La construcción es un área por la cual la industria química trabaja incansablemente, creando nuevas aleaciones y materiales para la elaboración de diversos productos. Uno de los logros más importantes y prometedores en esta área en los últimos años puede llamarse los resultados asociados con el trabajo en un material compuesto como la fibra de vidrio. Muchos ingenieros y constructores lo llaman el material del futuro, ya que logró superar a muchos metales y aleaciones en sus cualidades, incluido el acero aleado.
¿Qué es la fibra de vidrio? Este es un compuesto que tiene dos componentes: un refuerzo y una base de unión. El papel del primero es la fibra de vidrio, el segundo son las resinas de diversa composición química. Las variaciones con la cantidad de ambos hacen posible que la fibra de vidrio sea resistente a las condiciones de casi cualquier entorno. Pero debe entenderse que no existe un tipo universal de fibra de vidrio, cada uno de ellos se recomienda para su uso en ciertas condiciones de operación.
La fibra de vidrio es de interés para los diseñadores porque el producto terminado aparece simultáneamente con el material en sí. Esta característica da mucho espacio para la imaginación, lo que le permite fabricar un producto con características físicas y mecánicas individuales de acuerdo con los parámetros especificados por el cliente.
Uno de los materiales de construcción de fibra de vidrio más comunes es la rejilla. A diferencia de los pisos de acero, se produce por fundición, lo que le otorga características tales como baja conductividad térmica, isotropía y, por supuesto, como los materiales de acero, resistencia y durabilidad.
Los escalones están hechos de rejilla de fibra de vidrio, sin embargo, toda la estructura también está hecha de partes de fibra de vidrio: bastidores, pasamanos, soportes, canales.
Por supuesto, estas escaleras son muy duraderas, no temen la corrosión ni la exposición a productos químicos. Son fáciles de transportar e instalar. A diferencia de las estructuras metálicas, bastan varias personas para instalarlas. Una ventaja adicional es la posibilidad de elegir colores, lo que aumenta el atractivo visual del objeto.
Las pasarelas de fibra de vidrio se han vuelto muy populares. Su fiabilidad se debe a las mismas características únicas del compuesto que estamos describiendo. Las zonas peatonales equipadas con pasarelas de fibra de vidrio no requieren un mantenimiento especial, sus capacidades operativas son muy superiores a las del mismo tipo de estructuras metálicas. Está comprobado que la vida útil de la fibra de vidrio es mucho más larga que la última y supera los 20 años.
Otra oferta de alto rendimiento es el sistema de pasamanos GRP. Todas las piezas de la barandilla son muy compactas y fáciles de montar a mano. Además, para el cliente existen muchas variaciones de la estructura terminada, así como la oportunidad de realizar su propio proyecto.
Debido a las propiedades dieléctricas de la fibra de vidrio, se producen canales de cable a partir de ella. La isotropía de este material aumenta la demanda de productos destinados a su uso en instalaciones sensibles a las vibraciones electromagnéticas.
En general, se puede observar que la gama de productos de fibra de vidrio es bastante amplia. Trabajando con él, los constructores y diseñadores pueden realizar las ideas más fantásticas. Todos los diseños ofrecidos por nuestra empresa son confiables y duraderos. La calidad de la fibra de vidrio le da un precio relativamente alto, pero al mismo tiempo es la relación óptima entre las ventajas de este material y la demanda del mismo. Y además, es importante entender que el costo de su compra se verá recompensado en el futuro por la reducción en el costo de su transporte, instalación y posterior mantenimiento.
El refuerzo de fibra de vidrio está tomando una posición cada vez más fuerte en la construcción moderna. Esto se debe, por un lado, a su alta resistencia específica (la relación entre la resistencia y la gravedad específica), por otro lado, alta resistencia a la corrosión, resistencia a las heladas, baja conductividad térmica. Las estructuras donde se utiliza refuerzo de fibra de vidrio no son conductoras, lo cual es muy importante para excluir las corrientes parásitas y la electroósmosis. Debido al mayor costo en comparación con el refuerzo de acero, el refuerzo de fibra de vidrio se usa principalmente en estructuras críticas que están sujetas a requisitos especiales. Dichas estructuras incluyen estructuras en alta mar, especialmente aquellas partes de ellas que se encuentran en la zona de nivel de agua variable.
CORROSIÓN DEL CONCRETO EN AGUA DE MAR
El efecto químico del agua de mar se debe principalmente a la presencia de sulfato de magnesio, que provoca dos tipos de corrosión del hormigón: magnesio y sulfato. En este último caso, se forma en el hormigón una sal compleja (hidrosulfoaluminato de calcio), que aumenta de volumen y provoca la fisuración del hormigón.
Otro fuerte factor de corrosión es el dióxido de carbono, que las sustancias orgánicas liberan durante la descomposición. En presencia de dióxido de carbono, los compuestos insolubles que determinan la resistencia se convierten en bicarbonato de calcio altamente soluble, que se lava del hormigón.
El agua de mar actúa más fuertemente sobre el concreto directamente sobre la superficie del agua. Cuando el agua se evapora, queda un residuo sólido en los poros del hormigón, formado por sales disueltas. El flujo constante de agua en el hormigón y su posterior evaporación de las superficies expuestas conduce a la acumulación y crecimiento de cristales de sal en los poros del hormigón. Este proceso va acompañado de expansión y fisuración del hormigón. Además de las sales, la superficie del hormigón experimenta los efectos de la congelación y descongelación alternadas, así como de la humectación y el secado.
En la zona de nivel de agua variable, el hormigón se destruye en menor medida, debido a la ausencia de corrosión salina. La parte submarina del hormigón, que no está sujeta a la acción cíclica de estos factores, rara vez se destruye.
El trabajo da un ejemplo de la destrucción de un pilote de hormigón armado, cuyos pilotes, de 2,5 m de altura, no estaban protegidos en la zona de un horizonte de agua variable. Un año más tarde se descubrió la desaparición casi total del hormigón de esta zona, por lo que el pilar quedó sostenido por un solo refuerzo. Por debajo del nivel del agua, el hormigón se mantuvo en buenas condiciones.
La posibilidad de fabricar pilotes duraderos para estructuras offshore radica en el uso de refuerzos superficiales de fibra de vidrio. En términos de resistencia a la corrosión y resistencia a las heladas, tales estructuras no son inferiores a las estructuras hechas completamente de materiales poliméricos, y son superiores en resistencia, rigidez y estabilidad.
La durabilidad de las estructuras con refuerzo externo de fibra de vidrio está determinada por la resistencia a la corrosión de la fibra de vidrio. Debido a la estanqueidad de la cubierta de fibra de vidrio, el concreto no está expuesto al medio ambiente y, por lo tanto, su composición solo puede seleccionarse en función de la resistencia requerida.
REFUERZOS DE PRFV Y SUS TIPOS
Para elementos de hormigón donde se utiliza refuerzo de fibra de vidrio, los principios de diseño de estructuras de hormigón armado son generalmente aplicables. La clasificación según los tipos de refuerzo de fibra de vidrio utilizados es similar. El refuerzo puede ser interno, externo y combinado, que es una combinación de los dos primeros.
El refuerzo no metálico interno se utiliza en estructuras operadas en ambientes que son agresivos para el refuerzo de acero, pero no agresivos para el hormigón. El refuerzo interno se puede dividir en discreto, disperso y mixto. El refuerzo discreto incluye varillas individuales, marcos planos y espaciales, mallas. Es posible combinar, por ejemplo, varillas y mallas individuales, etc.
El tipo más simple de refuerzo de fibra de vidrio son las varillas de la longitud requerida, que se utilizan en lugar de las de acero. No inferiores al acero en resistencia, las varillas de fibra de vidrio son significativamente superiores a ellas en resistencia a la corrosión y, por lo tanto, se utilizan en estructuras en las que existe el riesgo de corrosión del refuerzo. Es posible sujetar varillas de fibra de vidrio en marcos utilizando elementos de plástico autoblocantes o amarrándolos.
El refuerzo disperso consiste en introducir fibras cortadas (fibras) en la mezcla de hormigón con agitación, que se distribuyen aleatoriamente en el hormigón. Mediante medidas especiales es posible lograr una disposición direccional de las fibras. El hormigón con refuerzo disperso se conoce comúnmente como hormigón reforzado con fibras.
En el caso de un ambiente agresivo para el hormigón, el refuerzo externo es una protección eficaz. Al mismo tiempo, el refuerzo de lámina externa puede realizar simultáneamente tres funciones: potencia, protección y la función de encofrado durante el hormigonado.
Si el refuerzo externo no es suficiente para absorber las cargas mecánicas, se utiliza un refuerzo interno adicional, que puede ser de fibra de vidrio o de metal.
El refuerzo externo se divide en continuo y discreto. Sólido es una estructura de lámina que cubre completamente la superficie de hormigón, discreta: elementos tipo malla o tiras individuales. En la mayoría de los casos, se lleva a cabo el refuerzo de un lado de la cara traccionada de la superficie de una viga o losa. En el caso de armaduras superficiales de las vigas a una cara, es recomendable colocar los dobleces de la chapa de armadura en las caras laterales, lo que aumenta la resistencia a la fisuración de la estructura. El refuerzo externo se puede disponer tanto a lo largo de toda la longitud o superficie del elemento de apoyo, como en las áreas separadas más solicitadas. Esto último se realiza únicamente en aquellos casos en que no se requiera proteger el hormigón de los efectos de un ambiente agresivo.
REFUERZO EXTERNO DE PRFV
La idea principal de las estructuras con refuerzo externo es que la cubierta hermética de fibra de vidrio protege de manera confiable el elemento de concreto de los efectos del ambiente externo y, al mismo tiempo, realiza las funciones de refuerzo, percibiendo cargas mecánicas.
Hay dos formas de obtener estructuras de hormigón en cáscaras de fibra de vidrio. El primero consiste en la fabricación de elementos de hormigón, su secado y posterior encapsulado en una envolvente de fibra de vidrio, mediante bobinado multicapa con material de vidrio (fibra de vidrio, cinta de vidrio) con impregnación de resina capa por capa. Después de la polimerización del aglutinante, el devanado se convierte en una carcasa continua de fibra de vidrio y el elemento completo en una estructura de tubería de hormigón.
El segundo se basa en la prefabricación de la envolvente de fibra de vidrio y su posterior relleno con una mezcla de hormigón.
La primera forma de obtener estructuras, donde se utiliza refuerzo de fibra de vidrio, permite crear una compresión transversal preliminar del hormigón, lo que aumenta significativamente la resistencia y reduce la deformabilidad del elemento resultante. Esta circunstancia es especialmente importante, ya que la deformabilidad de las estructuras de hormigón-tubo no permite aprovechar al máximo un aumento significativo de la resistencia. La compresión transversal preliminar del hormigón se crea no solo por la tensión de las fibras de vidrio (aunque cuantitativamente constituye la parte principal del esfuerzo), sino también por la contracción del aglomerante durante la polimerización.
REFUERZO DE PRFV: RESISTENCIA A LA CORROSIÓN
La resistencia de los plásticos reforzados con fibra de vidrio a los medios agresivos depende principalmente del tipo de aglutinante polimérico y de la fibra. Cuando el refuerzo interno de elementos de concreto, la resistencia del refuerzo de fibra de vidrio debe evaluarse no solo en relación con el ambiente externo, sino también en relación con la fase líquida en el concreto, ya que el concreto que se endurece es un ambiente alcalino en el que la fibra de aluminoborosilicato comúnmente utilizada es destruido. En este caso, las fibras se deben proteger con una capa de resina o se deben utilizar fibras de diferente composición. En el caso de estructuras de hormigón no mojado, no se observa corrosión por fibra de vidrio. En estructuras mojadas, la alcalinidad del ambiente del concreto puede reducirse significativamente usando cementos con aditivos minerales activos.
Las pruebas han demostrado que el refuerzo de fibra de vidrio tiene una resistencia en un ambiente ácido de más de 10 veces, y en soluciones salinas de más de 5 veces mayor que la resistencia del refuerzo de acero. Lo más agresivo para el refuerzo de fibra de vidrio es un ambiente alcalino. La disminución de la resistencia del refuerzo de fibra de vidrio en un ambiente alcalino se produce como resultado de la penetración de la fase líquida en la fibra de vidrio a través de defectos abiertos en el aglutinante, así como a través de la difusión a través del aglutinante. Cabe señalar que la gama de materiales de partida y las tecnologías modernas para la producción de materiales poliméricos permiten controlar las propiedades del ligante para el refuerzo de fibra de vidrio en un amplio rango y obtener composiciones con una permeabilidad extremadamente baja y, por lo tanto, minimizar la corrosión de la fibra.
REFUERZOS DE PRFV: APLICACIÓN EN LA REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO
Los métodos tradicionales de refuerzo y restauración de estructuras de hormigón armado son bastante laboriosos y, a menudo, requieren una interrupción prolongada de la producción. En el caso de un ambiente agresivo después de la reparación, se requiere crear una protección para la estructura contra la corrosión. La alta capacidad de fabricación, el corto tiempo de curado del aglutinante de polímero, la alta resistencia y la resistencia a la corrosión del refuerzo externo de fibra de vidrio predeterminaron la conveniencia de su uso para fortalecer y restaurar elementos de estructuras que soportan carga. Los métodos utilizados para estos fines dependen de las características de diseño de los elementos reparados.
REFUERZOS DE PRFV: EFICIENCIA ECONÓMICA
La vida útil de las estructuras de hormigón armado bajo la influencia de entornos agresivos se reduce considerablemente. Reemplazarlos con hormigón de fibra de vidrio elimina el costo de las reparaciones mayores, cuyas pérdidas aumentan significativamente cuando se requiere una parada de la producción durante la reparación. Las inversiones en la construcción de estructuras donde se utiliza refuerzo de fibra de vidrio son muy superiores a las de hormigón armado. Sin embargo, después de 5 años dan sus frutos, y después de 20 años el efecto económico alcanza el doble del costo de erigir estructuras.
LITERATURA
- Corrosión de hormigón y hormigón armado, métodos de su protección / V. M. Moskvin, F. M. Ivanov, S. N. Alekseev, E. A. Guzeev. - M.: Stroyizdat, 1980. - 536 p.
- Frolov N.P. Accesorios de fibra de vidrio y estructuras de hormigón de fibra de vidrio. - M.: Stroyizdat, 1980.- 104p.
- Tikhonov M.K. Corrosión y protección de estructuras marinas de hormigón y hormigón armado. M.: Editorial de la Academia de Ciencias de la URSS, 1962. - 120 p.
Se obtiene un efecto relativamente grande mediante el uso de estructuras de fibra de vidrio expuestas a diversas sustancias agresivas que destruyen rápidamente los materiales convencionales. En 1960, se gastaron alrededor de 7,5 millones de dólares en la fabricación de estructuras de fibra de vidrio resistentes a la corrosión solo en los EE. UU. (el costo total de los plásticos translúcidos reforzados con vidrio producidos en 1959 en los EE. UU. es de aproximadamente 40 millones de dólares). El interés por las estructuras de fibra de vidrio resistentes a la corrosión se explica, según las empresas, principalmente por su buen desempeño económico. Su peso es mucho menor que las estructuras de acero o madera, son mucho más duraderas que estas últimas, son fáciles de montar, reparar y limpiar, se pueden fabricar a base de resinas autoextinguibles y los recipientes translúcidos no necesitan agua. gafas de calibre. Así, un contenedor de serie para ambientes agresivos con una altura de 6 m y un diámetro de 3 m pesa alrededor de 680 kg, mientras que un contenedor de acero similar pesa alrededor de 4,5 toneladas, forma parte del peso de la tubería de acero con la misma capacidad de carga; aunque la fabricación de una tubería de fibra de vidrio cuesta 1,5 veces más, es más económica que la de acero, porque, según empresas extranjeras, la vida útil de tales estructuras de acero se calcula en semanas, de acero inoxidable - meses, estructuras similares de fibra de vidrio funcionan sin daños durante años. Así, una tubería de 60 metros de altura y 1,5 metros de diámetro ha estado en funcionamiento por séptimo año. La tubería de acero inoxidable instalada anteriormente duró solo 8 meses y su fabricación e instalación costaron solo la mitad. Por lo tanto, el costo de la tubería de fibra de vidrio dio sus frutos después de 16 meses.
Un ejemplo de durabilidad en un ambiente agresivo son también los contenedores de fibra de vidrio. Se pueden encontrar contenedores similares incluso en baños primordialmente rusos, ya que no se ven afectados por las altas temperaturas, se puede encontrar más información sobre varios equipos de alta calidad para baños en el sitio web http://hotbanya.ru/. Tal contenedor con un diámetro y una altura de 3 m, destinado a varios ácidos (incluido el sulfúrico), con una temperatura de aproximadamente 80 ° C, funciona sin reparación durante 10 años, habiendo servido 6 veces más que el metal correspondiente; solo un costo de reparación del último durante un período de cinco años es igual al costo de un tanque de fibra de vidrio. En Inglaterra, la República Federal de Alemania y los EE.UU., los contenedores en forma de depósitos y depósitos de agua de considerable altura también han encontrado una amplia distribución. Junto con los productos de gran tamaño indicados, en varios países (EE. UU., Inglaterra), se fabrican en serie con fibra de vidrio tuberías, tramos de conductos de aire y otros elementos similares destinados a operar en ambientes agresivos.
El artículo habla sobre qué propiedades tiene la fibra de vidrio y qué tan aplicable es en la construcción y en la vida cotidiana. Descubrirá qué componentes se necesitan para hacer este material y su costo. El artículo proporciona videos paso a paso y recomendaciones para el uso de fibra de vidrio.
Desde el descubrimiento del efecto de la petrificación rápida de la resina epoxi bajo la acción de un catalizador ácido, la fibra de vidrio y sus derivados se han introducido activamente en productos para el hogar y piezas de maquinaria. En la práctica, reemplaza o complementa los recursos naturales agotables: metal y madera.
que es fibra de vidrio
El principio de funcionamiento, que es la base de la resistencia de la fibra de vidrio, es similar al hormigón armado y, en términos de apariencia y estructura, es el más cercano a las capas reforzadas de los modernos. acabado "húmedo" de fachadas. Como regla general, un aglutinante (un mortero compuesto, de yeso o de cemento) tiende a encogerse y agrietarse, no soporta la carga y, a veces, ni siquiera mantiene la integridad de la capa. Para evitar esto, se introduce un componente de refuerzo en la capa: varillas, mallas o lonas.
El resultado es una capa equilibrada: el aglutinante (en forma seca o polimerizada) trabaja en compresión y el componente de refuerzo trabaja en tensión. A partir de tales capas a base de fibra de vidrio y resina epoxi, puede crear productos tridimensionales o elementos adicionales de refuerzo y protección.
componentes de fibra de vidrio
Componente de refuerzo*. Para la fabricación de elementos de construcción domésticos y auxiliares, se utilizan comúnmente tres tipos de material de refuerzo:
- de malla de fibra de vidrio. Se trata de una malla de fibra de vidrio con una celda de 0,1 a 10 mm. Dado que el mortero epoxi es un entorno agresivo, la malla impregnada es muy recomendable para productos y estructuras de construcción. La celda de la cuadrícula y el grosor del hilo deben seleccionarse según el propósito del producto y los requisitos para el mismo. Por ejemplo, para reforzar un plano cargado con una capa de fibra de vidrio, una malla con una celda de 3 a 10 mm, un espesor de hilo de 0,32-0,35 mm (reforzado) y una densidad de 160 a 330 g / cu. cm.
- Fibra de vidrio. Este es un tipo más avanzado de base de fibra de vidrio. Es una malla muy densa hecha de filamentos de "vidrio" (silicio). Se utiliza para crear y reparar productos para el hogar.
- Fibra de vidrio. Tiene las mismas propiedades que el material para la ropa: suave, flexible, maleable. Este componente es muy diverso: difiere en la resistencia a la tracción, el grosor del hilo, la densidad del tejido, las impregnaciones especiales: todos estos indicadores afectan significativamente el resultado final (cuanto más altos son, más fuerte es el producto). El principal indicador es la densidad, que oscila entre 17 y 390 g/m2. M. Tal tela es mucho más fuerte que incluso la famosa tela militar.
* Los tipos de refuerzo descritos también se utilizan para otros trabajos, pero su compatibilidad con la resina epoxi generalmente se indica en el pasaporte del producto.
Mesa. Precios de la fibra de vidrio (en el ejemplo de los productos Intercomposite)
Astringente. Esta es una solución epoxi, una resina mezclada con un endurecedor. Los componentes por separado se pueden almacenar durante años, pero en forma mixta, la composición se endurece de 1 a 30 minutos, dependiendo de la cantidad de endurecedor; cuanto más, más rápido se endurece la capa.
Mesa. Los grados de resina más comunes
Endurecedores populares:
- ETAL-45M - 10 u.c. e./kg.
- XT-116 - 12,5 pies cúbicos e./kg.
- PEPA - 18 u.c. e./kg.
Un componente químico adicional puede llamarse lubricante, que a veces se aplica para proteger las superficies de la penetración de epoxi (para lubricar moldes).
En la mayoría de los casos, el maestro estudia y selecciona el equilibrio de los componentes por su cuenta.
Cómo utilizar la fibra de vidrio en la vida cotidiana y en la construcción
En privado, este material se usa con mayor frecuencia en tres casos:
- para reparación de varillas;
- para reparación de inventario;
- para reforzar estructuras y planos y para sellar.
Reparación de varillas de fibra de vidrio.
Esto requerirá una manga de fibra de vidrio y un grado de resina de alta resistencia (ED-20 o equivalente). El proceso técnico se describe en detalle. en este articulo. Vale la pena señalar que la fibra de carbono es mucho más resistente que la fibra de vidrio, lo que significa que esta última no es adecuada para reparar herramientas de impacto (martillos, hachas, palas). Al mismo tiempo, es muy posible hacer un nuevo mango o mango para el inventario de fibra de vidrio, por ejemplo, el ala de un tractor de empuje.
Consejo útil. La fibra de vidrio puede mejorar su herramienta. Envuelva el mango de un martillo, hacha, destornillador, sierra de trabajo con fibra impregnada y apriételo en la mano después de 15 minutos. Idealmente, la capa tomará la forma de su mano, lo que afectará notablemente la facilidad de uso.
Reparación de inventario
La estanqueidad y la resistencia química de la fibra de vidrio permiten reparar y sellar los siguientes productos plásticos:
- Tuberías de alcantarillado.
- Cubos de construcción.
- Barriles de plástico.
- Mareas de lluvia.
- Cualquier parte plástica de herramientas y equipos que no experimenten cargas pesadas.
Reparación con fibra de vidrio - video paso a paso
La fibra de vidrio "hecha en casa" tiene una propiedad indispensable: se procesa con precisión y mantiene bien la rigidez. Esto significa que una pieza de plástico irremediablemente dañada se puede restaurar con lona y resina, o se puede hacer una nueva.
Refuerzo de estructuras de edificios.
La fibra de vidrio en forma líquida tiene una excelente adherencia a los materiales porosos. En otras palabras, se adhiere bien al hormigón y la madera. Este efecto se puede realizar al instalar puentes de madera. El tablero, sobre el que se aplica fibra de vidrio líquida, adquiere una resistencia adicional del 60-70%, lo que significa que se puede usar un tablero dos veces más delgado para un puente o un travesaño. Si fortalece el marco de la puerta con este material, se volverá más resistente a las cargas y distorsiones.
Sellando
Otro método de aplicación es el sellado de contenedores estacionarios. Los depósitos, tanques de piedra, piscinas, cubiertos con fibra de vidrio desde el interior, adquieren todas las propiedades positivas de los utensilios de plástico:
- insensibilidad a la corrosión;
- paredes lisas;
- recubrimiento monolítico continuo.
Al mismo tiempo, la creación de dicho revestimiento costará alrededor de 25 USD. E. por 1 sq. M. Las pruebas reales de los productos de una de las mini-fábricas privadas hablan elocuentemente sobre la fuerza de los productos.
En el video - prueba de fibra de vidrio
Cabe destacar la posibilidad de reparar el techo. Con una composición epóxica correctamente seleccionada y aplicada, se puede reparar pizarra o baldosa. Con él, puede modelar estructuras translúcidas complejas hechas de plexiglás y policarbonato: marquesinas, farolas, bancos, paredes y mucho más.
Como descubrimos, la fibra de vidrio se está convirtiendo en un material de reparación y construcción simple y comprensible que es conveniente para usar en la vida cotidiana. Con una habilidad desarrollada, puede crear productos interesantes a partir de ella directamente en su propio taller.
