Легкость предлагаемых вантовых растяжек значительно снижает нагрузку на опорные структуры и фундаменты, а их высокая устойчивость к коррозии упрощает обслуживание и уменьшает эксплуатационные издержки.
Авторами инновации выступают специалисты из лаборатории коллективного пользования «Современные методы исследования функциональных материалов и систем» при Энгельсском технологическом институте (филиал СГТУ), кандидаты технических наук Андрей Щербаков и Антон Мостовой.
«Мы разработали уникальную методику создания новых композитных вантовых растяжек, способных заменить сталь без ущерба для эксплуатационных характеристик при снижении стоимости готового изделия. Наш подход полностью совместим с текущими производственными процессами и не требует дорогостоящего оборудования», – делился Андрей Щербаков.
Фото: СГТУ им. Гагарина Ю.А.
По данным ученых университета СГТУ, основой композитной вантовой растяжки является эпоксидная смола, армированная базальтовыми или стеклянными волокнами. Этот материал, известный как полимерный композит, обладает высоким соотношением прочности к весу. Основной технологический прорыв, достигнутый исследователями, связан с изменением свойств связующего – эпоксидной смолы.
В процессе исследований были применены два метода. Сначала смола подвергалась модификации с наночастицами оксида графена или углеродными нанотрубками в концентрации менее 1%. Для увеличения эффективности упрочнения поверхность наночастиц обрабатывалась аминосиланом, который обеспечивает химическое соединение с эпоксидной матрицей. Этот процесс способствовал более надежной связи наполнителя с полимером, что увеличило прочность и жесткость композита на примерно 25%.
Впоследствии для дальнейшего улучшения взаимодействия на границе фаз эпоксидное связующее, измененное нанотрубками, подвергалось кратковременному воздействию микроволнового излучения. Этот метод активизирует функциональные группы на поверхности наночастиц, усиливая их химическую связь с матрицей и обеспечивая равномерное распределение наполнителя. В результате достигается дополнительное повышение прочности и термостойкости конечного композита.
Благодаря усилиям исследователей из университета СГТУ были разработаны композитные вантовые растяжки, способные выдерживать растягивающие нагрузки свыше 1600 мегапаскалей. Эти растяжки также обладают высокой устойчивостью к влаге и соленой среде, что обеспечивает защиту от коррозии. Кроме того, плотность материала в четыре раза меньше, чем у стали, что значительно сокращает вес конструкции без утраты прочности.
Результаты исследований отражены в научных статьях, опубликованных в специализированных изданиях.
Источник и фото: СГТУ им. Гагарина Ю.А.
