Характеристики углеродных материалов

Определение физико-механических свойств композитных материалов

СП 164.1325800.2014 "Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования" в п.5.2.2. требует определять прочность и модуль упругости элементов усиления по ГОСТ 25.601. Метод заключается в изготовлении углепластиковых образцов (путем пропитки углеволокна эпоксидным связующим) и их испытании на разрыв.

Полученные по результатам испытаний значения прочности и модуля упругости углепластика, в соотв. с п.5.2.3. СП 164.1325800.2014, ограничивают обеспеченностью 0,95 и принимают в прочностных расчетах в качестве нормативных значений.

К примеру, проводя испытания в независимой лаборатории и согласно действующим нормам, для углепластика на основе материалов WallWrap Tape 535/300 и WallWrap Resin 535 были получены следующие нормативные значения физико-механических свойств:
• нормативное сопротивление углепластика растяжению R_f.n = 1 351,9 МПа;
• нормативное модуль упругости углепластика при растяжении Е_f.n = 85 700 МПа;
• толщина углепластика при одном слое углеродной ленты t = 0.793 мм.

Выполняя прочностные расчеты, необходимо опираться исключительно на протоколы испытания с печатями организации и подписями ответственных лиц.

Основные физико-механические свойства углеродных волокон (в "сухом углеволокне"):

Многие производители в своих рекламных проспектах указывают завышенные показатели прочности и модуля упругости углеродных лент имея в виду так называемый "монослой", или "сухое углеволокно" - это теоретические характеристики материала, получить которые при натурном испытании невозможно - что-то вроде печально известного "сферического коня в вакууме".

• нормативная прочность на растяжение углеродного волокна заявляемая большинством производителей: варьируется от 3000 до 4900 Мпа (для сравнения у арматуры AIII – 400 Мпа).
• модуль упругости углеродных волокон: умеренно высокий (от 150 до 400 ГПа) и высокий (свыше 400 ГПа). Обычно в строительстве применяются углеродные волокна с умеренно высоким модулем упругости – от 230 до 280 ГПа.
• Необходимо осознавать, что столь высокие характеристики получаются при "приведенной толщины монослоя" - поэтому расчетная толщина такого материала составит менее 0,128-0,294мм.

Основные конструктивные характеристики углеродных лент:

• направленность углеродных волокон: одно-, двух- и четырехнаправленные ленты. В подавляющем большинстве случаев применяются однонаправленные углеродные ленты. Четырехнаправленные углеродные ленты применяются исключительно при сейсмоусилении зданий и сооружений.
• поверхностная плотность углеродных лент (по сути – количество волокон (филаментов) в сечении ленты): обычно варьируется в диапазоне от 200 до 644 г/м2. Самым распространенным значением является – 530 г/м2.
• ширина углеродных лент: существуют изделия шириной от 150 до 1200 мм. Чаще других встречаются ленты шириной 300 мм, это объясняется удобством их монтажа.

Основные конструктивные характеристики углеродных ламелей:

• ширина углеродных ламелей: от 50 до 150 мм. Самые распространенные – 100 мм.
• толщина углеродных ламелей: 1,2 мм; 1,4 мм; 2,5 мм. Чаще других применяются 1,4мм.

Основные конструктивные характеристики углеродных сеток:

• ширина углеродных сеток: от 1000 до 1200 мм.
• поверхностная плотность углеродных сеток (суммарная в обоих направлениях, без учета пропитки): от 150 до 600 г/м2.

Другие свойства углеродных материалов, не столь значимые для выполнения прочностных расчетов, в данном разделе не рассматриваются.

Если Вам нужно приобрести специализированные композитные материалы на основе углеродных волокон, применяемые для усиления строительных конструкций методом внешнего армирования – позвоните нам и мы проконсультируем Вас.

---

Вверх На Главную