Текстил бетон – строителният материал, за който не сте чували

За силните и слаби страни на бетона като продукт на индустриалното развитие и един от най-масовите строителни материали може да се говори много. Благодарение на  навлизането на композитния материал стоманобетон в масовото изпълнение на сгради, архитектурата достига нови висини – буквално и преносно. Всеизвестен факт е, че благодарение на свойствата си бетонът поема натисковите усилия, а стоманата – тези на опън.

Имайки предвид това е лесно да заключим, че тандемът стомана и бетон работят повече от добре заедно. Именно взаимното допълване на свойствата им ни дава основание да прилагаме материала в най-разнообразни конструкции, които издържат успешно изпитанието на времето. От друга страна, един от най-сериозните проблеми на стоманобетонните конструкции е корозията на стоманената армировка.

Стоманена армировка за подсилване на бетон

Кога евтиното излиза скъпо?

Когато наблюдаваме цикъла на живот на дадена стоманобетонна конструкция, то несъмнено забелязваме прогресивно във времето на експлоатация нарастване на разходите за поддръжка. До голяма степен това се дължи на загубата на качествата на стоманата вследствие на окислителните процеси, протичащи под влиянието на вода или въздух. Един от вариантите за превенция на корозия на стоманобетона е специалното третиране на стоманата преди влагането й в конструкцията. Това решение е до голяма степен ефективно, приложението му обаче може да увеличи драстично разходите за строителство. Това е и причината да не е популярна и масово прилагана практика. 

Поява на корозия по стоманена армировка

Текстил бетон – решение на проблема с корозирането на стоманобетона

През 1999г. Немската изследователска фондация  Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) финансира два изследователски центъра на територията на страната – в Дрезден и Аахен. Целта е откриването на нови възможности за подобряване на материала стоманобетон. Не след дълго обаче усилията на учените са пренасочени в две нови направления – подсилване на вече съществуващи конструкции, застрашени от разрушаване и разработването на материал, който да се прилага в новостроящи се обекти. Резултатът е разработването на технология за влагането на текстилни влакна в бетона, които могат да намерят широко приложение както при рехабилитацията на стари масивни конструкции, така и при новото строителство.  

Нишки за армиране на текстил бетон

Какво представлява текстил бетонът?

Текстилният бетон е изкуствен композитен материал, състоящ се от двата компонента – бетон и армировка . За производството му се използват финозърнести бетони до нормални бетони с големи на частиците <= 8mm. Както при стоманобетона, ниската якост на опън на бетона се компенсира от армировка с висока якост. Текстилният бетон използва технически текстил – текстилни материали, които се използват по отношение на техническите и функционалните им свойства, а не поради естетическия си характер. 

Текстил бетон

Принцип на работа и приложения

Материалът се характеризира преди всичко със своята лекота и висока товароносимост. Той е подходящ за производството на свободно оформени слоеве и компоненти. Тъй като е гъвкав и първоначално може да заеме всякаква форма, той има широко приложение в проекти с нестандартни и живи форми.Подсилването на масивни конструкции с текстилен бетон дава възможност за многократно увеличаване на товароносимостта и намаляване на пукнатините. 

По-нисък екологичен отпечатък

Напоследък дискусията за природосъобразността на сградите е водеща тема в бранша. Включването на рециклирането на материалите като част от житейския цикъл на сградата и нарастването на контрола над това са ключови за развитието на архитектурата в бъдеще. Това прави възможността за рециклиране на материала важен компонент от успешното му пускане на пазара. Настоящите резултати от проучванията показват, че след края на полезния живот на материала, текстилната армировка и бетонът могат да се разделят отново, като постигнатата чистота е близо 97%. Това означава, че бетонът може да бъде рециклиран по стандартните методи, а въглеродът от текстилните влакна – при рециклирането на въглерод. 

Текстил бетон – начин на армиране

Финансова компонента

Проведените пазарни проучвания показват, че един килограм стомана струва около 1 евро, докато един килограм въглерод – около 16 евро. В същото време носещата способност на въглерода, влаган в производството на индустриален текстил, е 6 пъти по-висока от тази на стоманата, а плътността на въглеродните нишки е приблизително една четвърт от тази на стоманата. Това означава, че въглеродът би бил по-евтин от стоманата като продукт, влаган в изработката на армировъчни добавки. Когато прибавим и фактът, че разходите за поддръжка на конструкциите след първоначалната инвестиция са по-ниски, текстил бетонът се оказва икономически по-изгоден за целите на строителството. 

Проблеми и решения

Тъй като производството на стоманобетон в сравнение с производството на текстил бетон сега е силно оптимизирано и автоматизирано, стоманобетонните армировъчни части са по-евтини. Въпреки това употребата на новия материал изисква по-малко влагане на чист бетон и приложението му има намалената употреба на суровини.

Добър пример за това е фактът, че армировъчните слоеве с текстил бетон са с дебелина само около 2 см, за разлика от 8 см за стоманобетон със същите якостни свойства. Друг голям проблем за внедряването на продукта е, че в строителната индустрия до голяма степен липсват продукти, които използват рециклирани въглеродни влакна. Това прави рециклирането на материала ефективно само до една степен – по-голямо приложение за бъдещи цели би намерил само рециклираният бетон, но не и армировката на въглеродна основа. Именно подобряването на този аспект е заложен като част от бъдещите проучвания на немските инженерни екипи. 

Част от заготовка за армиране на бетон с текстилни нишки

Текстил бетонът е силно ефективна алтернатива на стоманобетона. Материалът се очертава като нов хит в строителния сектор, като намира широко приложение сред реставрацията на стари сгради и изграждането на нови архитектурни форми. Въпреки това предстоят още редица проучвания, които да улеснят приложението, производството и рециклирането му.

Източници:

www.feix-ingenieure.de
www.beton.org
www.baunetzwissen.de
www.trid.trb.org