Цементная матрица, армированная волокнами

Цементная матрица, армированная волокнами

Цементная матрица, армированная волокнами

Цементная матрица, армированная волокнами (FRCM), представляет собой современное решение в области строительных материалов, которое сочетает в себе прочность и легкость. Эта система армирования включает в себя волокна, такие как сталь, арамид, базальт, углерод, полипарафениленбензоизоксазол и стекло, которые внедряются в неорганический материал, основанный на цементе или известковом растворе. В международной практике FRCM также известен под различными названиями, такими как текстильно-армированный бетон (TRC), текстильный армированный раствор (TRM), тканевый армированный раствор (FRM) и неорганические матрично-сетчатые композиты (IMG).

С начала 21 века FRCM активно используется для структурной реабилитации зданий, особенно тех, которые построены из каменной кладки или железобетона. Это решение позволяет значительно повысить несущую способность конструкций, что особенно важно при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок, включая сейсмические.

История FRCM

Эффективность FRCM заключается в синергии различных материалов, что позволяет улучшить механические свойства конструкций. Исторически, примеры использования композитных материалов можно найти еще в древности. Например, в Месопотамии для производства кирпичей использовали смесь высушенной на солнце глины и соломы. В римской архитектуре применяли кокчиопесто, который также имел схожие черты с современными композитами.

Первые композитные материалы на основе волокон (FRP) начали использовать в 1940-х годах в авиационной промышленности. Однако FRCM как отдельная категория материалов начала активно развиваться только в начале 21 века. В течение второго десятилетия этого века FRCM стал важным дополнением к классическим FRP, особенно в контексте структурной реабилитации. Неорганическая матрица FRCM продемонстрировала множество преимуществ по сравнению с органическими аналогами, включая лучшую совместимость с хрупкими основаниями, такими как каменная кладка и железобетон.

Характеристики FRCM

Композиты FRCM представляют собой системы, состоящие из двух основных компонентов: неорганической матрицы и армирующих волокон. В некоторых случаях для улучшения механических характеристик и адгезии могут использоваться дополнительные элементы, такие как соединители, анкерные устройства или добавки. Пакет FRCM создается непосредственно на месте и наносится на структуру, требующую укрепления. Система может состоять из одного типа текстиля или нескольких слоев, заделанных в раствор.

Матрица, используемая в FRCM, может быть цементной, аэрозольной, гидравлической, сыпучей или на основе природной извести. Армирующие волокна могут быть изготовлены из различных материалов, что позволяет адаптировать систему под конкретные условия эксплуатации. Текстильные волокна группируются в пряжу, которая может быть как сухой, так и пропитанной органическими смолами. Пряжа затем формируется в сетки, которые распределяются в соответствии с установленными стандартами.

Механические характеристики FRCM

Механические характеристики FRCM определяются соотношением напряжения и деформации, которое можно разделить на три стадии. Первая стадия (Этап A) соответствует невзломанному образцу, вторая стадия (Этап B) — образцу, который начинает трескаться, а третья стадия (Этап C) — образцу, который уже сломался. На этапе C напряжение определяется