Строительство. Стройматериалы

Строительные материалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Материалы сложного состава, образующиеся путем сочетания различных фаз с границей раздела между ними, называются композиционными.

Композиционные материалы состоят из матрицы и армирующего компонента. Компонент, непрерывный в объеме композиционного материала, называется матрицей (связующим). Компоненты, распределенные в матрице в форме зерен, волокон или пластин, называются дисперсной арматурой (фиброй или армирующим компонентом).

По вещественной природе матрицы подразделяются на:

•          полимерные;

•          металлические;

•          неорганические;

•          комбинированные (полиматричные).

Матрица обеспечивает форму и сплошность материала, перераспределяет нагрузки по его объему, защищает армирующие компоненты от механических и коррозионных воздействий. Вещественная природа матрицы предопределяет термическую и коррозионную стойкость композиционного материала (далее КМ).

Армирующие компоненты классифицируют в зависимости от:

•          геометрических признаков;

•          порядка их расположения в матрице.

Армирующие компоненты вводят в матрицу с целью улучшения конструкционных свойств композиционного материала (КМ). По порядку расположения армирующих компонентов в матрице (макроструктуре) КМ бывают:

•          дисперсно-упрочненные (изотропные);

•          дисперсно-армированные (анизотропные).

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.