Композиционные материалы, армированные углеродным волокном, известны уже довольно давно и находят сегодня весьма широкое применение. Достаточно вспомнить, например, о конструктивных элементах самолетов и планеров, о кузовных деталях автомобилей, корпусах катеров, велосипедных рамах, лыжах, клюшках, ракетках, веслах и прочем спортинвентаре.

Однако специалисты Института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете уверены, что этого недостаточно, и разработали новый стройматериал - углебетон. По сути дела, это аналог железобетона - но более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры вместо стальной. Арматурой служат, конечно, не отдельные углеродные нити, а особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Инженер-строитель Франк Шладиц (Frank Schladitz) поясняет: "Одна элементарная нить тоньше человеческого волоса. Пятьдесят тысяч таких нитей образуют комплексную нить. А из нее мы получаем наш углеволоконный текстиль".

Две технологии производства

Таким текстилем и армируется углебетон. Но это оказалось непростой задачей, не зря над ее решением дрезденские специалисты трудились более десяти лет. "При ближайшем рассмотрении текстиль имеет решетчатую структуру, что делает его похожим на гардинное полотно, - говорит Франк Шладиц. - Такую структуру очень трудно укладывать в бетон. Чтобы волокна хорошо схватились с бетонной смесью и друг с другом, на них нанесят специальное покрытие".

Рецептуру этого покрытия, равно как и технологию его нанесения, разработчики держат в секрете. Но активно экспериментируют с углебетонными изделиями различной конфигурации - от стандартных плит и цилиндров до деталей самых замысловатых форм. Бетономешалки здесь простаивают редко. Эксперименты проводятся в климатической камере при температуре 20 градусов Цельсия и влажности воздуха 60 процентов. Для получения углебетонных элементов могут применяться две технологии, говорит Франк Шладиц: "Одна - это технология набора слоев. На слой бетона укладывается полотно углеволоконного текстиля, сверху на него - еще один слой смеси, на него - снова углеткань, потом опять бетон - и так до тех пор, пока не получим изделие нужной толщины. А вторая технология состоит в размещении углеволоконной арматуры внутри опалубки с последующей заливкой бетонной смеси"

Легкость, прочность, долговечность

Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры . "Огромное преимущество углебетона в том, что он не ржавеет, и я могу сэкономить немало бетонной смеси, - поясняет инженер. - При стальной арматуре мне требуется наружный защитный слой бетона толщиной никак не менее двух сантиметров, а углеволоконная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем".

Массовому вытеснению железобетона углебетоном препятствует лишь одно - высокие цены на углеродное волокно. Тем не менее, директор дрезденского Института монолитного строительства профессор Манфред Курбах (Manfred Curbach) уверен в том, что углебетон вполне конкурентоспособен на рынке стройматериалов, поскольку его высокая стоимость компенсируется выдающимися эксплуатационными характеристиками.

Две сферы применения

Собственно, внедрение нового материала уже началось, говорит ученый: "Есть две обширные области, в которых мы добились крупных успехов. Одна - это укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить. Мы уже смогли укрепить - и тем самым спасти - несколько ценных зданий в Швайнфурте и в Хемнице. А другая область - это новые сооружения. Так, нам удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Конструкция получилась очень легкой, почти воздушной, можно сказать, филигранной. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого".

Профессор Курбах получает сегодня немало запросов относительно нового материала, в том числе из США и Израиля, где многие железобетонные строения находятся в плачевном состоянии и нуждаются в ремонте. "Мы исходим из того, что через 10 лет сможем примерно 20 процентов всего железобетона заменить углебетоном, - говорит ученый. - Поначалу это будут, главным образом, плиты и фасадные панели, но когда преимущества нового чудо-материал проявятся в полной мере, его станут применять все шире и все чаще".