КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ОТРАСЛИ СТРОИТЕЛЬСТВА

АННОТАЦИЯ

В данной статье изложены основные свойства композитных материалов, проведено сравнение с уже существующими материалами. Рассмотрены области применения их в строительстве, а также перспективные направления использования композитных материалов в России.

ABSTRACT

This article describes the main properties of composite materials and compares them with existing materials. The areas of their application in construction, as well as promising areas of use of composite materials in Russia, are considered.

Ключевые слова: композитные материалы, армирующие элементы, матрица.

Keywords: composite materials, reinforcing elements, matrix.

В последнее время происходят значительные перемены в технологии создания и реализации строительных материалов. Благодаря появлению композитных материалов был сделан мощный скачок в развитии строительной отрасли. Композитные материалы (КМ) – это искусственно созданные неоднородные материалы, состоящие из двух или более компонентов, среди которых армирующие элементы, обеспечивающие необходимые механические характеристики материала, и матрица (или связующее), обеспечивающая совместную работу армирующих элементов.[1] На рисунке 1 показаны композитные материалы, армированные частицами, волокнами, а также слоистые КМ.

Рисунок 1. Схема армирования композитных материалов

Подбирая состав и соотношение наполнителя и матрицы, можно получить материал с нужным сочетанием технических и эксплуатационных характеристик. Матрицами в композитных материалах являются металлы, полимеры, керамика, цементы. В качестве наполнителей используются различные искусственные и природные вещества в различных формах (крупноразмерные, листовые, волокнистые, дисперсные и др.). [2]

Основными свойствами композитных материалов являются:

• высокая прочность на растяжение и сжатие, на срез и на разрыв, а также высокая ударная прочность;
• малый удельный вес по сравнению с традиционно используемыми материалами, низкая газопроницаемость;
• практически не подвержены воздействию окружающей среды (атмосферные осадки, перепады температур и пр.);
• долговечность (срок эксплуатации может составлять более 50 лет);
• не подвержены коррозии, гниению, воздействию грибков и плесни;
• стойки к воздействию температур и различных химических веществ;
• способность перераспределять энергию удара, в результате чего, композитный элемент деформируется, гася приложенную силу удара. [3]

Наибольшее распространение в строительстве получили следующие композитные материалы: текстолиты, стеклопластики, углепластики, органопластики, боропластики. Композитные материалы за относительно короткий промежуток времени превратились из материалов, предназначенных для военно-стратегических объектов в материалы масштабного применения. В качестве сравнения в таблицах 1 и 2 приведены основные технические характеристики композитных и «традиционных» материалов.

Таблица 1.

Технические характеристики композитных материалов

Таблица 2.

Технические характеристики строительных материалов

Области применения композитных и «традиционных» материалов отражены в таблице 3.

Таблица 3.

Применение материалов в строительстве

Анализируя таблицы 1 и 2, можно сделать вывод о том, что композитные материалы превосходят по многим параметрам традиционные строительные материалы. Но, несмотря на столь хорошие показатели, большинство композитных материалов обходятся намного дороже. Это главный недостаток, ставший актуальной проблемой их применения в строительных конструкциях.  К примеру, стоимость единицы стальной арматуры обходится на 1.4% дороже углепластиковой арматуры. Таблица 3 показывает, что области применения композитных и традиционных материалов во многом схожи.

В настоящее время в строительной отрасли России применение композитных материалов находится на довольно невысоком уровне. Вместе с тем, согласно прогнозам экспертов, использование композитных материалов в России в течение следующего десятилетия возрастет и составит порядка 4%. В числе перспективных направлений 21 века: ремонт зданий, мостов, железнодорожных платформ. В настоящее время уже разработана технология модернизации железнодорожных платформ с использованием композитов. Одно из главных преимуществ этой технологии - низкие затраты на логистику.

Таким образом, применение композитных материалов в строительной отрасли осложняется отсутствием соответствующей нормативной базы, регламентирующей расчёты и использование. Тем не менее, композитные материалы задают хорошие перспективы для активного использования в России.

Список литературы:

1. Щитова И.Ю., Самошина Е.Н. и др. Современные композиционные строительные материалы: учеб.пособие. -Пенза: ПГУАС, 2015. – С.10– 13.
2. Попов А. Ю., Госина К. К., Петров И.В. и др. Классификация, состав, достоинства и недостатки композитных материалов. Омский научный вестник №3 (143). 2015. – С. 42 – 45.
3. Руднев И.В., Токарева А.Р., Кондуров Н.К. Применение композиционных материалов в современном строительстве. Оренбургский государственный университет, г.Оренбург.