Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Применение углеволокна в строительстве: армирование и усиление несущих конструкций

Применение углеволокна в строительстве: армирование и усиление несущих конструкций

Двадцать первый век пестрит инновациями, и строительная сфера тому не исключение. Один из новейших и набирающих популярность материалов — углеродное (карбоновое) волокно — занял достойное место, частично вытеснив стеклохолст и подобные ему армирующие материалы.

Преимущества композитных материалов

Усиление конструкций углеволокном представляет собой современный эффективный метод, демонстрирующий целый ряд явных преимуществ. Технология внешнего армирования ЖБ конструкций композитными материалами дает возможность выполнить процесс быстро и увеличить несущую способность конструкции в среднем в 4 раза (если сравнивать с иными материалами).

Основные достоинства усиления углеволокном:

  • Отсутствие необходимости привлекать для выполнения работ специальную технику благодаря малому весу материала.
  • Длительный срок эксплуатации (до 75 лет) – углеволокно не боится коррозии, агрессивного воздействия внешних факторов.
  • Нагрузка на здание не увеличивается, так как вес волокна минимален.
  • Возможность исключить серьезные эксплуатационные проблемы, появляющиеся в случае повреждения конструкций, минимизировать последствия повреждений.

  • Защита бетона от влаги, арматуры внутри монолита от коррозии благодаря способности волокна создавать водонепроницаемый плотный слой.
  • Высокая прочность на растяжение – материал демонстрирует значения в диапазоне 4900 МПа.
  • Простота, высокая скорость монтажа, что позволяет усилить любую конструкцию в малые сроки и без существенных затрат на привлечение людей, техники.
  • Работы можно проводить без остановки производства, движения транспорта.
  • Существенная экономия на трудозатратах, времени, финансах.

Общий принцип технологии простой – углеволокно наносят на участки бетонной или железобетонной конструкции в местах наибольшего напряжения. Решение конкретных задач может выполняться с применением сеток, ламелей, лент.

Прежде всего, стоит разобраться, что такое углеволокно. Углеродное волокно представляет собой композит, состоящий из углеродных нитей, толщина которых примерно 5–15 микрон. Появился такой метод усиления архитектурных конструкций в 1998 году. Материал принимает на себя большую часть усилий.

Чем он отличается от других? Углеродное волокно в несколько раз превосходит такие материалы как конструкционная сталь, алюминий, распространенные сплавы по физико–механическим параметрам.

Положительные свойства углеродного волокна:

  • термостойкость;
  • устойчивость к ударам и химической внешней среде;
  • время службы практически неограниченно;
  • наносится в несколько слоев, при необходимости;
  • при строительстве, не требуется прекращение работы всего здания;
  • вес материала;
  • прочность материала.

Таким образом, любое сооружение будет служить намного дольше с использованием углеволокна в строительстве. Углепластик прекрасно справляется со всеми своими задачами, при этом не изменяет саму конструкцию здания. Сам процесс укрепления проходит довольно быстро и не требует масштабных подготовительных действий.

Углеволокно: характеристика материала и особенности его использования

Углеродное волокно является продуктом искусственного происхождения и относится к полимерам с композитной структурой. Формируется из тонких нитей (диаметр от 3 до 15 микрон), а нити, в свою очередь, из атомов углерода, которые объединяются в кристаллическую сетку. За счёт физических особенностей атома углерода, кристаллы в сетке располагаются параллельно относительно друг друга. Такое выравнивание является ключевым фактором, который способствует повышенной прочности волокна на растяжение.

Широкое использование углеволокна в аэрокосмической сфере и оборонной промышленности, а также для сооружения зданий обосновано тем, что по твердости материал значительно превосходит металл. Углеволокно в строительстве начали использовать в 1980 году в Калифорнии для укрепления построек, находящихся в сейсмически активной зоне. В отечественном строительстве материал применяется, как правило, в процессе ремонтных работ, но его популярность и сфера использования постепенно растет.

Технические характеристики и плюсы применения в строительстве

Столь продолжительный эксплуатационный срок углеволокна обусловлен такими характеристиками:

  • Отличная адгезия к поверхностям с различной структурой.
  • Высокая устойчивость к коррозийным процессам.
  • Лёгкость и прочность. Благодаря тому, что углеволокно обладает поразительной лёгкостью, его используют в системах армирования, что позволяет снизить нагрузку на фундамент здания.
  • Изоляция от влаги. Поверхность углепластикового волокна является глянцевой, что исключает возможность его реакции с водой.
  • Высокая огнеупорность и ударопрочность.
  • При использовании для армирования, можно наносить материал в несколько слоёв.
  • Проведение ремонтных работ любого типа, где возможно применение углеволокна, может осуществляться без прекращения эксплуатации самого здания.
  • Является полностью токсически безопасным и экологически чистым.
  • Высокая степень универсальности. Может использоваться при армировании конструкций практически любых конфигураций: на ребристых поверхностях, закругленных и угловых элементах, балочных сегментах рамных конструкций и пр.

Составляющей углеродного волокна является полиакрилнитрит, который предварительно обрабатывается высокой температурой (в пределах 3000° — 5000°С). Учитывая вышеописанные технические характеристики, наиболее частой сферой применения углеволокна в строительстве является внешнее армирование.

При этом волокно пропитывается двухкомпонентной эпоксидной смолой, которая выступает связующим веществом. Монтаж производится аналогично обоям – материал просто наклеивается на поверхность конструкции, которая укрепляется.

Использование именно эпоксидной смолы в качестве связующего вещества обусловлено следующими особенностями материала:

  1. Такая смола имеет высокие адгезивные свойства по отношению к бетонным поверхностям.
  2. Компоненты углеволокна и смолы вступают между собой в химическую реакцию, в результате которой углеводород приобретает жёсткость пластика и становится прочнее стали в 7 раз.

Благодаря таким характеристикам углеволокно занимает лидирующие позиции среди композитных материалов. Прочность материала на разрыв в 4 раза превосходит сталь лучших марок, несмотря на то, что он на 75% легче железа и на 30% алюминия. Удельный вес углеродного волокна относительно низкий, а при нагревании материал расширяется незначительно, что обеспечивает возможность применение углеволокна в различных климатических зонах.

Недостатки углеволокна

Список недостатков карбона короткий, но обязательно должны быть учтены при планировании строительства. Выделяют три основных недостатка:

  1. Углеволокно является хорошим отражателем электрических волн.
  2. Материал отличается высокой стоимостью в сравнении с аналогами.
  3. Изготовление композита более трудоёмкое, чем производство металла.

Применение углеродного волокна в строительстве: основные варианты

Эффективность карбона позволяет успешно применять его для армирования конструкций из дерева, кирпича или железобетона. Согласно СНиП и ГОСТ, сооружение, усиленное таким материалом, становится прочнее на сжатие до 120%, а на изгиб получает еще плюс 65% прочности.

Помимо такого варианта использования, углеродное волокно также успешно используется для реставрации каменных конструкций, к примеру, балок и опор бетонных мостов. В частном строительстве усиление фундамента или стен посредством карбона придаст сооружению большой запас прочности.

Усиление построек с помощью армирования карбоном необходимо в таких случаях:

  • Конструкция была повреждена, в результате чего её несущая способность снизилась, стали появляться трещины.
  • Изменились условия эксплуатации помещения, возросли нагрузки на него.
  • Планируется постройка здания в сейсмически активной зоне.
  • Для устранения разрушений бетона и коррозийных процессов в арматуре, если постройка долгое время подвергалась агрессивному воздействию внешней среды.
Читать еще:  Глина и глинобетон. Удивительные свойства и их применение

Если углеродное волокно было выбрано на этапе проектирования постройки, как один из компонентов системы внешнего армирования, то в работе следует руководствоваться Сводом правил 164.1325800.2014.

Производя армирование самостоятельно, нужно учитывать, что наклеивание карбона осуществляется в зонах наибольшей нагрузки: как правило, это центральная часть пролета, которая соприкасается с нижней гранью. Для работы с изгибами можно выбрать любой тип материала – ленты, сетки или ламели.

В процессе армирования балок может возникнуть необходимость дополнительного укрепления приопорных зон, что повысит несущую способность всей конструкции при поперечной нагрузке. Для этого используют U-образные хомуты из лент или сеток.

Где следует осуществлять внешнее армирование карбоном

Углеволокно в строительстве может быть использовано для усиления зданий и сооружений из таких материалов:

  1. Камень. Сюда относят столбы, пилоны, кирпичные дома. Углеволокно применимо здесь как в процессе постройки, так и для проведения рементных работ.
  2. Железобетон. Здесь углеродное волокно может быть использовано для гидротехнических построек, мостов, паток архитектуры.
  3. Металл. Такие сооружения имеют близкий к углеволокну модуль прочности и упругости, но их усиление все равно необходимо, особенно в зонах с неустойчивыми грунтами.

Условия успешного процесса армирования внешних конструкций

Чтобы процесс усиления постройки прошёл максимально эффективно, следует обеспечить ряд таких условий:

  • Надежное сцепление с поверхностью здания. Чем лучше армирующая сетка из углеволокна будет приклеена к конструкции, тем более эффективной будет передача усилий на неё.
  • Отсутствие естественной влаги. Важно обеспечить сухость поверхности, армирование которой будет проводиться.
  • Материалы, используемые в работе (особенно клеевые составы) должны отличаться высоким качеством и отличными характеристиками для обеспечения максимальной эффективности.

Стоимость усиления конструкций углеволокном

МИНИМАЛЬНЫЙ ОБЪЁМ РАБОТ

СТОИМОСТЬ РАБОТ, ВКЛ. МАТЕРИАЛЫ

Проектирование усиления конструкций

от 30 000 рублей

от 120 000 рублей

от 250 000 рублей

Усиление углеродным волокном

от 1 100 рублей/кв.м

Во всех представленных выше таблицах указаны ориентировочные расценки на соответствующие работы. Для более точной оценки стоимости работ потребуется детальная информация по Вашему объекту. Чтобы уточнить стоимость работ оформите заявку на нашем сайте, закажите обратный звонок, либо позвоните по контактному номеру телефона: +7 (499) 391-19-35.

Усиление углеволокном: в чем оно заключается и его преимущество

Материал для усиления углеволокном представляет собой линейно-упругий композит в виде нитей разной толщины – от 5 до 15 микрон. Такие волокна, объединенные в микроскопические кристаллы, способны значительно повысить прочность материала при его натяжении. Их прочность существенно выше технических свойств металла. По твердости углеволокно в несколько раз превышает металл. Благодаря этому его используют для усиления конструкций важных строительных объектов в оборонной и в аэрокосмической сферах.

Преимуществом метода усиления конструкции углеволокном, в отличии от других технологий, является его простота в реализации. Усиление осуществляется наклеиванием на поверхность армируемых зон элементов углеродных лент посредством связующих специальных составов. Ленты имеют высокую прочность, препятствующую растяжению. Их можно крепить к растянутым и сжатым частям и элементам конструкций, к различным стойкам и колонам, к консольным системам. После наружного армирования наносится полимерцементный состав на поверхность, и далее выполняется финишная отделка и покраска.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСИЛЕНИЯ УГЛЕВОЛОКНОМ

Метод усиления углеволокном может осуществляться для различных видов конструкций: каменных, железобетонных, бетонных, металлических, деревянных.

В проектировании строительства усиление углеволокном используют:

  • для повышения несущей способности и надежности строящейся конструкции,
  • для сейсмостойкости здания,
  • в целях увеличения межремонтных сроков.

В реконструкции зданий и сооружений:

  • для армирования углеволокном несущих конструкций, их усиления, необходимого для восприятия сооружением повышенных нагрузок или обеспечения работоспособности здания по измененной конструктивной схеме.
  • чтобы устранить последствия разрушения каменной кладки, бетона, коррозии арматуры из-за длительной амортизации зданий и сооружений, подвергающимся тяжелым нагрузкам при их эксплуатации.

Усиление конструкции углеволокном посредством внешнего армирования происходит в несколько этапов. При осуществлении работы, мастер использует защитные средства – перчатки, респиратор, очки.

  • вначале проводится ремонтная работа по выравниванию и обеспыливанию усиливаемой поверхности,
  • осуществляют разметку поверхности для усиления углеволокном в соответствии с принятым проектом,
  • приготавливают адгезив (связующий состав эпоксидных систем) – компоненты тщательно размешиваются электромиксером, а затем смешиваются в указанных пропорциях,
  • адгезив наносится на размеченную поверхность толщиной в 1,5 мм,
  • осуществляют раскрой углеродных ламелей, перед приклеиванием их обрабатывают ацетоном и сушат,
  • адгезив наносят на ламели слоем толщиной в 1-2 мм,
  • монтаж ламелей – их с некоторым усилием приклеивают, а затем еще сверху на них наносят адгезив,
  • наносят верхнее защитное покрытие – последнее в системе усиления конструкции углеволокном.

В ходе производства ж/бетонных и других конструкций незначительное отклонение от норм производства и постоянное воздействие окружающей среды могут существенно изменить качество железобетона. Хорошо известна технология усиления ж/бетонных конструкций увеличением поперечного сечения привариванием дополнительной арматуры. Вместе с таким стандартным решением уже более 20 лет существует и другой способ усиления, где вместо арматуры применяются углепластики и холсты, которые приклеивают эпоксидным составом к бетону.

Эпоксидный клей является важной составляющей в системе внешнего армирования. Он представляет собой эпоксидную систему из двух компонентов, замешиваемую в определенных пропорциях. Эпоксидный клей (CarbonWrap® марок Resin 230+ и Resin 530+) в системе усиления углеволокном применяют в качестве адгезива, склеивающего и пропитывающего обе поверхности. А в качестве клеевого состава CarbonWrap® Resin Laminate+ его используют в системах усиления углепластиком для приклеивания ламелей, также для монтажа углеродных лент и холстов на влажных плоскостях (CarbonWrap® Resin WS+), для приклеивания углеродных лент и тканей на поверхности конструкций, эксплуатируюмых при температурах 60˚С — 110˚С (CarbonWrap® Resin HT+).

  • клей разработан специально для использования в СВА CarbonWrap®,
  • у него высокая адгезия к разным поверхностям: железобетонным, каменным, металлическим,
  • клеевой слой в системе отличается прочностью и долговечностью,
  • клей удобен для пропитки тканей простым ручным способом (марки CarbonWrap® Resin 230+, Resin WS+), а также для машинной пропитки (марки CarbonWrap® Resin 530+, Resin HT+),
  • его применяют в системах усиления углепластиком для лент и тканей любой плотности,
  • не требует применения отдельных грунтовочных составов.

Шпатлевка CarbonWrap® Putty состоит из двух компонентов, которые замешиваются в определенной пропорциональности. Она предназначена для подготовки основания строительной конструкции, подлежащей монтажу системы усиления углеволокном. Это начальный этап работы по установке системы внешнего армирования.

  • разработана специально для СВА CarbonWrap®,
  • не содержит растворителей,
  • у нее высокая адгезия к разным по составу конструкциям – бетону, железобетону, металлу, камню,
  • служит также для выравнивания поверхности.
Читать еще:  Сколько кирпича в 1 м3. Формула и примеры расчетов.

В начале 60-х годов прошлого столетия в Великобритании и США были произведены углеродные и борные волокна, которые стали в основе инновационных композиционных стройматериалов. В настоящее время выпускаемые углепластики и ткани нашли широкое применение в системах усиления каменных и бетонных конструкций, в том числе изгибаемых. Прочность плит после усиления углеволокном возрастает в 1,4 — 2 и более раз.

  • усиливают различные конструкции, в том числе большепролетные, в условиях действия на них повышенных нагрузок,
  • хорошо пропитываются и равномерно распределяются волокнами по сечению,
  • их хорошо использовать для выполнения усиления углепластиком конструкций высокоответственных объектов.

В системах усиления конструкции углеволокном применение углеродных сеток увеличивает несущую способность железобетона. Они применяются для обеспечения высокой стойкости у конструкций к атмосферным внешним воздействиям, для ремонта строительных старых поверхностей, при армировании тонкостенных и фасадных панелей.

В составе систем усиления высокопрочным углеволокном CarbonWrap® такой жгут применяется для закрепления углеродных лент и тканей. Анкерный жгут диаметром 12 мм длиной 10 м или 100 м наматывается и продается в рулонах.

  • легкий вес и простота его закрепления,
  • у него высокий предел прочности – не менее 3,7 ГПа,
  • область применения – усиление углеволокном армокаменных и каменных конструкций, также бетонных и железобетонных,
  • долговечность.
  • износостойкость,
  • высокая прочность штукатурки уже в ранние сроки отвердения,
  • тиксотропность (при усилении углеволокном вертикальной или горизонтальной поверхности ремонтная смесь не оползает),
  • подходит для любого климата.

РЕМОНТНЫЙ СОСТАВ CarbonWrap® Repair ST (заполнитель крупный). Он применяется для локального восстановления геометрии конструкции (выбоин, сколов, трещин), а также улучшает эксплуатационные качества железобетонных, бетонных, каменных, кирпичных конструкций. Применяется при усилении углеволокном ремонтирующих и реконструирующих поверхностей.

РЕМОНТНЫЙ СОСТАВ CarbonWrap® Repair FS (финишный). Он применяется для локального восстановления геометрии конструкции (выбоин, сколов, трещин), а также для улучшения эксплуатационных качеств железобетонных, бетонных, каменных, кирпичных конструкций. Он применяется при усилении углеволокном старых конструкций разного назначения при ремонте и реконструкции, а также во время возведения новых.

РЕМОНТНЫЙ СОСТАВ CarbonWrap® Repair Shotcrete (механическое нанесение). Он применяется для локального восстановления геометрии конструкции (выбоин, сколов, трещин), а также для улучшения эксплуатационных качеств железобетонных, бетонных, каменных, кирпичных конструкций. Применяется при усилении углеволокном во время ремонта и реконструкции различных старых конструкций и в новом строительстве.

Минстрой России утвердил в августе 2014 года свод правил проектирования по усилению углеволокном железобетонных строительных конструкций – СП 164.1325800.2014. Это один из нормативных документов, согласно которых обеспечивается соблюдение безопасности зданий и сооружений, в соответствии с ФЗ N 384 от 30.12.2009 г.

Перечень других нормативных документов, где содержатся рекомендации по усилению конструкций углеволокном:

Стекло- базальто- углепластиковая арматура для усиления конструкций товарной марки Monsterod® – это композитный полимерный материал, востребованный в строительстве и в промышленности. Композиты – это материалы нашего настоящего и будущего. Предприятие, являющееся одним из лидеров этих чудо-материалов – московский завод ООО «НЦК». Арматура торговой марки Monsterod® изготавливается на заводе диаметром от 4 мм до 32 мм. Мощность завод располагает выпускать свою продукцию – композитную арматуру – в объёме до 300 тыс. погонных метров в месяц.

  • в дорожном строительстве для укрепления асфальтобетонных дорог,
  • в коттеджном строительстве для усиления углепластиковой арматурой конструкций из ячеистого бетона,
  • для усиления углепластиковой арматурой перекрытий и фундаментов хозяйственных построек и гаражей, различных промышленных объектов,
  • используют при устройстве опор железобетонных ЛЭП,
  • для усиления армированием шпал, а также столбов в мостостроительстве,
  • для усиления углепластиком объектов коммуникаций в горнодобывающей промышленности,
  • также используют усиление углепластиковой арматурой в сооружениях портов, также предназначенных для укрепления берегов,
  • для армирования бетонных емкостей в мелиорационных и очистных сооружениях.
  • высокая антикоррозионная стойкость к любым агрессивным средам,
  • морозостойкость, к тому же несущая способность усиленных углепластиковой арматурой конструкций при низких температурах увеличивается на 40%,
  • усиление у углепластика прочнее на разрыв, чем у прутков из стали класса А III,
  • углепластик по сравнению со стальной арматурой намного легче, это снижает затраты на транспортировку и погрузочные работы,
  • углепластик в бетоне служит дольше, чем стальная арматура.

Материал для усиления углеволокном – это неорганическое вещество, состоящее из углерода на 92% — 99,9 % из углерода. Углеродные волокна получают методом ступенчатой термообработки полиакрилонитрила при высоких температурах (до 3200°С). По сравнению с такими материалами как алюминий или сталь или другими, материалы из углеволокна, применяющиеся для усиления конструкций, обладают более высокими показателями по прочности, сопротивлению усталости, более высоким модулем упругости.

Химическая и коррозионная стойкость углеродной фибры в несколько раз превышает аналогичные показатели стали.

Принцип действия усиления колонн с углепластиком

Тканое углеволокно используется для усиления колонн из камня, кирпича, монолитного и армированного железобетона или дерева. В основе способа лежит создание обвязки из углеродной ткани, которая ориентируется волокнами в направлении максимальной нагрузки. На клеевую основу из эпоксидной смолы укладывается ткань по периметру колонны. После полимеризации клея и образования прочной связки материала колонны с нитями ткани часть усилий (до 30…40%), которые возникают в колонне, воспринимаются композитной группой (углепластиком).

Для снижения изгибающих нагрузок, которые возникают на внешних несущих колоннах или при смещении точки приложения нагрузки от оси колонны, на колонну со стороны растягивающих усилий (вдоль плоскости действия изгибающего момента) приклеивают ламель из углеволокна. Ламели являются законченной продукцией и не требуют дополнительной обработки.

Эпоксидная смола

CarbonWrap Resin 230+

Двухкомпонентный эпоксидный состав для пропитки систем внешнего армирования CarbonWrap «сухим» способом

Эпоксидная смола

CarbonWrap Resin 530+

Двухкомпонентный эпоксидный состав для пропитки углеродных холстов CarbonWrap повышенной плотности (от 300 гр/м2). Обладает улучшенными характеристиками.

Углеродная лента

CarbonWrap Tape 230/600

Однонаправленная углеродная лента для усиления строительных конструкций плотностью 230 гр/м² и шириной 600 мм

Углеродная лента

CarbonWrap Tape 530/600

Однонаправленная углеродная лента для усиления строительных конструкций плотностью 530 гр/м² и шириной 600 мм

Виды усиления колонн

Технология усиления колонн углеволокном не является самостоятельной операцией. Она входит в состав комплекса работ, включающий диагностику и ремонт с помощью инъектирования или других видов ремонтных работ.

  • по горизонтальному сечению лентами или полотнами с однонаправленным или двунаправленным плетением с определенным шагом по всей высоте;
  • по вертикали с опорой на скругление или фаску на углах колонны;
  • обвязка оголовка колонны в направлении перпендикулярном и под 45° относительно направления приложения разрушающей силы;
  • комбинированное усиление.

Выбор типа углеродной ленты или углепластиковой ламели зависит от анализа разрушающих усилий, факторов или степени разрушения. Направление нитей должно противодействовать этим нагрузкам.

Читать еще:  Как залить фундамент с помощью бетономешалки своими руками

Основные этапы производства работ:

  1. Определение разрушающих факторов, составление карты повреждений. Колонну желательно разгрузить и установить дополнительные опоры.
  2. Определение схемы ремонта и усиления колонны. В состав схемы входит весь комплекс мероприятий, который предусмотрен для ремонта колонны (очистка, разделка трещин шириной до 0,3 мм, инъектирование трещин до 5 мм, разделка значительного повреждения с зачисткой ремонтной зоны и арматуры от пыли и ржавчины, грунтование, заделка ремонтным составом).
  3. Выполнение фаски или скругления на углах колонны, выравнивание, очистка колонны по всей поверхности и грунтование. Скругления позволяют избежать напряжений, которые перпендикулярны направлению нитей, т.е. максимальной несущей способности углеволокна.
  4. Нанесение эпоксидного клея, укладка и прикатка полотна, ленты или ламели. Если колонна разгружена, то на верхнюю плоскость оголовка укладывают слой углепластика. Количество слоев строго не регламентируется и определяется схемой усиления.
  5. После полимеризации эпоксидной смолы проводят отделочные работы (при необходимости).

Список не является исчерпывающим.

Работы проводятся при температуре воздуха и тела колонны не ниже +5° С и влажности поверхности колонны

Углебетон

Разработан углебетон в техническом университете Дрездена, и если сравнивать со знакомым любому строителю армированным бетоном, то особой разницы нет – просто металлический армокаркас заменен на углеродный. Улеволокна применяется для строительного бетона и усиления конструкций в виде нетканых полотен, сеток, ровинга и самого различного углеволоконного текстиля. Поскольку углеродные нити сверхпрочные, то комбинации из десятков тысяч подобных нитей дают уникальные качества прочности несущим конструкциям.

Углебетон в монолитном строительстве

Для приготовления углебетона используется углеткань – нетканые полотна, нити в которых имеют толщину, измеряемую в микронах. Но полотно из десятков тысяч этих нитей – сверхпрочная основа материалов, называемых углеволоконным текстилем. Также применяют сетки, микроармирующую фибру. Основное применение углебетона в новом строительстве и реконструкции:

  1. Углебетонные несущие элементы и конструкции не идут в сравнение с армированным бетоном по массе – они в несколько раз легче. Перекрытие, стена, колонна из углебетона при аналогичной железобетону прочности возможны намного более тонкие и легкие. В свою очередь, снижение веса здания при условии стабильных грунтов основания позволяет применить гораздо менее массивный и дорогой фундамент, а при том что именно стоимость фундамента составляет 25-40% общей цены дома – экономия неплоха.
  2. При капитальном ремонте и восстановлении старых построек углебетоном и угле-материалами укрепляют несущее перекрытие, опорные стойки, прогоны всех видов. Специалисты и исследователи инновационного материала углебетона говорят, что усилением бетоном углеволоконным армированием можно будет реконструировать даже сооружения, до появления углебетона подлежащие сносу.

Сфера применения

Усиление железобетонных конструкций

Обычно железобетонные конструкции повреждаются в результате коррозии, перегрузки отдельных элементов, ошибок проектирования и производства строительных работ, неправильной эксплуатации объекта. Особого внимания требуют те из них, которые очень дорого, а то и невозможно заменить. Это касается, прежде всего, мостов, гидротехнических сооружений, памятников архитектуры. В таком случае без внешнего армирования не обойтись. Усиление рядовых конструкций с применением углеродного волокна не всегда целесообразно экономически.

Усиливать сжатые (в том числе и внецентренно-сжатые) железобетонные элементы типа колонн, пилонов, простенков с помощью внешнего армирования можно двумя способами. Для усиления «коротких» элементов (с соотношением «высота — габарит поперечного сечения» не более 10:1) применяют бандажи из углепластика, которые создают «эффект обоймы». Второй способ — установка холста из углеволокна вдоль сжатого элемента, который служит дополнительной рабочей арматурой.

При усилении сейсмостойких конструкций рекомендуется для крайних бандажей использовать трех- или четырехнаправленный холст.

Усиление гибких колонн производится как продольными, так и поперечными элементами внешнего армирования. Продольные элементы устанавливаются с таким расчетом, чтобы не изменилось расположение физической оси сечения.

Усиление металлических конструкций
Растянутые стальные конструкции усиливаются симметрично относительно центра тяжести сечения. При этом применяется углеволокно с максимально высокой прочностью и модулем упругости, близким по значению к модулю упругости усиливаемого материала.

Монтажу холста или ленты из углеволокна обычно предшествует очистка поверхности металлоконструкции (например, пескоструйная обработка) и нанесение адгезионного слоя — монтажного эпоксидного клея. По завершении монтажа на них наносится защитная или огнезащитная покраска, а затем устанавливаются дополнительные механических фиксирующие устройства.

При усилении внецентренно сжатых стальных элементов холсты или ленты из углеволокна устанавливаются также симметрично относительно центра тяжести сечения, однако возможно их несимметричное расположение, в частности, при восстановлении сечения, поврежденного коррозией. В этом случае также используется углеволокно с максимальным модулем упругости.

При необходимости повысить устойчивость стальных пластинок, например высоких стенок балок из плоскости изгиба в зоне действия поперечной силы, наклеиваются углеволоконные холсты симметрично относительно центра тяжести сечения.

Усиление каменных конструкций
Внешнее армирование из углеволоконных материалов гораздо эффективнее традиционных способов усиления каменных столбов, пилонов, простенков с помощью стальных обойм. Ведь обеспечить необходимую совместную работу стальной обоймы и усиливаемого столба можно, лишь создав в обойме начальные усилия путем нагрева хомутов и применения расширяющихся растворов. А это процесс трудоемкий, нетехнологичный и не современный. Обоймы из углехолста включаются в работу усиливаемого элемента просто во время его монтажа через клеевой слой.

Элементы внешнего армирования из углеволокна дают возможность в широких пределах регулировать усилия в каменной конструкции и при этом сводить к минимуму нарушения ее целостности. Это в полной мере справедливо дл конструкций реконструируемых и реставрируемых зданий.

При традиционном усилении кирпичных стен с окнами, дверями и другими проемами устанавливаются стальные скобы и профили. Все это закрепляется на стенах через анкеры с последующей зачеканкой расширяющимися растворами. Современный способ усиления стен с помощью углеволоконных холстов и лент позволяет избежать установки точечных анкеров, вовлечь больший объем материала в работу отдельного элемента, реализовать имеющиеся резервы конструкции, при этом бережно отнестись к неповрежденным участкам.

Усиление деревянных конструкций.
Углехолсты эффективны на участках, где действуют главные растягивающие напряжения и имеется опасность раскалывания вдоль волокон. Также целесообразно их приклеивание на гибкие фанерные стенки в зоне действия поперечной силы.

Эти элементы внешнего армирования обычно либо приклеиваются к поверхности, либо вклеиваются в предварительно подготовленные пропилы. Пропилы предпочтительно делать вертикальными для минимального нарушения целостности сечения.

Второй вариант предпочтителен, когда необходимо сохранить первоначальный вид балок и сделать незаметным само усиление. Незаметность наряду с технологической простотой и высокой скоростью монтажа относят к основным преимуществам армирования деревянных конструкций из углеволоконных элементов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector