Различные виды композитов в строительстве и их применение

Композиты — это материалы, состоящие из двух или более химически различных компонентов в макромасштабе, имеющие четкую границу раздела между ними и обладающие свойствами, которые не могут быть получены ни одним из компонентов в отдельности.

Существует две категории составляющих
материалы: матрица и арматура. Арматура придает особые
механические и физические свойства для улучшения свойств матрицы. В связи с
широкому разнообразию доступных материалов матрицы и армирования, возможности проектирования
потенциал невероятен.

Miracle и Donaldson (2001) заявили, что композиты классифицируются на двух различных уровнях. Первый уровень классификации основан на матричном компоненте, таком как полимерный матричный композит (ПМК), металлический матричный композит (ММК) и керамический матричный композит (КМК), в то время как второй уровень классификации основан на формах матричного компонента, таких как композит, армированный частицами, композит в виде хлопьев, композит, армированный волокнами, и слоистый композит.

Типы
композитов в строительстве

Композиты классифицируются на два различных уровня: на основе матричных компонентов и их форм.

Типы композитов на основе матричных составляющих

Существует три основных типа композитов, основанных на составляющих матрицы. В каждой из этих систем матрица, как правило, является непрерывной фазой во всем компоненте.

1. Полимерно-матричные композиты (ПМК)

Он состоит из различных коротких или непрерывных волокон, которые связаны между собой органической полимерной матрицей. Основной функцией полимерного матричного композита является передача нагрузки между волокнами через матрицу.

Легкий вес, высокая жесткость, высокая прочность вдоль направления армирования, устойчивость к истиранию и коррозии — вот некоторые свойства полимерного матричного композита.

Полимерный матричный композит Полимерный матричный композит

2. Металлические матричные композиты (ММК)

Металломатричные композиты обычно состоят из алюминия для придания ему достаточной прочности, так как он менее плотный, чем железо, и поэтому предпочтителен в аэрокосмической промышленности. Это материал, в котором непрерывные углеродные, карбидокремниевые или керамические волокна встроены в металлическую матрицу.

Наиболее распространенными металлическими матричными композитами являются алюминиевые матричные композиты. Основными преимуществами алюминиевых матричных композитов являются повышенная удельная прочность, удельная жесткость и прочность при повышенных температурах, а также улучшенная износостойкость, меньшая плотность и хорошая коррозионная стойкость.

Металлический матричный композит Металлический матричный композит

3. Керамические матричные композиты (КМК)

Это
материалы, состоящие из керамического или углеродного волокна, окруженного керамической
матрицей, такой как карбид кремния.

Типы композитов, основанные на формах матричных компонентов

1. Композиты, армированные твердыми частицами

Композиты, армированные частицами, состоят из твердых частиц, которые произвольным образом рассеяны в более мягкой матрице. Металлические частицы, рассеянные в металлической, полимерной или керамической матрице, являются примером композита с частицами. Широко используемым композитом с частицами является бетон, в котором гравий вкраплен в цементную пасту.

Частицы композита Композит из твердых частиц

2. Чешуйчатые композиты

Этот тип композита производится путем смешивания матричного материала и тонких хлопьев. Несмотря на то, что дисперсия хлопьев в матрице случайна, хлопья можно заставить выровняться друг с другом, образуя более упорядоченную структуру по сравнению с композитами из твердых частиц.

Чешуйчатый композит Композит из хлопьев

3. Композиты, армированные волокнами (волокнистые композиты)

Состоит из прочных и жестких волокон, которые удерживаются вместе матрицей. Волокна выступают в качестве основного компонента, несущего нагрузку, благодаря своим прочным характеристикам. Матрица служит агентом для перераспределения нагрузки от разрушенного волокна к соседним волокнам в материале, когда волокна начинают разрушаться при чрезмерных нагрузках.

Это свойство
матричного компонента способствует одной из наиболее важных
характеристик волокнистых композитов, а именно улучшенной прочности по сравнению с
отдельными компонентами.

Армирующие композиты обычно представляют собой стекловолокна, углеродные волокна и арамидные волокна. Волокна обычно представляют собой высокопрочные материалы с низкой плотностью, которые обладают хорошей устойчивостью к нагреву и коррозии и легко обрабатываются.

Композит, армированный волокнами Композит, армированный волокнами

4. Ламинированные композиты

Ламинированные композиты изготавливаются из полностью скрепленных тонких элементарных слоев. Эти слои могут быть сами композитами; например, слой волокнистого композита. Этот тип композита является наиболее часто встречающимся слоистым композитным материалом, используемым в высокоэффективных конструкциях.

Ламинированный композит Ламинированный композит

Применение

  • Композиты широко используются в аэрокосмической промышленности для создания конструкций военных и коммерческих самолетов и космических аппаратов.
  • Композиты обеспечивают значительное улучшение структурных характеристик и коррозионной стойкости.
  • Строительство таких конструкций, как выставочный павильон Kodak, мосты, маяки, гидротехнические сооружения, резервуары для хранения, компоненты дверей и окон.
  • Укрепление изношенных конструкций.
  • Производство яхт, спасательных шлюпок, круизных судов, рыболовных судов.
  • Композитные конструкции Композитные конструкции
    Легкий мост, построенный из политрудированных стеклопластиковых секций Легкий мост, построенный из политрудированных стеклопластиковых секций

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой