Ферроцемент

Ферроцемент или ферроцемент ^[1] представляет собой систему строительства с использованием армированного раствора ^[2] или штукатурка (известь или цемент , песок и вода), нанесенная на «арматуру» из металлической сетки , тканого материала, просечно-вытяжного металла или металлических волокон и близко расположенных тонких стальных стержней, таких как арматура . Обычно используется железо или сталь другого типа, а сетка изготавливается из проволоки диаметром от 0,5 до 1 мм. Цемент обычно представляет собой очень богатую смесь песка и цемента в соотношении 3:1; при изготовлении досок не используется гравий, поэтому материал не является бетонным.

Ферроцемент используется для изготовления относительно тонких, твердых и прочных поверхностей и конструкций различной формы, таких как корпуса лодок, крыши и резервуары для воды. Ферроцемент возник в 1840-х годах во Франции и Нидерландах и является предшественником железобетона . Он имеет широкий спектр других применений, включая скульптуру и сборные строительные компоненты. Термин «ферроцемент» применялся в расширении к другим композитным материалам , в том числе к некоторым, не содержащим цемента и черных металлов. ^{[ нужна ссылка ]}

« Гавань Малберри », использовавшаяся при высадке в день «Д», была сделана из ферроцемента, и их останки до сих пор можно увидеть на таких курортах, как Арроманш .

Определения

Цемент и бетон используются как взаимозаменяемые, но существуют технические различия, и значение цемента изменилось с середины девятнадцатого века, когда появился ферроцемент . Ферро- означает железо , хотя металлом, обычно используемым в ферроцементе, является сталь из сплава железа . Цемент в девятнадцатом веке и ранее означал раствор. ^[3] или битый камень или плитка, смешанная с известью и водой, чтобы получился прочный раствор. ^[4] Сегодня под цементом обычно понимают портландцемент . ^[5] Раствор представляет собой пасту из вяжущего вещества (обычно портландцемента), песка и воды; Бетон представляет собой жидкую смесь портландцемента, песка, воды и щебня, которая заливается в опалубку (опалубку). Железобетон — оригинальное название железобетона (бронебетона), известное как минимум с 1890-х годов, а в 1903 году оно было хорошо описано в журнале Лондонского общества инженеров. ^[6] но сейчас его широко путают с ферроцементом.

История

Изобретатели ферроцемента — французы Жозеф Монье, назвавший его «ciment Armé» (бронированный цемент), и Жозеф-Луи Ламбо, построивший лодку с этой системой в 1848 году. ^[7] Ламбо выставил сосуд на Всемирной выставке в 1855 году, и его название материала «ферцимент» прижилось. Ламбот запатентовал свою лодку в 1855 году, но патент был выдан в Бельгии и распространялся только на эту страну. Во время получения первого патента Монье в июле 1867 года он планировал использовать свой материал для создания урн, горшков и цистерн. Эти орудия традиционно делались из керамики , но крупномасштабные проекты, обжигаемые в печи, были дорогими и часто терпели неудачу. В 1875 году Монье расширил свои патенты, включив в них мосты, и спроектировал свой первый мост из стали и бетона. Внешний слой был создан так, чтобы имитировать деревенские бревна и древесину, тем самым создавая искусственный бетон (искусственное дерево). В первой половине двадцатого века итальянец Пьер Луиджи Нерви был известен использованием ферроцемента, по-итальянски называемого ферро-цементо .

Железобетон имеет относительно хорошую прочность и устойчивость к ударам. При использовании в строительстве домов в развивающихся странах он может обеспечить лучшую устойчивость к огню, землетрясению и коррозии, чем традиционные материалы, такие как дерево, саман и каменная кладка. Он популярен в развитых странах при строительстве яхт, поскольку эту технику можно освоить относительно быстро, что позволяет людям сократить расходы за счет использования собственной рабочей силы. В 1930-1950-х годах он стал популярен в Соединенных Штатах как метод строительства и скульптуры для новой архитектуры , примерами которой являются динозавры Кабазона и работы Альберта Врана .

Строительная опалубка

Желаемая форма может быть построена из многослойной конструкции из сетки, поддерживаемой арматурой, или сетки, построенной из арматуры и связанной проволокой. Для достижения оптимальной производительности сталь должна быть обработана от ржавчины ( оцинкована ) или изготовлена из нержавеющей стали . соответствующая смесь ( затирка или строительный раствор ) из портландцемента , песка и воды и/или добавок Поверх готового каркаса наносится для проникновения в сетку. Во время затвердевания конструкцию следует поддерживать во влажном состоянии, чтобы обеспечить медленное схватывание и затвердевание бетона и избежать образования трещин, которые могут ослабить систему. Следует принять меры, чтобы избежать попадания воздуха во внутреннюю конструкцию на влажном этапе строительства, поскольку это также может привести к образованию трещин, которые образуются по мере высыхания. Захваченный воздух оставляет пустоты, которые позволяют воде скапливаться и разрушать (ржаветь) сталь. Современная практика часто включает распыление смеси под давлением (метод, называемый торкретированием ) или какой-либо другой метод удаления захваченного воздуха.

Старые структуры, которые потерпели неудачу, предлагают подсказки к более эффективной практике. Помимо удаления воздуха в местах контакта со сталью, современные добавки к бетону могут включать акриловые жидкие « добавки » для замедления поглощения влаги и повышения ударопрочности затвердевшего продукта или для изменения скорости отверждения. Эти технологии, заимствованные у коммерческого укладчика плитки, во многом помогли в восстановлении этих структур. ^[8] Можно добавить измельченное стекло или поливолокно, чтобы уменьшить образование трещин на внешней оболочке. (Нарезанное волокно может препятствовать хорошему проникновению раствора в конструкции из стальной сетки. Это следует принять во внимание и смягчить или ограничить использование на внешних последующих слоях. Нарезанные волокна также могут изменить или ограничить некоторые методы мокрой лепки.)

Экономика

Экономическое преимущество железобетонных конструкций заключается в том, что они прочнее и долговечнее, чем некоторые традиционные методы строительства. ^{[ нужна ссылка ]} Железобетонные конструкции можно возводить быстро, что может иметь экономические преимущества. ^[9]

В Индии часто применяют железобетон, поскольку конструкции из него более устойчивы к землетрясениям . ^{[ нужна ссылка ]} Сейсмостойкость зависит от хорошей технологии строительства.

В 1970-х годах дизайнеры адаптировали проекты своих яхт к очень популярной в то время схеме строительства лодок на приусадебных участках с использованием ферроцемента. Его большая привлекательность заключалась в том, что с минимальными затратами и разумным применением навыков любитель мог построить гладкий, прочный и солидный корпус яхты. Ферроцементный корпус может иметь такой же или меньший вес, чем корпус из армированного волокном пластика (стекловолокна), алюминия или стали . ^{[ нужна ссылка ]}

В основном существует три типа методов ферроцемента. Они следуют

Арматурная система: в этом методе стальной каркас приваривается к желаемой форме, с каждой из сторон которого связывается несколько слоев натянутых сеток. Он достаточно прочный, чтобы можно было заливать раствор, нажимая с одной стороны и временно поддерживая с другой стороны. Заполнение раствора также можно производить путем вдавливания раствора с обеих сторон. В этом методе каркасная сталь (стержни) находятся в центре секции и поэтому увеличивают собственный вес, не внося никакого вклада в прочность.
Системы закрытых форм: несколько слоев сетки связываются вместе на поверхности формы, которая удерживает их на месте во время заливки раствора. Форма может быть удалена после затвердевания или может оставаться на месте как постоянная часть готовой конструкции. Если форму необходимо снять для повторного использования, необходимо использовать разделительный состав.
Интегрированная система пресс-форм: при использовании минимального армирования любая цельная пресс-форма в первую очередь должна рассматриваться как каркас. На этой форме с обеих сторон закрепляются слои сеток и производится штукатурка с обеих сторон. Как следует из названия, форма остается неотъемлемой частью готовой конструкции. (например, двойные Т-образные профили для пола, кровли и т. д.) Следует принять меры, чтобы обеспечить прочное соединение между формой и слоями, заполняемыми позже, чтобы готовое изделие представляло собой целостную структурную единицу.

Преимущества

Преимуществами хорошо построенной железобетонной конструкции являются малый вес, затраты на техническое обслуживание и длительный срок службы по сравнению с чисто стальными конструкциями. ^[10] Тем не менее, тщательная строительная точность считается решающей, особенно в отношении цементного состава и способа его нанесения внутри и на каркас, а также того, как или был ли каркас обработан для защиты от коррозии.

Когда железобетонный лист подвергается механической перегрузке, он имеет тенденцию сгибаться, а не ломаться или крошиться, как камень или керамика. Как контейнер он может выйти из строя и дать течь, но, возможно, удержится вместе. Многое зависит от технологий, использованных при строительстве.

На примере гавани Малберри можно изготовить сборные конструкции для портов (таких как Джеймстаун на острове Святой Елены), где традиционное гражданское строительство затруднено.

Недостатки

Недостатком железобетонной конструкции является ее трудоемкость, что делает ее дорогостоящей для промышленного применения в западном мире. Кроме того, угроза деградации (ржавления) стальных компонентов возможна, если в исходной конструкции остались воздушные пустоты из-за слишком сухой бетонной смеси или отсутствия вытеснения воздуха из конструкции во время ее укладки. на мокрой стадии строительства с помощью вибрации, распыления под давлением или других средств. Эти воздушные пустоты могут превратиться в лужи воды, поскольку затвердевший материал впитывает влагу. Если пустоты возникают там, где есть необработанная сталь, сталь ржавеет и расширяется, что приводит к выходу системы из строя.

В современной практике появление жидких акриловых добавок и других усовершенствований в затирочных смесях приводит к более медленному впитыванию влаги по сравнению со старыми формулами, а также к увеличению прочности сцепления для смягчения этих недостатков. Этапы восстановления должны включать обработку стали для предотвращения ржавчины с использованием методов обработки старой стали, обычных при ремонте кузова автомобиля.

Вопросы страхования

В 1960-е годы в Австралии, Новой Зеландии и Великобритании отечественные судостроители поняли, что при заданном бюджете ферроцемент позволяет построить корпус гораздо большего размера, чем это возможно в противном случае. Однако некоторые строители не осознали, что корпус составляет лишь незначительную часть общей стоимости, поскольку более крупная лодка потребует гораздо более высоких затрат на оснащение. В результате несколько самодельных ферроцементных лодок стали незавершенными проектами, а если и законченными, то плохо выполненными, грузными, комковатыми «ужасами». Понимая, что их лодки не только разочаровали, но и непригодны для продажи, некоторые строители застраховали свои лодки и обманным путем потопили их ради компенсации. Страховые компании давно помнят подобные мошенничества, и сегодня даже для хорошо построенных ферроцементных судов стало сложно получить страховое покрытие рисков третьих лиц, а комплексное покрытие практически недостижимо. ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Ссылки

^ Иногда ошибочно называют тонкостенным бетоном или железобетоном.
^ Гани, MSJ Цемент и бетон . Лондон: Chapman & Hall, 1997. 8. Печать.
^ Чемберс, Уильям и Джеймс Дональд, ред. «цемент», Этимологический словарь английского языка Чемберса . Лондон, Эдинбург: W. & R. Чемберс, 1873. 66. Печать.
^ "цемент, н." Оксфордский словарь английского языка . 2-й. ред. 2009. Компакт-диск.
^ Уорд-Харви, К. Фундаментальные строительные материалы . 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: Universal-Publishers, 2009. Печать.
^ Огастес де Рохан Гэлбрейт, « Эннебик Система железобетонных конструкций ». Журнал PF Nursey, изд. Общество инженеров. Лондон. Э и ФНСпон. 1903. 177–208. Распечатать.
^ Недвелл, П.Дж. Ферроцемент: материалы Пятого международного симпозиума по ферроцементу . UMIST, Манчестер, 6–9 сентября 1994 г. Лондон: E & FN Spon, 1994. 28–30. Распечатать.
^ fauxboisconcrete.info
^ Надерпур, Хосейн; Резазаде Эйдгахи, Даниал; Фахарян, Пуян; Рафиан, Амир Хосейн; Калантари, Сейед Мейсам (апрель 2020 г.). «Новый предлагаемый подход для оценки моментной емкости элементов ферроцемента с использованием группового метода обработки данных» . Инженерные науки и технологии . 23 (2): 382–391. дои : 10.1016/j.jestch.2019.05.013 . S2CID 192644241 .
^ Джексон, Дж. и Сазерленд, В. Бетонное судостроение . Джордж Аллен и Анвин Лтд., 1969, стр. 43.

Внешние ссылки

Образовательная сеть Ферроцемента
Ферроцементные лодки (на испанском языке)

[1] Иногда ошибочно называют тонкостенным бетоном или железобетоном.

[2] Гани, MSJ Цемент и бетон . Лондон: Chapman & Hall, 1997. 8. Печать.

[3] Чемберс, Уильям и Джеймс Дональд, ред. «цемент», Этимологический словарь английского языка Чемберса . Лондон, Эдинбург: W. & R. Чемберс, 1873. 66. Печать.

[4] "цемент, н." Оксфордский словарь английского языка . 2-й. ред. 2009. Компакт-диск.

[5] Уорд-Харви, К. Фундаментальные строительные материалы . 4-е изд. Бока-Ратон, Флорида: Universal-Publishers, 2009. Печать.

[6] Огастес де Рохан Гэлбрейт, « Эннебик Система железобетонных конструкций ». Журнал PF Nursey, изд. Общество инженеров. Лондон. Э и ФНСпон. 1903. 177–208. Распечатать.

[7] Недвелл, П.Дж. Ферроцемент: материалы Пятого международного симпозиума по ферроцементу . UMIST, Манчестер, 6–9 сентября 1994 г. Лондон: E & FN Spon, 1994. 28–30. Распечатать.

[8] uxboisconcrete.info

[9] Надерпур, Хосейн; Резазаде Эйдгахи, Даниал; Фахарян, Пуян; Рафиан, Амир Хосейн; Калантари, Сейед Мейсам (апрель 2020 г.). «Новый предлагаемый подход для оценки моментной емкости элементов ферроцемента с использованием группового метода обработки данных» . Инженерные науки и технологии . 23 (2): 382–391. дои : 10.1016/j.jestch.2019.05.013 . S2CID 192644241 .

[10] Джексон, Дж. и Сазерленд, В. Бетонное судостроение . Джордж Аллен и Анвин Лтд., 1969, стр. 43.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]