Sezioni dell’articolo
- Tessuto in carbonio: caratteristiche e caratteristiche
- Vantaggi dell’utilizzo
- Applicazione nelle opere di finitura
- Usando la fibra di carbonio
- Sistemi di rinforzo esterni
Il ventunesimo secolo è pieno di innovazione e l’industria delle costruzioni non fa eccezione. Uno dei materiali più recenti e popolari – la fibra di carbonio (carbonio) – ha preso il suo posto, sostituendo parzialmente la fibra di vetro e materiali di rinforzo simili.
Tessuto in carbonio: caratteristiche e caratteristiche
A rigor di termini, la fibra di carbonio non è un’invenzione di questo secolo. È stato a lungo utilizzato negli aerei e nel rocketry, ma l’uomo medio ha familiarità con questo materiale sotto forma di aste in fibra di carbonio e kevlar. Dopo aver attraversato una lunga fase di padronanza e miglioramento della tecnologia, l’industria è finalmente pronta a fornire altre industrie con tessuto in carbonio, compresa la costruzione.
La caratteristica principale delle fibre di carbonio è un’elevata resistenza alla trazione specifica in relazione al loro peso. I prodotti rinforzati con fibra di carbonio mantengono la massima resistenza alla trazione conosciuta, mentre in termini di consumo di materiale e peso totale, sono molto più redditizi dell’acciaio oggi diffuso..
Nella sua forma originale, la fibra di carbonio è una sottile microfibra che può essere tessuta in fili, dai quali, a sua volta, è possibile tessere tele di qualsiasi dimensione. Grazie al corretto orientamento delle molecole, al loro forte legame, si ottiene una resistenza così elevata. Altrimenti, le fibre svolgono semplicemente la funzione di rinforzo per qualsiasi tipo di riempitivo strutturale, dalle resine epossidiche al calcestruzzo..
Una delle caratteristiche più pronunciate della fibra di carbonio è la sua elevata capacità di assorbimento. Il vantaggio dell’utilizzo del carbonio per rinforzare gli elementi di rivestimento interni è che il carbonio non consente alle impurità naturali, ai coloranti o ai solventi di penetrare nell’aria della casa. Allo stesso tempo, i processi di assorbimento sono assolutamente innocui per la fibra stessa..
Vantaggi dell’utilizzo
In generale, due proprietà della fibra di carbonio sono interessanti per la costruzione. Il primo rinforzo strutturale a più lati viene utilizzato per conferire al materiale una maggiore durezza e resistenza alla compressione. La struttura è rinforzata con fibra spessa 5-10 µm a diverse lunghezze di fibra. Ha senso rafforzare strutturalmente le superfici di finitura e la struttura portante degli edifici.
Il secondo obiettivo delle fibre di carbonio nel settore edile – rinforzo incorporato – è realizzato da fibre primarie ulteriormente riciclate, che assumono la forma di tela, roving, fili, corde e barre rinforzate con resine polimeriche. In questo caso, la fibra di carbonio non rafforza il nucleo stesso nel suo insieme, ma funge da base affidabile e resistente allo strappo..
Ma qual è il vantaggio delle fibre di carbonio e perché dovrebbero essere preferite rispetto a materiali meno esotici? Partiamo dal fatto che in termini di proprietà fisiche e chimiche, il concorrente più vicino alla fibra di carbonio è la fibra di vetro, che è abbastanza diffusa sotto forma di fibra di vetro per intonaci interni. Tuttavia, il vetro ha una resistenza allo strappo molto più bassa e un peso maggiore, mentre il polimero di carbonio non è solo forte, ma aderisce molto meglio al materiale solido circostante grazie alla sua elevata adesione intrinseca..
Il rivestimento e la struttura rinforzati in questo modo mostrano anche una maggiore resistenza al taglio e alla torsione, che è sempre stato un problema significativo per acciaio, vetro e altre materie plastiche..
Tuttavia, non è senza complicazioni. In particolare, il problema della sicurezza antincendio della fibra di carbonio è sollevato nella decorazione interna degli edifici. In presenza di ossigeno, si brucia anche a temperature di circa 350–400 ° C, tuttavia, essendo “conservato” in un ambiente airless, il carbonio mantiene le sue proprietà anche se riscaldato oltre i 1700 ° C. Una maggiore resistenza al calore è garantita dalla fibra e dai suoi derivati rivestiti con vari tipi di carburi – questo deve essere preso in considerazione quando si sceglie un materiale per il lavoro di finitura.
Applicazione nelle opere di finitura
Una vasta gamma di materiali decorativi richiede una base assolutamente priva di crepe. Ciò include vernice acrilica, rivestimenti polimerici per pavimenti, intonaco veneziano e altri composti sottili e fragili..
Se per i falsi muri in cartongesso questo problema non è particolarmente acuto, altri materiali a causa di un’espansione lineare più pronunciata richiedono un approccio speciale. Ad esempio, prendere il rinforzo e l’isolamento dei giunti di una guaina monostrato in OSB. Quasi uno stucco o colla si sbricioleranno all’interno della giuntura tra un anno o due.
Tali giunti devono essere riempiti con una forte colla polimerica, quindi coprire i bordi adiacenti di 25-30 mm con un sottile nastro in fibra di carbonio e coprire nuovamente con uno strato di riempimento, levigando accuratamente il riempimento con una spatola.
Tale elaborazione nella maggior parte dei casi non richiede un successivo livellamento della superficie. La guaina assume una resistenza monolitica e le sovratensioni strutturali risultanti sono completamente compensate dalle proprietà dell’OSB.
Un principio simile può essere applicato al livellamento finale di pareti intonacate con stucco acrilico. In questo caso, la fibra di carbonio è il leader indiscusso nel conferire resistenza agli urti e resistenza alle crepe. L’installazione viene eseguita per analogia con fibra di vetro:
- Innanzitutto, un sottile rivestimento continuo della superficie.
- Quindi posare la tela e levigarla.
- Dopodiché puoi procedere immediatamente all’allineamento finale.
La tela non si manifesta in alcun modo sull’aspetto della superficie finita, né prima che la composizione si sia asciugata o dopo.
Usando la fibra di carbonio
Il rafforzamento degli elementi portanti di edifici in situ o fabbricati in fabbrica è possibile aggiungendo fibra di carbonio alla composizione di riempimento del liquido. Già ora, la fibra di carbonio può essere acquistata in grandi quantità per ridurre lo spessore di pareti, colonne e altri elementi di strutture in calcestruzzo che subiscono carichi di compressione assiali verticali. Per questo motivo, viene liberato molto spazio per l’isolamento strutturale o l’isolamento termico delle strutture..
Questo materiale sarà particolarmente interessante per gli amanti delle fondamenta grigliate, in cui il lavoro del filato di carbonio è completamente visivo. Il pilastro, che mantiene la resistenza a compressione di 12-15 tonnellate, tenendo conto di tutti i margini di sicurezza raccomandati, ha uno spessore di circa 80 mm. Ci sono solo due fili di rinforzo polimerico al suo interno e fili di roving di carbonio sono posati sugli altri due lati..
Quanta fibra di carbonio è necessaria per rinforzare il calcestruzzo? In nessun modo, solo lo 0,05-0,12% della massa dei prodotti finiti in calcestruzzo. La concentrazione può essere ancora maggiore quando si tratta, ad esempio, di strutture idrauliche o di capriate in cemento.
Sistemi di rinforzo esterni
La struttura, rinforzata con fibra di carbonio, è così resistente che può persino essere utilizzata come rinforzo avvolgente per strutture pesantemente caricate. Dalla costruzione di case a molti piani alle strutture prefabbricate del telaio, la cintura di rinforzo esterna offre una resistenza senza precedenti ai sovraccarichi operativi.
La linea di fondo è che il nucleo dell’elemento stesso, contenente rinforzo incorporato, è fuso come al solito, ma con uno strato protettivo minimo di cemento sui lati. Dopo aver rimosso la cassaforma, il prodotto, che si tratti di una colonna o di una cinghia di rinforzo, viene avvolto con uno strato di tessuto di carbonio o filo spesso, quindi versato con sabbia di cemento contenente fibre. Questo approccio elimina la necessità di utilizzare calcestruzzi di granito pesante pur ereditando completamente le sue caratteristiche di resistenza. Inoltre, anche lo strato più piccolo di cemento rinforzato con carbonio riduce significativamente la corrosione del rinforzo incorporato..
Un caso particolare di rinforzo esterno può essere chiamato incollaggio di giunti con alette o nastro in fibra di carbonio, tessuto in carbonio con concomitante impregnazione con resine epossidiche. Tale connessione dimostra una resistenza tre volte superiore al solito, il che è inestimabile per i sistemi di travi e in particolare per attaccare le capriate al Mauerlat.
Quali sono i principali vantaggi dell’utilizzo della fibra di carbonio come rinforzo nelle costruzioni di strutture portanti?
I principali vantaggi dell’utilizzo della fibra di carbonio come rinforzo nelle costruzioni di strutture portanti sono la sua incredibile resistenza e la sua leggerezza. La fibra di carbonio è estremamente resistente, con una resistenza alla trazione superiore a quella dell’acciaio, ma allo stesso tempo è molto più leggera. Questo significa che può fornire una maggiore resistenza strutturale senza aggiungere un’enorme quantità di peso alle strutture. Inoltre, la fibra di carbonio è anche molto resistente alla corrosione, a differenza dell’acciaio, che può arrugginire nel tempo. Questo la rende una scelta ideale per le costruzioni che devono resistere a condizioni ambientali sfavorevoli o essere esposte all’acqua o all’umidità. Infine, la fibra di carbonio offre anche una maggior flessibilità di progettazione, grazie alla sua capacità di essere modellata e adattata a forme complesse. Ciò consente ai progettisti di realizzare strutture portanti più efficienti ed esteticamente gradevoli.