Малотоннажные суда из армо- и стеклоцемента

Армированный цемент – строительный материал, представляющий собой сочетание тонкой стальной сетки с мелкозернистым (песчаным) бетоном, с обычным армированием или без него.

Стеклоцемент почти такой же, как железобетон. То есть шпаклеваем стеклосетку цементным раствором. Единственное, со стеклосеткой желательно использовать глиноземный цемент, а с металлической сеткой можно и обычный портландцемент марки 500. Сейчас есть еще НЦ цемент, из него заливают емкости и тазы.

Армоцементные суда

Характеристика материала

Армоцемент представляет собой строительный материал, состоящий из нескольких слоев стальной плетеной сетки, монолитной с мелкозернистым цементно-песчаным бетоном. Мелкозернистый бетон состоит из:

• портландцемент,
• вода,
• сэнди.

В комплект плетеной сетки можно включать стержневую арматуру, как по соображениям прочности, так и по технологии производства. Толщина железобетонных конструкций для маломерных судов составляет 9-30 мм.

Характерными особенностями железобетонных зданий являются значительная доступность конструкции, низкие затраты на строительство и эксплуатацию. Рыболовные суда, круизные яхты, разъездные и служебные катера строятся из армированного цемента.

Армоцемент широко используется в строительстве крейсерских яхт. На железобетонных яхтах были совершены кругосветные плавания вокруг мыса Горн, выигран ряд крупных океанских гонок. Страховая компания English Lloyd классифицировала ферроцементные яхты как суда высшего класса надежности.

В СССР центром железобетонного судостроения был Киевский крейсерский яхт-клуб. Разработал и издал Временные правила классификации и постройки железобетонных корпусов круизных яхт — первый отечественный нормативный документ по строительству маломерных судов из железобетона.

Свойства армоцемента

Основными факторами, определяющими прочность армированного цемента, являются достаточная прочность бетона (марки 400-500) и насыщение его плетеными сетками (расход стали ГС = 300÷500 кг/м³, Кр = 2÷3 см²/см³, рис. 1).

Рис. 1 Изменение предела прочности армированного цемента в зависимости от CP.
1 — растяжка; 2 — изгиб

Ниже приведены технические характеристики армированного цемента:

За нормативные напряжения (табл. 1) при растяжении и растяжении при изгибе приняты напряжения, соответствующие раскрытию трещины величиной 0,01 мм при толщине защитного слоя 2 мм, а при сжатии и сжатии при изгибе — напряжения, равные прочности конкретный.

Прочность конструкции считается обеспеченной, если суммарные напряжения не превышают допускаемых напряжений (табл. 2).

Материалы для армоцемента

Для производства армированной цементной тары используется:

• сетка стальная тканая (табл. 3),
• вязальная нить,
• армирование стержня (опционально),
• цемент,
• сэнди,
• вода.

Пружинная сетка для армированного цемента непригодна.

Для связывания плетеной сетки в пакет используют вязальную нить диаметром 1,0-1,5 мм, которая используется с той же целью при изготовлении железобетонных конструкций. Перед производством его отжигают на огне или в печи, чтобы он стал мягким и пластичным.

По технологическим соображениям и для усиления конструкции корабля внутрь решеток может быть уложена стержневая арматура диаметром 3-12 мм из низкоуглеродистой мягкой стали. Для брони используется портландцемент марки не ниже 500.

Цементно-песчаный бетон производится на природном кварцевом песке с ситами фракции более 2,5 мм, без примесей пыли, глины и органических включений. Лучше всего для этого подходит промытый речной песок.

Для замешивания бетонной смеси и поливки бетона в период его созревания необходимо использовать питьевую воду, не содержащую примесей глины и ила, жира, нефтепродуктов и сахаристых веществ. Промышленная, а также морская вода для этих целей не используется.

Конструирование армоцементного судна

Допускается использование одной и той же плетеной сетки во всех слоях или комбинации сеток с разными свойствами (рис. 2, а). Лучшей сеткой считается сетка с ячейкой 10×10 мм из проволоки диаметром 1 мм.

Рис. 2 Сечение армированного цементного элемента:
а — только тканые швы; б — пачка тканых швов со стержневой арматурой внутри.
1 — тканая сетка; 2 — цементно-песчаный бетон; 3 — стержневая арматура

Внутри пакета сетки возможно армирование стержнями диаметром 3-5 мм рис. 2, б) в районе днища, киля и частей корпуса устанавливают, а вдоль соединений наружной обшивки с палубой, транцем и у форштевней располагают тяги диаметром 6-12 мм (рис. 3).

Рис. 3 Монтаж стержневой арматуры

Пакет должен содержать не менее 4-х слоев сетки (иначе не будет обеспечена прочность и трещиностойкость) и не более 8-ми (иначе будет сложно отливать).

Армирование железобетонных элементов корпуса корабля принимается по табл. 4, а также по следующим эмпирическим формулам:

• для железобетона, который состоит только из сеток,

Кр=59дн/(ат)см2/см3;

мкп=1,25 кПад%;

Gs=10 нГп/ч кг/м3;

• для армированного цемента, где стальная арматура помещается в пакет сетки,

Kp=59dn/[a(t–2D)]см2/см3;

Kt=31,4D/tA+Kp(1–2D/t)см2/см3;

μp=1,25dKp%;

µt=78,5D2/(tA)+µp(1–2D/t)%;

Gs=10 нГп/т+61,82D2/тА кг/м3.

Для элементов набора (каркас, косоур и др.) предусмотрено 4-6 слоев сетки, внутри которых по свободной кромке элемента проходит арматурный стержень (рис. 4).

Рис. 4 Конструкция соединения элемента набора с наружной обшивкой.
1 — стержень; 2 — вязальная нить

Стрингеры и шпангоуты, ширина которых более 10 толщин, дополнительно армируются диагональной решеткой из брусков, сечение которой на 20 % меньше сечения бруска, идущего по свободному краю. Этот стержень приваривается к первому и соединяется с пакетом арматуры вязальной нитью (рис. 5).

Рис. 5 Конструкция элемента в комплекте корабля с дополнительным усилением стержнями.
1 — вязальная нить; 2 — тканая сетка; 3 — наружная обшивка

Расчет армирования этих элементов производят в случаях отклонения выбранного профиля от рекомендованного в таблице. 4 как по диаметру прутка, так и по типу стежков и количеству слоев; в этом случае диагональная сетка принимается за один слой сетки:

Кп=39(D/a)[n/(t–D)]см2/см3;

Kt=31,4D/tA+Kp(1–D/t)см2/см3;

μp=1,25dKp%;

µt=78,5D2/tA+µp(1–D/t)% — по стержню;

µt=µp(1–D/t)% — над чертой;

Gs=10nGp/t+61,8D2/tA кг/м3.

При больших толщинах продольных и поперечных стержней решетки косоуров или шпангоутов закрывать их сеткой не нужно.

Размеры конструктивных элементов корпуса яхты определяются в зависимости от расстояния:

S = 1000+L(L – 25) мм, Форма. 1

где:

• S — при поперечной системе набора расстояние между шпангоутами, при продольной системе набора — расстояние между тетивами или между тетивой и боковой линией;
• L в метрах.

Расстояние можно взять отличное от полученного по формуле 1, но толщину наружной обшивки и часть элементов набора необходимо рассчитывать исходя из ее расчетного значения.

Жесткие опоры наружной обшивки (узлы крепления к обшивке стрингеров, шпангоутов) следует располагать по линиям ее наименьшей кривизны так, чтобы неармированная часть наружной обшивки представляла собой максимально возможную выпуклость. Секции наружной обшивки должны представлять собой сферические панели, в которых возникают сжимающие напряжения от внешней нагрузки.

При наличии сферических частей кожи толщину, полученную расчетным путем, можно уменьшить, введя в соответствующие формулы коэффициент F (рис. 6), определяемый из выражения:

F = [1–(f1+f2)/(2S1)] [1–(f3+f4)/(2S2)].

В этом случае F не может быть меньше 0,7.

Рис. 6 Учет кривизны кожуховой панели.
1 — раскос

В дополнение к шпангоутам или при их отсутствии флоры высотой не менее 0,15 Н устанавливают вдоль коробчатого киля, киля или фальшкиля, а также в районе фундамента двигателя, дейдвуда и рудерпоста. Расстояние между этажей принято конструктивно. Кривизна пола определяется радиусом R от точки А, которая находится в точке пересечения с DP перпендикулярно касательной к максимальной кривизне l внешней оболочки основания (рис. 7).

Рис. 7 Обозначения размеров армированного цементного тела.
I, II — струнные

Пол должен быть не менее толщины рамы, а в местах отсутствия рамы — не менее 15 мм. При толщине обшивки более 10-15 мм должно быть утолщение по свободной кромке бескаркасных перекрытий за счет увеличения диаметра арматурного стержня на 20 %. В полах допускаются рельефные отверстия, должны быть предусмотрены копья.

Обшивка днища в миделе на судне устанавливается в пределах 0,4 LВL в носу и корме от миделя и по ширине до высоты 0,15 Н.

Толщину покрытия днища tдн следует принимать наибольшей из полученных по формулам:

tдн 1 = 15S (H — 0,45) F мм;

tдн2 = 0,745(L + 15) мм;

где:

• S, L — в метрах.

Площадь поперечного сечения нижнего покрытия:

ωdag = 0,556[4/(Lin – 4) + 2](VmidLin2/H1) см2,

где:

• Н1 — не более 0,93 Н.

Однако ωдн нельзя принимать меньше произведения длины окружности покрытия днища на его среднюю толщину.

Толщина бокового покрытия tb принята равной 0,93 td. Если сайдинг имеет кривизну, к tк применяется коэффициент F, но при всех условиях tb не может быть меньше 0,85 td. Допускается уменьшение толщины бортовой обшивки в оконечностях корабля на 10 %.

Толщина шины tпб должна быть не менее наибольшего из значений tбб1 — 11,3S (Н — 0,45)F мм; tб2 = 0,745(0,9 ЛВЛ + 12) мм, где S — расстояние между балками, м. На концах tбб может быть меньше на 10%, но не менее 9 мм.

Стены и кровли лесоповалов принимают толщиной 0,85 тпб, но не менее 9 мм.

Минимальная площадь поперечного сечения палубы:

ωpb = 0,556[4/(Lin – 4) + 2](VmidLin2/H1) см2. Форма. 2

По формуле 2 площадь поперечного сечения палубы получается в районе вырезов под кокпит, рубку, люки и т д. В эту площадь входят площади поперечного сечения карлингов, шпангоутов рубки и люков , если длина не менее 0,25л. Толщина шины в данном сечении определяется делением площади на bp.

Вырезы в шинах должны быть закруглены с радиусом 4т, чтобы уменьшить концентрацию напряжений. Отверстия в палубе, наружной обшивке, переборках диаметром более двух толщин поддерживаются металлическим каркасом.

Расчетная нагрузка на шпангоут и стрингер для определения момента сопротивления их поперечного сечения принимается по формуле:

q = (Л/100+0,5)2,5Х1 м,

где:

• Н1 ≥ 2/3Н.

Модуль сечения для поперечного сечения рамы:

B = 16,7 л2 кв см3, форма. 3

где:

• S — в метрах.

Для шпангоутов, усиленных окатышами или стрингерами, li определяют по рис. 8, а при отсутствии указанных усилений, когда рама имеет закругление по радиусу R или по радиусу с дополнительным закруглением, — по рис. 9:

• если R непостоянно:

l = l0 — 3f + 0,3R, схема. 4

где:

• l0 – длина прямой части шпангоута;

Рис. 8 Длина свободного пролета шпангоута, усиленного прогоном или косоуром.
1 — таблетки; 2 — пол; 3 — струны

• если R постоянно:

л = 10 + 0,3R. Форма. 5

Рис. 9 Длина свободного пролета каркаса, не опирающегося на сваи или раскосы

По формуле 5 определяется значение l при S-образной рамке (рис. 10).

Рис. 10 Длина свободного пролета S-образной рамы.
1-й этаж

Над скулой W при H1=l может быть уменьшена на 40 %, но не менее, чем определено по формуле 3.

В носовой части судна, где шпангоут слегка вогнутый, выпуклый или S-образный:

W = 16,7К1л2см3, Форма. 6

где:

• К1 = 2 — для S-образных и вогнутых рам (рис. 11);
• K1 = 2 — 40f/l, но не менее 1 — для выпуклого каркаса с выпуклостью f.

Рис. 11 Определить W вогнутой рамы (K1 = 2)

Переход к раме от пола должен быть хорошо закруглен.

Момент сопротивления стрингера, расположенного на высоте 0,15 Н над килем:

W = 16,7K1K2l2см3 кв. Форма. 7

Если стрингер имеет утолщение f, то K1 = 2 — 40f/l в пределах 0,4L. При отсутствии стрингерной выпуклости К1 = 1. К2 = 0,15L + 1 в пределах 0,4L на миделе; на концах К2 можно линейно уменьшить до 1. При размещении стрингера ниже 0,15HW он увеличивается пропорционально изменению этой величины и уменьшается, если стрингер выше 0,15H. При необходимости установки второго бокового стрингера момент сопротивления поперечного сечения принимается равным 0,65 от нижнего. Стрингеры должны продолжаться вдоль корпуса непрерывно с уменьшением сечения на концах на 40 %.

Соединение палубы и транца с бортовой обшивкой выполняется в виде сплошного перехода армирующей сетки с радиусом закругления 40 мм. Таким же образом осуществляется переход палубы на стены рубок, а последних — на крышу рубок, палубы — на стены кокпита и т д.

Перевозка палубных грузов на маломерных судах не предусмотрена. Расчетная нагрузка на шину для определения прочности принимается q = 0,5 (Н — Т), но не менее 0,4 т.

Модуль сечения балки поперечного сечения:

Wб = 25К1л2см3,

где:

• K1 = 2 – 40f/l, но не менее 1 (рис. 12).

Рис. 12 К определению W-луча (R = 1,5h).
1 — балка; 2 — карлинги; 3 — рама

Модуль сечения для поперечного сечения Carling:

Wк = 33,3К2л2кв см3,

где:

• K2 = 0,015l + 1 в пределах 0,4 LVL на среднем участке с линейным снижением до 1 на концах.

Арматурные работы

При стыковке арматурные стержни перекрывают друг друга на длине 12D и соединяются электросваркой; при этом должны быть приняты меры для предохранения нитей сетки от обгорания.

Соединение тканых стежков осуществляется с нахлестом не менее 60 мм. Стыки одного слоя сетки должны располагаться в шахматном порядке относительно стыков других слоев так, чтобы в любом сечении было не более одного стыка. Привязка решетки к пакету осуществляется с шагом 60-120 мм.

Выпуски стержневой арматуры, используемые для соединения элементов конструкции и крепления закладных деталей, должны быть намотаны между ткаными сетками на длину не менее 20D. Все остальные детали, выходящие из армированного цемента (кроме изготовленных из нержавеющей стали), должны быть оцинкованы горячим способом или окрашены. Отверстия диаметром более 2т обрамляют шайбой из прутковой стали, прочно обвязанной вязальной проволокой с плетеной сеткой.

Сетчатые анкеры должны быть изготовлены из низкоуглеродистой стали. Недопустимо привязывать к сетке вставки деталей из цветных металлов.

Крепление закладных элементов и вязка сеток должны производиться таким образом, чтобы бетон проникал во все полости арматуры, и обеспечивалось отсутствие полостей и пор.

Плотность армирования должна быть максимально равномерной. Не допускается перемещение проводов к сеткам вплотную по несколько штук.

Перед началом монолитного домостроения все встроенные детали должны быть установлены на место и прикреплены к арматуре, для чего используется дополнительная арматура.

Дифференциальная труба, рулевые устройства должны быть заранее отцентрованы по осевым линиям и надежно закреплены.

Крепление к сеткам встроенных деталей, размещаемых внутри пакета, должно осуществляться таким образом, чтобы силы разъединения этих деталей были направлены вдоль сеток.

Крепление плавникового киля должно соответствовать условиям эксплуатации. Помимо усиления днища, обшивка киля должна быть насыщена стержневой арматурой, общая площадь поперечного сечения которой должна быть не менее чем в два раза больше площади поперечного сечения болтов крепления балластного киля к деревянным корпусам. Концы этих стержней должны быть загнуты внизу не менее чем на 20 диаметров стержня и соединены с арматурой покрытия днища и пола.

Ванты должны быть выполнены из арматурного стержня в виде скобы и пропущены через палубную сетку в центр пакета бортовой или переборочной арматуры на длину не менее 30 диаметров (рис. 13). Утолщение наружной обшивки в районе кожухов необходимо производить с внутренней ее стороны. При армировании и бетонировании необходимо обеспечить доступ ко всем участкам для возможности увязки и правки сетки, монолитного и выравнивающего бетона.

Рис. 13 Вариант установки экранов I на ферроцементной яхте

Крепление палубных люверсов, оконечностей, кнехтов, лебедок следует производить в плоскости бимса и карлингов или в непосредственной близости от них с устройством подкреплений нижней палубы после заделки в готовый корпус болтами. Фундамент двигателя крепится к усиленному комплекту (рис. 14).

Рис. 14 Фундамент двигателя на ферроцементном судне.
1 — усиленная секция рамы; 2 — двигатель; 3 — стальной фундамент; 4 — анкерные болты; 5 — дополнительная арматура из стержней диаметром 3-4 мм; 6 — армированные цементные колонны

Во избежание протечек и коррозии деталей в местах их крепления в армированном цементе сверлят отверстия, через которые проходят болты различных деталей, и заделывают их цементным раствором с волокнистым наполнителем (асбест, стекловолокно) или традиционными герметиками.

Бетонные работы

Перед началом литья необходимо выполнить все подготовительные работы. Заливку следует проводить при температуре воздуха не ниже +5°С и не выше +20°С, относительной влажности не ниже 60 %.

Качество бетонных материалов должно быть известно заранее. Состав бетона необходимо выбирать заранее.

Необходимо стремиться к снижению водоцементного отношения, но без ущерба для удобоукладываемости бетона. Дозировка количества цемента и песка в пределах рекомендуемого весового соотношения.

Замешивание бетона должно производиться в растворосмесителях в течение не менее 5 минут. Приготовленный бетон необходимо залить в конструкцию не позднее, чем через 1 час после начала затворения водой. Не уложенный вовремя бетон не подлежит дальнейшему использованию. Разведение загустевшей бетонной смеси запрещается.

Перед подготовкой и укладкой бетона убедитесь, что сетка не загрязнена:

• пыль;
• масло;
• сэнди;
• стружка и пр.;
• а также не деформируется под воздействием массы уложенного бетона.

Выравнивание бетона должно быть завершено не позднее окончания процесса схватывания. Выполняется вручную штукатурным инструментом (кельма, терка, кельма и т.п.). Заливку производят путем тщательного вдавливания бетона мастерком в сетку или с помощью вибраторов, чтобы не было несжатых участков и окалины. При использовании вибраторов необходимо следить за тем, чтобы смесь не расслаивалась.

Формование корпуса должно производиться сразу. В случае разрыва заливки уложенный бетон необходимо полностью выровнять.

Стык свежего бетона с уже затвердевшим бетоном можно осуществлять только в том случае, если в месте стыка выступает арматура, а на поверхности затвердевшего бетона, который примоноличивается свежим, отсутствуют грязь, масло и т.п. В особо ответственных местах поверхность стыка промазывается эпоксидной смолой, после чего укладывается свежий бетон. До достижения бетоном прочности 30 МПа забетонированный корпус корабля должен быть неподвижен. Выдерживание бетона в естественных условиях проводят в течение 28 суток при температуре 15-20°С и постоянной влажности в месте, защищенном от прямых солнечных лучей и ветра.

Отверждение можно ускорить пропариванием. Однако этот способ рекомендуется только при соблюдении всех условий пропаривания тонкостенных армированных цементных конструкций.

Технологические методы постройки армоцементного судна

Армированный цементный резервуар собирается из деталей.

Производятся отдельно:

• корпусная обечайка или две половинки зеркала (деление по ДП);
• переборки (если переборки имеют ломаную конфигурацию, их разделяют на плоские элементы);
• палуба, сплошная или разделенная на секции между переборками.

Сборные элементы соединяются завязкой сетчатых выпусков и последующей заливкой стыков.

Корпус корабля или его части изготавливают на стенде килем вверх или на видимых шаблонах с использованием продольных технологических реек или стальных стержней. В последнем случае корабль можно закладывать как вверх, так и вниз килем.

Порядок производства работ при наращивании на перфораторе:

1. изготовление штампа (деревянного, бетонного, грунтового, с использованием корпуса существующего судна);
2. затяните пуансон необходимым количеством сетки и свяжите их в общее армирующее одеяло, тщательно расправьте сетку и убедитесь, что она ровно прилегает к пуансону;
3. кастинг;
4. твердение корпусного бетона и отдельное параллельное изготовление палуб, переборок и т.п.;
5. снятие с пуансона литой ферроцементной оболочки корпуса;
6. установка комплекта и переборок и их крепление к корпусу путем связывания сетных выходов в переборках или планках каркасных сетных пакетов с сетными выходами из корпуса в соответствующих местах. Эти выходы для сетки размещаются в углублениях (канавках) пуансона перед укладкой кожаных сеток. Для соединения переборок и шпангоутов с рельсовой сеткой возможен разрыв обшивки корпуса по линии стыка и очистка сетки от фрагментов бетона. При этом нельзя допускать деформацию корпуса из-за многочисленных разрушений бетона;
7. установка на корпус отдельно изготовленных палуб и рубок или изготовление на месте;
8. кормовые работы;
9. малярные работы.

При постройке судна по лекалам с использованием технологических реек или стержней порядок действий следующий:

1. установка деревянных или металлических лекал (килем вверх или вниз);
2. установка между лекалами сборных переборок;
3. уложить на выкройку необходимое количество слоев сетки;
4. уложить вдоль корпуса поверх уложенной сетки деревянные рейки или стальные прутья диаметром 14-16 мм с шагом 100-150 мм и закрепить их через сетку по шаблонам (гвоздями, вязальной нитью);
5. подвяжите вязальной проволокой корпусные сети к поручням, нити свяжите в пучок (между поручнями), выходы переборочной сети привяжите к обшивочным сеткам, армируйте шпангоуты и стрингеры;
6. тщательное выпрямление сетки;
7. формовка корпуса изнутри; при этом необходимо принимать меры против возможной его деформации под воздействием все возрастающей массы бетона;
8. по мере набора прочности бетона снять рельсы, обрезать торчащую проволоку, перекрыть подачу бетона, забетонировать кузов снаружи;
9. постепенное устранение технологических закономерностей и конкретизация точек соприкосновения с сеткой;
10. установка палуб и рулевых рубок;
11. кормовые работы;
12. малярные работы.

Покраска армоцементного судна

Готовый корпус необходимо покрасить внутри и снаружи. При необходимости применяют шпаклевочные составы, в том числе эпоксидные, для наружных поверхностей и особенно для подводной части корпуса. Подводная часть окрашена этиноловой и эпоксидной краской. При использовании этиноловых красок необходимо учитывать их быстрое старение на свету, поэтому окраску следует производить перед погружением сосуда непосредственно в воду, 3-4 раза.

Надводный борт и палуба окрашены пентафталевыми эмалями и покрыты лаком. Внутренние поверхности корпуса грунтуются этиноловой краской ЭКЖС-40, а затем окрашиваются пентафталевыми красками.

Части корабля, подверженные воздействию масел, кислот, щелочей, сахара, соли на армоцемент, рекомендуется окрашивать эпоксиэтиноловой или эпоксидной краской.

Стеклоцементные суда

Характеристика материала

Стеклоцемент представляет собой композиционный анизотропный материал, состоящий из стеклянных волокон в виде отдельных прядей, нитей, сеток или тканей, склеенных между собой цементным или полимерцементным клеем. Структура стеклоцемента похожа на стекловолокно. По согласованию стеклоцемент может быть конструкционным, гидроизоляционным и декоративным материалом.

Конструкционный стеклоцемент используется для строительства:

• тузики;
• лодки;
• круизные яхты;
• глиссирующие и водоизмещающие катера.

Стеклоцемент применяют также для изготовления отдельных конструкций (баков, палуб и др.) в железобетонных судах и для ремонта деревянных судов.

Толщина стеклоцементных конструкций 5-15 мм. Масса стеклоцементной плиты толщиной 10 мм составляет 16-17 кг. Основными преимуществами стеклоцемента являются: высокая удельная прочность (σр/γ = 100/0,017 ÷ 1200/0,017 = 6000 ÷ 75000), простота заливки на сложные криволинейные поверхности, короткие сроки возведения, негорючесть, нетоксичность, малая плотность. (1,6 -1,7 т/м³).

Недостатки – высокая чувствительность материала к незначительным отклонениям от технологического регламента, свойств сырья и условий эксплуатации конструкции.

Исходными материалами для сосуда из стеклоцемента являются:

• цементы гипсоглиноземистый расширяющийся (ГОСТ 11052-74) и портландцемент (ГОСТ 10178-76;
• вода;
• стекловолокно;
• полимерные добавки.

Для обеспечения длительной стабильной прочности стеклоцемента необходимо, чтобы максимальное значение динамического модуля упругости Em цементной матрицы (цементного кирпича) не превышало 16 000–17 000 МПа. Этого можно добиться, например, введением в состав цементных матриц минеральных или органических добавок с низким модулем упругости.

Рассчитать необходимое количество добавки можно по формуле:

Em = Ec.kVc.k + UnitVd.

В качестве добавок могут быть использованы:

• дигидрат гипса;
• водные эмульсии полимеров (ПВАЭ, латексы и др.).

Порошкообразные добавки вводят в цементный состав в сухом виде, а водные эмульсии полимеров вводят в воду для перемешивания цементной матрицы. Воду используют свежую при условии, что она не содержит кислот, щелочей, масел, сахаристых и других вредных примесей. Во всех случаях требуется тщательное перемешивание.

Стеклопластиковые материалы строительного назначения различных видов и структур (ровинг, текстиль, сетки, холсты, маты) применяют на основе алюмосиликатного или специального щелочестойкого (цирконийсодержащего) волокна, разработанного специально для стеклоцемента. При выборе стекловолокна для достижения высокой стабильной прочности следует отдавать предпочтение волокнам большого диаметра (50-150 мкм). Это позволяет добиться высокого содержания армирующих материалов, определяющих прочность стеклоцемента на изгиб и растяжение.

Механические свойства стеклоцемента

Прочность и деформируемость стеклоцемента зависит от следующих факторов:

• количество армирующих материалов из стекловолокна;
• ориентация волокон по отношению к действующим силам;
• тип и марка цемента;
• модуль упругости матриц;
• возраст стеклоцемента;
• условия окружающей среды при эксплуатации стеклоцемента;
• качество уплотнения стеклоцемента (прочность увеличивается с увеличением плотности);
• температура и влажность в процессе производства (оптимальные условия: температура 15-20°С, относительная влажность 100 %).

Для определения прочности стеклоцемента с разным содержанием волокон (Vst/Vm) и матриц с разным модулем упругости (Est/Em) целесообразно пользоваться диаграммой на рис. 15.

Рис. 15 Диаграмма стабилизированной прочности на растяжение вдоль волокон стеклоцементов на основе алюмоборосиликатных волокон диаметром 10-130 мкм и матриц с различным модулем упругости в зависимости от значения K0 = VstEct/VmEm.
1 — воздействие воздуха; 2 — держать в воде

Изготовление стеклоцементного судна

Судостроительные стеклоцементные конструкции могут изготавливаться так же, как и стеклопластиковые:

• при использовании рулонных материалов (сетки, ткани, холсты);
• и метод распыления с использованием стеклоровинга.

Контактное литье состоит из ручной послойной пропитки цементным клеем и уплотнения каждого слоя стеклоцемента. Требуемая толщина стеклоцемента достигается непрерывной укладкой соответствующего количества слоев.

Толщина каждого слоя в зависимости от вида стекловолоконного материала составляет 0,2-1,2 мм.

Герметизация стеклоцемента осуществляется путем тщательной подрезки каждого слоя капроновыми щетками, что исключает появление пузырьков воздуха и обеспечивает хорошую пропитку стекловолоконных материалов.

Механизированное производство стеклоцемента осуществляется напылением компонентов (фибры и цементного клея). В этом случае используется стеклоровинг, который сматывается с рулона с помощью специального пневматического распылителя, разрезается на куски по 30-60 мм и напыляется на формуемую поверхность струей сжатого воздуха. Одновременно или последовательно через фильеру волокно покрывают цементным клеем и уплотняют обмазкой.

В отличие от использования рулонных материалов, напыление стеклоровинга позволяет механизировать рабочий процесс. Однако прочность стеклоцемента ниже, чем при использовании рулонных материалов из стекловолокна, из-за меньшего содержания волокна.

Поверхность пуансона или матрицы, на которой формируется структура, покрывают разделительным слоем (полиэтиленовые пленки, парафиновое покрытие, машинное масло и др.), чтобы к ней не прилипал стеклоцемент.

Наружные поверхности корпуса, палубы и надстройки могут быть оклеены одним или двумя слоями эпоксидного волокна. При изготовлении кораблей из стеклоцемента в матрице удобно сначала укладывать слой стекловолокна, а затем непосредственно на сырую смолу — стеклоцемент.

Для обеспечения реакции твердения цемента необходимо удерживать в нем воду, исключая испарение. Это достигается покрытием стеклоцементных конструкций пленками, мокрой ветошью или, по возможности, погружением их в воду через несколько часов после изготовления.

Достижение расчетной прочности матрицы при температуре 15-18°С на гипсоалюминиевом цементе происходит через 3 сут, на портландцементе — через 28 сут. Элементы корабельного набора формируются из соответствующих сгущений стеклоцемента.

Соединение стеклоцементных элементов между собой осуществляется:

• проклейка (стык проклеивается несколькими слоями стеклоцемента или стеклохолста);
• металлический крепеж (болты, шурупы);
• прошивка стыка проволокой диаметром 1-2 мм с последующим монолитным стеклоцементом.

Соединение стеклоцементных элементов с металлом, деревом, ферроцементом следует производить так же, как это обычно делается в деревянной, ферроцементной, металлической таре (заклепки, шурупы, болты, крепление вязальной проволокой).

На рис. 16-21 приведены основные конструктивные элементы стеклоцементного сосуда. Стеклоцемент применяют в качестве гидроизоляционного и гидроизоляционного материала при ремонте железобетонных и деревянных судов, прогнившие части обшивки которых залиты стеклоцементом.

Рис. 16 Монолитная конструкция стеклоцементного сосуда с комплектом

Рис. 17 Структурная схема сборной стеклоцементной яхты

Рис. 18 Устройство якорных стоянок (вантов-путенсов) для яхты

Рис. 19 Строительство фундамента двигателя на судне из стеклоцемента.
1 — шпангоуты; 2 — продольные утолщения стеклоцемента; 3 — анкерный болт; 4 — стальной швеллер

Рис. 20 Возможность установки руля на стеклоцементном судне

Рис. 21 Крепление стального контрольного затвора к сосуду со стеклянным цементом.
1 — стальная труба; 2 — анкера диаметром 6-8 мм, приваренные к трубе