aggressive miljøer av glassfiber.

Bygg er et område som den kjemiske industrien jobber utrettelig for, og skaper nye legeringer og materialer for produksjon av ulike produkter. En av de viktigste og mest lovende prestasjonene på dette området de siste årene kan kalles resultatene knyttet til arbeid med et slikt komposittmateriale som glassfiber. Mange ingeniører og byggere kaller det fremtidens materiale, siden det klarte å overgå mange metaller og legeringer i sine kvaliteter, inkludert legert stål.

Hva er glassfiber? Dette er en kompositt som har to komponenter: en forsterkende og en bindende base. Rollen til den første er glassfiber, den andre er harpikser av ulik kjemisk sammensetning. Variasjoner med mengden av begge gjør det mulig å gjøre glassfiber motstandsdyktig mot forholdene i nesten alle miljøer. Men det skal forstås at det ikke er noen universell type glassfiber, hver av dem anbefales for bruk under visse driftsforhold.

Glassfiber er av interesse for designere fordi det ferdige produktet fra det vises samtidig med selve materialet. Denne funksjonen gir mye rom for fantasi, slik at du kan produsere et produkt med individuelle fysiske og mekaniske egenskaper i henhold til kundens spesifiserte parametere.

Et av de vanligste byggematerialene i glassfiber er rist. I motsetning til stålgulv, er det produsert ved støping, noe som gir det slike egenskaper som lav varmeledningsevne, isotropi, og selvfølgelig, som stålmaterialer, styrke og holdbarhet.

Trappetrinn er laget av glassfibergitter, men hele strukturen er også laget av glassfiberdeler: stativer, rekkverk, støtter, kanaler.

Selvfølgelig er slike trapper veldig holdbare, de er ikke redde for korrosjon og eksponering for kjemikalier. De er enkle å transportere og installere. I motsetning til metallkonstruksjoner er flere personer nok til å installere dem. Et ekstra pluss er muligheten til å velge farger, noe som øker den visuelle appellen til objektet.

Landganger laget av glassfiber har blitt veldig populære. Deres pålitelighet skyldes de samme unike egenskapene til kompositten vi beskriver. Fotgjengerområder utstyrt med glassfiberganger krever ikke spesielt vedlikehold, deres operasjonelle evner er mye høyere enn de av samme type metallkonstruksjoner. Det er bevist at levetiden til glassfiber er mye lengre enn sistnevnte og er mer enn 20 år.

Et annet tilbud med høy ytelse er rekkverkssystemet i GRP. Alle rekkverksdeler er svært kompakte og enkle å montere for hånd. I tillegg er det for klienten mange varianter av den ferdige strukturen, samt muligheten til å gjennomføre sitt eget prosjekt.

På grunn av de dielektriske egenskapene til glassfiber produseres kabelkanaler fra den. Isotropien til dette materialet øker etterspørselen etter produkter beregnet for bruk i anlegg som er følsomme for elektromagnetiske vibrasjoner.

Generelt kan det bemerkes at utvalget av glassfiberprodukter er ganske bredt. Ved å jobbe med ham kan byggherrer og designere realisere de mest fantastiske ideene. Alle design som tilbys av selskapet vårt er pålitelige og holdbare. Kvaliteten på glassfiber danner en relativt høy pris for det, men samtidig er det det optimale forholdet mellom fordelene med dette materialet og etterspørselen etter det. Og dessuten er det viktig å forstå at kostnadene ved kjøpet vil betale seg i fremtiden på grunn av reduksjonen i kostnadene for transport, installasjon og påfølgende vedlikehold.

Ved valg av konstruksjonsmaterialer for bygg- og infrastrukturkonstruksjon velger ingeniører ofte ulike typer glassfiber (FRP) som gir den beste kombinasjonen av styrkeegenskaper og holdbarhet.

Den utbredte industrielle bruken av glassfiber begynte på trettitallet av forrige århundre, men til nå er bruken ofte begrenset av mangel på kunnskap om hvilke typer dette materialet som er anvendelige under visse forhold. Det finnes mange typer glassfiber, deres egenskaper, og derfor kan anvendelsesomfanget variere sterkt. Generelt er fordelene ved å bruke denne typen materiale som følger:

Lav egenvekt (80 % mindre enn stål)
Korrosjonsbestandighet
Lav elektrisk og termisk ledningsevne
Permeabilitet for magnetiske felt
Høy styrke
Enkel vedlikehold

I denne forbindelse er glassfiber et godt alternativ til tradisjonelle konstruksjonsmaterialer - stål, aluminium, tre, betong, etc. Bruken er spesielt effektiv under forhold med sterk korrosiv virkning, siden produkter laget av den varer mye lenger og praktisk talt ikke krever vedlikehold.
I tillegg er bruken av glassfiber berettiget fra et økonomisk synspunkt, og ikke bare fordi produkter laget av det varer mye lenger, men også på grunn av dens lave egenvekt. På grunn av den lave egenvekten oppnås besparelser på transportkostnader, samt enklere og billigere installasjon. Et eksempel er bruk av gangveier i glassfiber i et renseanlegg, som ble installert 50 % raskere enn tidligere brukte stålkonstruksjoner.

[I] GRP gangvei installert på kaia

Selv om det er umulig å liste opp alle bruksområdene for glassfiber i byggebransjen, kan de fleste av dem oppsummeres i tre grupper (typer): strukturelle elementer av strukturer, rister og veggpaneler.

[U] Strukturelle elementer
Det finnes hundrevis av forskjellige typer strukturelle elementer laget av glassfiber: plattformer, gangveier, trapper, rekkverk, beskyttelsesdeksler, etc.

[I]GRP-stige

[U] Gitter
For fremstilling av glassfiberrister kan både støping og pultrudering brukes. Ristene som produseres på denne måten brukes som dekk, plattformer mv.

[I] GRP rist

[U] Veggpaneler
Veggpaneler i glassfiber brukes først og fremst i mindre kritiske områder som storkjøkken og bad, men de brukes også i spesialområder som skuddsikre skjermer.

De vanligste glassfiberproduktene brukes på følgende områder:

Konstruksjon og arkitektur
Verktøyproduksjon
Mat- og drikkevareindustrien
Olje- og gassindustrien
Vannbehandling og vannbehandling
Elektronikk og elektroteknikk
Bygging av svømmebasseng og badeland
Vanntransport
Kjemisk industri
Restaurant- og hotellvirksomhet
kraftverk
Masse - papirindustri
Medisinen

Når du velger en bestemt type glassfiber for bruk i et bestemt område, er det nødvendig å svare på følgende spørsmål:

Vil det være aggressive kjemikalier i arbeidsmiljøet?
Hva skal bæreevnen være?
I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til faktorer som brannsikkerhet, siden ikke alle typer glassfiber inneholder brannhemmere.

Basert på denne informasjonen velger glassfiberprodusenten, basert på egenskapstabellene, det optimale materialet. Det er imidlertid nødvendig å sørge for at egenskapstabellene refererer til materialene til denne spesielle produsenten, siden egenskapene til materialene produsert av forskjellige produsenter kan variere på mange måter.