Сколтех: созданы легкие композитные заклепки для мостов и причалов

Инженеры из Сколтеха совместно с Харбинским политехническим университетом предложили новый тип креплений для композитных конструкций, который может заменить тяжелые и подверженные коррозии металлические болты. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.

В полностью композитных мостах, морских причалах, охладительных башнях ТЭС и других сооружениях из полимерных профилей именно металлические болты становятся слабым звеном конструкции.

Они увеличивают массу, сокращают срок службы и особенно быстро разрушаются в агрессивных средах. По словам руководителя исследования Александра Сафонова, сегодня срок эксплуатации целого объекта нередко ограничивается ресурсом стальных креплений, тогда как сами композитные элементы сохраняют прочность значительно дольше.

Ученые предложили заменить болтовые соединения композитными заклепками из армированного стекловолокном полипропилена. Такой крепеж формируется прямо на месте: термопластичный штырь пропускают через детали конструкции, после чего его концы нагревают и сплющивают, превращая в монолитное соединение. Профили сооружений при этом изготовлены из термореактивного полимера, который не меняет форму при нагреве, что обеспечивает стабильность всей системы.

Заклепки производят методом пултрузии — через фильеру протягивают армирующее волокно, пропитанное полимерным связующим. Полученный материал выдерживает высокие нагрузки и не подвержен коррозии. Инженеры испытали такие соединения на прочность и долговечность, сравнив их с традиционными болтами, клеевыми соединениями и комбинированными способами крепления. В ходе тестов определяли разрушающую нагрузку и количество циклов нагружения, которые выдерживает конструкция при снижении нагрузки до 20–90% максимальной.

Результаты показали, что композитные заклепки обеспечивают сопоставимую или более высокую усталостную прочность по сравнению с металлическими болтами, при этом значительно уменьшают массу узла и полностью исключают риск коррозии. Комбинация заклепки с клеевым слоем дала еще более высокие показатели долговечности.

Полученные данные открывают путь к созданию полностью композитных инженерных сооружений без металлических элементов — от мостов и причалов до химических контейнеров и конструкций для тяжелых промышленных условий.