Ключевые слова: стекловолокно, усиление, композитные материалы.

Благодаря своим особым качествам стекловолокно, как материал, широко используется как материал для армирования.

С 1930 года стекловолокно быстро заняло лидирующие позиции во много отраслях промышленности. Действительно, этот материал используется в различных областях жизнедеятельности человека, таких как здания и сооружения промышленно-гражданского комплекса (29 %), транспорт (25 %), электричество и электроника (16 %), спорт и отдых (14 %) и промышленное оборудование (11 %).

Стекловолокно обладает множеством преимуществ: конкурентоспособной ценой, малым весом, огнестойкостью и отличными экологическим характеристикам. Этот компонент определенно нашел свое место в мировом строительства, он широко используется для производства различных армированных композитных материалов.

Армирование или усиление железобетонных конструкций (здания, мосты) композитными материалами (стекловолокном) в наше время все более находит широкое применение благодаря своим преимуществам и достигаемым при армировании результатам. Исследования свойств композитных материалов выполнялись во многих странах, где и были разработаны методики расчета таких конструкций и практические рекомендации по их изготовлению.

Стекловолокно используется как для армирования, так и для изоляции и оптики. Для усиления оно является безусловно наиболее важным компонентом. В 9 из 10 случаев стекловолокно используется для армирования бетонов или полимеров (термореактивных пластиковых материалов, таких как полиэстер или эпоксидная смола) для производства композитных материалов, способных заменить сталь.

Для изоляции стекло используется в виде довольно коротких волокон, которые образуют своего рода матрацу, часто называемой стекловатой. Этот материал так же используется для теплоизоляции (Anne BERTHEREAU, Eric).

Стекловолокно имеет высокую прочность на растяжение: 3400Мпа….4400Мпа (Djebloun Youcef). Волокна в композитном материале защищены связующим веществом и смолой. Химические свойства стекла, отлично проявляют себя при воздействии влажной среды или в воде (Julien Mercier).

Стекловолокно имеет термическую стойкость, образованную структурными связями при высокой температуре, называемой термическим уплотнением (W. H. Otto).

Микро исследование материала показало некоторые дефекты, связанные с производственным процессом, такие как: разница в толщине готового изделия, от одного места к другому,формирование воздушного пузыря и соответственно наличие пористости у готового изделия(Djebloun Youcef).В рамках рекомендацый, я бы предложил для избежания негативных последствий, тщательно следить за производственным процесом на всех стадиях изготовления изделия, от проектирования, до его физического изготовления, в том числе путем проведения соответсвующих исследований (анализов) при его изготовлении.

1. Производство волокна

– подготовка партии

– плавка партии для получения расплавленного стекла

– вытягивание и калибровка волокна

– намотка волокна

– отделка

2. Различные виды армирования

– Утолщения помогают улучшить прочность на разрыв и жесткость композиционных материалов и находятся в форме нити (органических волокон или неорганических).

– Стекловолокно выпускается в различных коммерческих формах:

• — в форме ровинга (нити, замки и т. д.): Ровинг представляет собой сборку параллельных оснований, сгруппированных без кручения
• — в форме тканей (ткани из тафты, холсты и т. д.): Ткань формируется перпендикулярным перекрещиванием ровинга. Ровные ткани могут весить до 800 г / м2.
• — в виде мата (проволочная нарезка, сплошная проволока) мат представляет собой мат нарезной или непрерывного пластика, агломерированный быстро растворимым связующим или медленным связующим в смоле

Рис. 1. стеклянный ровинг

Рис. 2. стеклянная ткань

Рис. 3. стеклянный коврик

3. Преимущества стекловолокна при усилении

1) усиление конструкций стекловолокном показывает хорошие результаты:

– Возрастает несущая способность таких конструкций

– Происходит адаптция усиленных конструкций к «современным стандартам» в условиях возрастающих нагрузок и увеличения интенсивности их воздействия

2) возможность расчета усиленных стекловолокном конструкций на восприятие нагрузок;

3) улучшение структуры бетонных конструкций, усиленных стекловолокном.

4) возможность осуществлять мониторинг и наблюдение за такими конструкциями

5) увеличение механических характеристик, например, прочности при растяжении от 400 до 2000 Мпа

6) коррозионная стойкость, что способствует их использованию в странах, где климат очень экстремальный, как Россия и Северная Америка

7) долговечность

8) низкая стоимость производства стекловолокна по сравнению с другими волокнами (углеродные волокна...), что делает его одним из наиболее используемых волокон в настоящем

Литература:

1. Anne BERTHEREAU, Eric DALLIES Date de publication: 10 janv. 2008), ‘’Techniques de l'ingénieur Matériaux composites’’
2. DJEBLOUN YOUCEF,’’ généralités sur les matériaux de constructions’’ –chapitre 01, page 05
3. Julien Mercier — ‘’Prise en compte du vieillissement et de l’endommagement dans le dimensionnement de structures en matériaux composites’’-Thèse de doctorat, Université Paris VI, 1991 –page 28
4. W. H. Otto, “Compaction effects in glass fibers,” Journal of The American Ceramic Society, page 68–72
5. reference guide STRRES FABEM –chapitre 5
6. СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования