Усиление бетонных конструкций углеволокном: Страница не найдена — ВармаСтрой

Как сделать усиление бетона углеволокном (бетонных и железобетонных конструкций)

Усиление бетона углеволокном – сравнительно новый для отечественной ремонтно-строительной сферы метод, который в России впервые был реализован в 1998 году. Суть метода заключается в наклеивании на поверхность нуждающейся в укреплении конструкции высокопрочного углеволокна, которое забирает часть усилий на себя и существенно повышает несущую способность упрочненного элемента/конструкции.

В качестве клеящего вещества обычно применяют специальные конструкционные связующие с высокой адгезионной способностью, сделанные на базе эпоксидных смол или минеральных составов.

Благодаря тому, что углеволокно обладает высокими физико-механическими свойствами, несущая способность конструкции повышается без потери полезного объема коробки и увеличения собственной массы здания. Обычно толщина усиливающих элементов варьируется в диапазоне 1-5 миллиметров.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Чаще всего реализуют усиление железобетонных конструкций, что объясняется высокими технико-экономическими показателями выполнения работ подобного типа. Но сама технология может применяться к зданиям/сооружениям из металла, дерева, камня и других материалов.

Применение углеродного волокна наиболее оправданно, так как материал считается самым недорогим и эффективным для исправления ошибок в проектировании, выполнении разного типа строительных работ.

Каким требованиям должно отвечать углеволокно:

Параллельное расположение волокна в структуре материала.
Для сохранения структуры армирующих элементов применяется специальная стеклянная сетка.
Углеволокно должно производиться в точном соответствии с технологией, соответствовать высоким стандартам качества.

Изготовленный по правилам материал демонстрирует уникальные свойства – обладает небольшим весом, не дает дополнительной нагрузки по весу, при минимальной толщине дает максимальную прочность. Армирующие углеволоконные элементы используются для усиления уже созданных конструкций и тех, что находятся еще в процессе строительства.

Преимущества композитных материалов

Содержание статьи:

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.

Работы проводятся эффективно и быстро. Любой бетонный или железобетонный элемент восстанавливает свои несущие характеристики, становится защищенным от влаги и коррозии, механических воздействий.

Работы по усилению железобетонных конструкций

Усиление конструкций является очень важной задачей любого ремонтно-строительного процесса, связанного с повышением показателей общей прочности здания. Благодаря усилению удается продлить время эксплуатации элементов и конструкций, возвратить им утраченную несущую способность, улучшить свойства. Часто усиление углеволокном актуально при реставрации железобетонных изделий из-за износа, механических повреждений.

Углеродное волокно – это линейно-упругий полимерный композитный материал, который производится из углеродных нитей толщиной 5-15 микрон. Тонкие волокна выровнены и объединены в микроскопические кристаллы, способные успешно противостоять растяжению. Углеродное волокно по техническим свойствам превосходит металл в несколько раз, поэтому используется в аэрокосмической сфере, оборонной промышленности, строительстве.

Одно из основных преимуществ усиления конструкций углеволокном считается простота реализации задачи. Материал просто нужно правильно наклеить на поверхность упрочняемых элементов на специальные адгезионные составы. Ленты из волокна можно крепить на сжатые/растянутые элементы, пролетные зоны изгибаемых конструкций, короткие стойки, консольные системы, гибкие колонны.

После того, как на конструкцию наклеено волокно, на поверхность наносят специальный полимерцементный состав, делают финишную отделку и красят акриловыми покрытиями.

Усиление углеволокном может применяться для бетонных, железобетонных, металлических, каменных, деревянных конструкций. Метод хорошо подходит для стеновых/потолочных проемов, строительных ферм, стен построек/зданий, плит перекрытия, колонн, иных элементов.

Усиление железобетонных конструкций

Любая конструкция со временем может приходить в негодность либо же изначально быть спроектированной с ошибками. Поэтому появляется необходимость в упрочнении.

Когда нужно выполнять усиление строительных конструкций:

Естественный процесс физического старения и износа материалов, элементов.
Перепланировка помещений с внесением изменений в разного типа несущие конструктивные узлы.
Повреждение конструкции с понижением уровня несущей способности.
Потребность в увеличении этажности здания.
Ошибки в первичном проекте.
Усиление для исключения последствий аварийных ситуаций.
Подвижки грунта.

Железобетонные конструкции могут укрепляться такими способами:

Традиционные методы – устройство обойм и рубашек, наращивание сечения блок, монтаж металлических порталов, установка разгружающих стоек и дополнительной арматуры.
Инновационные – включают укрепление несущих узлов композитными материалами (не только углеволокно, но и кевлар, карбоновое волокно), инъектирование специальными составами (на базе полиуретана, эпоксидной смолы, полимерцементных материалов), технология преднапряжения канатной арматуры (после бетонирования, набора прочности монолитом натягивается напрягаемая арматура и воспринимает нагрузки).
Комбинированные методы – включают одновременно несколько разных способов по индивидуально созданному проекту.

В процессе упрочнения важно отыскать зоны наибольших нагрузок, разметить конструкцию, правильно выполнить подготовительные работы. Участки, на которые планируется клеить композит, нужно тщательно очистить шлифовальным оборудованием. Выбор подходящих методов и решений по упрочнению конструкций осуществляется по проектной документации, созданной на базе исходных данных.

Что учитывается при составлении проекта на усиление ЖБ конструкций:

Результаты обследования, экспертизы объекта (ищут зоны с дефектами и потерей прочности).
Документы по проекту уже созданной конструкции.
Срок эксплуатации объекта.
Информация про гидротехнические и инженерные характеристики участка, которая учитывалась при первичном проектировании, прогнозы возможных подтоплений.
Данные про отличия проектных и реальных значений исполнения узлов, указание отступлений от проекта.
Технологические нагрузки при эксплуатации.
Информация про положение железобетонных конструкций, которая была получена в процессе геодезической съемки.
Реальные характеристики бетона, стали конструктивных узлов.
Все данные про аварийные режимы конструкций, имеющиеся деформации и их причины, про усиленные ранее элементы и узлы.
Сведения про возможные новые нагрузки, ожидания агрессивности среды, особенности эксплуатационного режима.

Как осуществляется усиление конструкций углеволокном:

Ленты и ламели – с применением адгезивов, с монтажом по общим принципам, поэтому часто данные методы комбинируют.
Углеродная сетка – ее применяют отдельно, так как монтируется с выполнением работ «мокрого» типа.

Поверхность бетона должна быть хорошо подготовлена к композитному усилению – все детали шлифуют по технологии, исключают возможность попадания влаги, удаляют после грязь и пыль. Углеродную ленту можно монтировать сухим/мокрым способом – разница заключается в технологии: в случае применения сухого метода ленту прикладывают к поверхности основания, пропитывают адгезивом.

Если используется мокрый метод – сначала пропитывают, потом монтируют. В таком случае состав наносят на всю поверхность армирующего компонента, дожидаются полного проникновения вещества в структуру и выхода его наружу с бока бетонного основания.

Ламели монтируют так же, но адгезивный состав в таком случае наносят как на бетонную поверхность, так и на армирующий элемент. Сетка углеродная армируется на влажную поверхность бетона.

Усиление перекрытий

Усиление перекрытий углеволокном осуществляется очень часто ввиду того, что материал демонстрирует высокую коррозийную стойкость, не дает дополнительной нагрузки, не меняет внутреннюю геометрию зданий (так как толщина пластины составляет всего 1 миллиметр), долго служит, дает максимальную прочность, не требует применения дополнительного оборудования в процессе выполнения работ. Консервировать объект не нужно, все работы может реализовать небольшая группа работников.

Как выполняется упрочнение перекрытий:

Перекрытия обследуются с целью поиска мест, которые требуют усиления и выполнения расчетов нагрузок.
Создается проект упрочнения перекрытия.
Утверждается итоговая смета.
Все перекрытия очищаются от пыли и мельчайших частиц, чтобы обеспечить максимальную адгезию.
В случае необходимости перекрытие ремонтируется: заделываются трещины, удаляются возможные дефекты.
На перекрытия клеятся листы или ламели углепластика, сверху наносится запечатывающий слой.
В случае необходимости можно присыпать всю поверхность кварцевым песком, что даст лучшее сцепление с материалами отделки.

Расчет усиления железобетонных конструкций

Расчет упрочнения железобетонных конструкций (стен, перекрытий, фундаментов, колонн) и иных систем зданий предполагает ответственную и сложную работу, которая может быть выполнена исключительно профессионалами высокой квалификации. Самостоятельно выполнять расчеты не рекомендуется однозначно. Обычно задачу поручают целым отделам проектных организаций – отыскать специалистов в пределах Москвы и дальних регионов не составит труда.

Какие данные нужны для расчета усиления ЖБ конструкций:

Результаты экспертизы, обследований тех строительных конструкций, что планируется усиливать – без них расчеты осуществить невозможно.
Подробные фото поверхности – очень желательны.
Детальные пояснения, что и как нужно делать.

Обычно расчеты усиления конструкций проводят в течение 1-5 дней, но желательно уточнить, так как срок может зависеть от объемов работ, загруженности специалистов и других не менее важных параметров.

Усиление бетона углеволокном – современный и эффективный метод повышения несущей способности конструкций, устранения последствий аварий, реконструкции старых элементов и упрочнения новых.

Источник

Усиление конструкций углеволокном

Углеволоконные материалы

Если Вам нужно выполнить Усиление конструкций углеволокном — позвоните нам и мы проконсультируем Вас и поможем составить план решения Вашей задачи.

Усиление конструкций углеволокном – относительно новый для России метод – первые реализованные в нашей стране объекты датированы 1998 годом. Заключается этот метод в наклеивании на поверхность конструкции высокопрочного углеволокна, воспринимающего на себя часть усилий, тем самым повышая несущую способность усиленного элемента. В качестве клея применяются специальные конструкционные адгезивы (связующее) на основе эпоксидных смол, либо минерального вяжущего. Благодаря высоким физико-механическим характеристикам углеволокна, повысить несущую способность конструкции можно практически без потери полезного объема помещений и увеличения собственного веса здания – толщина усиливающих элементов обычно составляет от 1 до 5 мм.

Следует понимать, что «углеволокно» — это материал (например, как бетон), а не конечное изделие. Из углеволокна изготавливают целый набор материалов, некоторые из которых применяются в строительстве – углеродные ленты, ламели и сетки.

В подавляющем большинстве случаев усиление углеволокном применяется для железобетонных конструкций – это обусловлено высокими технико-экономическими показателями реализации таких проектов. Однако, данная технология применима и к металлическим, деревянным и каменным зданиям и сооружениям.

Конструктивные решения.

При проектировании усиления конструкций углеволокном необходимо руководствоваться Сводом правил СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования.»

Усиление плит перекрытий и балок выполняется путем наклейки углеволокна в наиболее напряженных зонах – обычно в центре пролета по нижней грани конструкции. Это повышает их несущую способность по изгибающим моментам. Для решения таких задач подходят все виды углеродных материалов – ленты, ламели и сетки.

Кроме того, для балок часто требуется выполнить усиление приопорных зон на повышение несущей способности при действии поперечных сил (по наклонной трещине). Для этого выполняется наклейка U-образных хомутов из углеродных лент, или сеток.

Углеродные ленты и ламели иногда применяются в совокупности, так как их способ монтажа и адгезивные составы схожи. Применение углеродных сеток, как правило, исключает использование лент и ламелей в связи с производством «мокрых» видов работ.

Усиление колонн происходит путем их оклейки углеродными лентами, или сетками в поперечном направлении. Таким образом достигается эффект «бондажирования» и происходит сдерживание поперечных деформаций бетона по схожему принципу с «бетоном в трубе», или «трехосным сжатием».

Выполнение работ. Подготовка поверхности.

При усилении железобетонных конструкций углеволокном выполнение работ начинается с разметки конструкции – отчерчиваются зоны в которых будут располагаться элементы усиления. Затем эти зоны очищаются от отделочных материалов, загрязнений и цементного молочка до обнажения крупного заполнителя бетона. Для этого применяют, либо угол-шлифовальные машинки с алмазными чашками, либо водо-пескоструйные установки.

Качество подготовленного основания (поверхности на которую приклеивают углеволокно) напрямую влияет на совместность работы конструкции с элементом усиления, поэтому при подготовке основания, в обязательном порядке, контролируют следующие параметры:

• 
  ровность поверхности;
• 
  прочность и целостность материала усиливаемой конструкции;
• 
  температуру поверхности конструкции;
• 
  отсутствие загрязнений и пыли;
• 
  влажность;
• 
  и другие (полный перечень и допустимые значения контролируемых параметров приводятся в технологических картах на выполнение строительных работ).

Приготовление компонентов.

Углеродные материалы поставляются смотанными и упакованными в полиэтилен. Очень важно не испачкать их в пыли, которой после шлифования бетона будет очень много, иначе углеродное волокно невозможно будет пропитать связующим, т.е. получится производственный брак. Поэтому, заготовительную зону следует застелить плотным полиэтиленом и уже по нему отматывать требуемую длину углеродного материала. Обрезка углеродных лент и сеток может осуществляться канцелярским ножом, или ножницами по металлу, а углеродных ламелей – угол-шлифовальной машинкой с отрезным кругом по металлу.

Адгезивы, как правило, применяются двухкомпонентные – т.е. требуется смешивать два материала в определенной пропорции. Необходимо четко следовать инструкции производителя и при дозировании использовать весы, или мерную посуду. Смешивание составов происходит путем постепенного добавления одного компонента в другой при постоянном перемешивании низко оборотистой дрелью. Ошибки дозирования, или неправильное вмешивание одного компонента в другой, могут привести к закипанию адгезива.

В последние годы, большинство производителей поставляют адгезив в комплектах – т.е. в двух ведрах с уже дозированными объемами компонентов. Таким образом можно просто вмешать содержимое одного ведра в другое (ведро специально поставляется большего объема (полупустым)) и получить готовый адгезивный состав.

Полимерцементные адгезивы (для углеродных сеток) поставляются в мешках и затворяются водой согласно инструкции, как любой ремонтный материал.

Следует помнить, что адгезив имеет ограниченный срок жизни – порядка 30-40 минут и он резко сокращается при повышении температуры выше 20°С, поэтому объем приготовляемого адгезива не должен превышать физических возможностей его выработки.

Монтаж углеволоконных материалов.

В зависимости от вида углеволоконного материала технология его монтажа существенно отличается:

Монтаж углеродных лент может осуществляться по «мокрому», или «сухому» методу. В обоих случаях на основание наносится слой адгезива, но при «мокром» методе углеродная лента сначала пропитывается адгезивом, а потом прикатывается валиком к основанию, а при «сухом» — лента прикатывается к основанию, а потом сверху ее пропитывают слоем адгезива. Пропитка углеродной ленты осуществляется путем нанесения на ее поверхность слоя адгезива и вдавливания его малярным валиком, или шпателем, добиваясь того, что бы верхний слой связующего проник вглубь углеволокна, а нижний слой связующего вышел наружу. Углеродные ленты могут укладываться в несколько слоев, но при наклейке на потолочную поверхность, не рекомендуется за одну смену выполнять более 2-х слоев – материал начинает «сползать» под собственным весом.

Следует помнить, что после полимеризации адгезива, его поверхность будет гладкой и качественно нанести на нее отделку будет невозможно. Поэтому, еще по «свежему» элементу усиления необходимо нанести слой крупного песка.

При монтаже углеродных ламелей адгезив наносится и на конструкцию, и на усиливающий элемент. После этого, ламель прикатывается к основанию малярным валиком, или шпателем.

Монтаж углеродной сетки выполняется на увлажненную поверхность бетона. Сначала наносится первый слой полимерцементного состава. Он может наноситься как ручным, так и механизированным способом – торкретом. По «свежему» слою полимерцемента раскатывается углеродная сетка с небольшим вдавливанием в состав. Удобнее всего это делать шпателем. Затем необходимо выдержать технологическую паузу до начала схватывания состава. Срок схватывания зависит от выбранного состава и температуры окружающей среды, но требуемое состояние – полимерцемент с трудом продавливается пальцем. После этого наносится закрывающий слой полимерцемента.

Защитные покрытия.

Необходимо помнить, что адгезивы на основе эпоксидных смол горючи, а кроме того – подвержены охрупчиванию при воздействии ультрафиолетовых лучей. Поэтому, применяя их необходимо предусматривать огнезащиту элементов усиления на класс огнестойкости не ниже заявленного для усиливаемой конструкции.

Подробнее про огнезащиту композитов покрытием Wallgraf ОКМ-1.

Другие материалы по теме «Усиление углеволокном»:

Усиление конструкций углеволокном в Москве, цены на усиление бетона и несущих конструкций

от 1350 руб/м² Отправить заявку

Усиление конструкций углеволокном – это прогрессивная технология, которая позволяет возвращать конструкциям утраченную несущую способность при помощи армирования специальными усиливающими элементами, изготовленными из композитных материалов.

История применения этого метода в отечественном строительстве достаточно непродолжительна и насчитывает чуть менее двадцати лет. Впервые он был применен всего лишь в 1998 году, однако с тех пор технология серьезно шагнула вперед и, на сегодняшний день, она широко применяется повсеместно. Для того, чтобы усиливать строительные конструкции, используется особо прочное углеволокно. Его наклеивают на элемент, нуждающийся в усилении, тем самым повышая его несущую способность. Для приклеивания используются специальные составы, содержащие эпоксидные смолы и обладающие большим уровнем адгезии, либо минеральные клеи. Углеволокно позволяет усиливать конструкции, при этом не расходуя полезный объем помещения, за счет того, что углеволоконные усиливающие элементы обладают высокими физико-механическими свойствами. Лист, который наклеивается на конструкцию в среднем имеет толщину 1-5 мм, а его небольшой вес позволяет усилить конструкцию без создания дополнительной нагрузки, как это произошло бы в случае использования металлических усиливающих элементов.

Усиление строительных конструкций углеволокном –это один из многих используемых вариантов. Здесь важно помнить, что углеволокно представляет собой лишь материал, а не само изделие, поэтому эффективность принимаемых мер по усилению напрямую зависит не только от свойств самого материала, но и от того, насколько грамотно было проработано расположение армирующих элементов и от, того, какие элементы будут использованы. Их разновидностей много – ленты, ламели, сетки и т.д.

Чаще всего, к усилению углеволокном прибегают на железобетонных конструкциях, что обусловлено невозможностью создания дополнительной незапланированной нагрузки на этот материал. Но также углеволокно активно применяется и когда речь идет о деревянных, железных и кирпичных конструкциях.

Порядок усиления несущих конструкций углеволокном регулируется специальным нормативным документом, который называется «Усиление железобетонных конструкций композитными материалам. Правила проектирования».

Для того, чтобы усиление конструкций было выполнено эффективно, материал должен отвечать определенным требованиям:

• Волокна в структуре материала должны располагаться параллельно
• Чтобы сохранять структуру армирующих элементов, нужно использовать специальную стеклянную сетку

Для того, чтобы материал соответствовал принятым требованиям, он должен изготавливаться в строгом соответствии с производственной технологией, в этом случае, качество материала будет высоким, а комплекс мер по усилению конструкции углеволокном – эффективным.

Правильно изготовленный материал обладает поистине уникальными свойствами. У него совсем небольшой вес, который не создает дополнительной нагрузки на конструкцию по массе, однако, в то же время, даже материал небольшой толщины обладает очень высокой прочностью. Армирующие элементы из углеволокна используются, как при усилении конструкций уже возведенных зданий, так и при строительстве новых.

Преимущества композитных материалов

Усиление несущих конструкций углеволокном – это прогрессивный и современный метод, который обладает целым рядом преимуществ, обусловленных свойствами самого материала:

• Для того, чтобы выполнить работы по усилению, вам не понадобится привлечение специальной техники с большой грузоподъемностью, поскольку материал имеет небольшой вес.
• Технология внешнего армирования железобетонных конструкций с помощью композитных материалов позволяет выполнять эти работы до 10 раз быстрее, чем при использовании других технологий.
• Материал, позволяет добиться четырехкратного увеличения несущей способности конструкции по сравнению с аналогичным показателем при использовании других материалов.
• Нагрузка по массе на конструкцию не становится больше
• Углеволокно не подвержено воздействию коррозийных процессов и негативных факторов внешней среды
• Срок службы материала может составлять более 75 лет
• На сегодняшний день углеволокно – это наименее затратный и наиболее эффективный способ исправления ошибок при проектировании и выполнении предварительных строительных работ

Эффективность данной технологии трудно переоценить. Ее применение помогает избежать серьезных эксплуатационных проблем при повреждении конструкций в результате естественного износа или механических воздействий. Усиление позволит не только минимизировать последствия полученных повреждений, вернув конструкции прежнюю несущую способность, но даже существенно повысить ее. Кроме того, плотный и водонепроницаемый композитный материал защитит бетон от влаги и предотвратит появление коррозии в арматуре.

Этапы работ и виды армирующих элементов

Общий принцип усиления везде одинаков – углеволокно наносится на те участки конструкции, где присутствует наибольшее напряжение. Чаще всего это – центр пролета конструкции по нижней грани. А для решения конкретных задач нужно будет определиться с тем, какой вид армирующих элементов подойдёт лучше всего – ленты, ламели или сетка.

Ленты и ламели

Усиление строительных конструкций лентами и ламелями из углеволокна происходит сходным образом. Для этого применяются одинаковые или схожие адгезивы, а монтаж осуществляется по общим принципам. Именно поэтому их часто используют в совокупности.

Применение углеродной сетки практически в ста процентах случаев исключает возможность использования ленты и ламелей, поскольку ее монтаж сопряжен с выполнением «мокрых» работ.

Как происходит выполнение работ?

Изначально, главное, что необходимо сделать –это определить те самые участки конструкции, которые испытывают наибольшие нагрузки, а, следовательно, нуждаются в усилении. После этого происходит разметка конструкции и начинаются подготовительные работ, в ходе которых, участки, на которые будет наклеиваться композит тщательно очищают от отделки, грязи и т.д. Очистка происходит с применением специального шлифовочного оборудования.

Шлифовка

То, насколько хорошо подготовлена была поверхность бетона к наклеиванию композитного усиления, напрямую влияет на его эффективность, поскольку от этого зависит совместная работа бетона и композита по распределению нагрузки. Шлифовка должна осуществляться с соблюдением технологии. Полностью должно быть исключено попадание влаги на шлифуемую поверхность, а также после шлифовки следует полностью удалить пыль и грязь.

Компоненты

После того, как была подготовлена поверхность усиливаемой бетонной конструкции, настает очередь подготовки армирующих компонентов. Углеволокно поставляется в заводской упаковке в скатанном виде. Для того, чтобы начать работать с материалом, подготовьте для этого специальную зону на строительной площадке, застеленную полиэтиленом. Делается это для того, чтобы исключить попадание бетонной пыли на материал, поскольку это приведет к браку. Нарезать углеродное полотно можно при помощи обычного строительного ножа, ножниц по металлу. Отрезка ламелей может быть осуществлена при помощи угол-шлифовальной машинки.

Для наклейки чаще всего используют двухкомпонентные клеящие составы. Приобрести ингредиенты не составит труда, но следует строго соблюдать инструкции производителя при их смешивании, четко рассчитывать дозировку с помощью весов. Проблемы с этим возникнуть не должно, поскольку многие современные поставщики строительных адгезивов предлагают их уже упакованными в специальные ведра. Добавляйте адгезив постепенно, чтобы предотвратить его закипание в процессе смешивания компонентов.

Монтаж

Монтаж углеродной ленты производится «сухим» или «мокрым» методом. Разница между ними заключается в том, в первом случае ленту сначала прикладывают к основанию, после чего пропитывают адгезивом, а втором случае пропитка происходит сначала. Состав тщательно наносят на поверхность армирующего компонента таким образом, чтобы об проник вглубь материала и вышел наружу со стороны бетонного основания. Ламели монтируются схожим образом, только связующий состав в этом случае наносится и на основание, и на сам элемент. А углеродная сетка всегда монтируется на слегка увлажненную поверхность бетонного основания.

Если вам нужна консультация…

Рассказать в рамках одной статьи все тонкости выполнения работ по усилению конструкций углеволокном не представляется возможным – настолько обширна эта технология. Однако, если на вашем объекте возникла необходимость выполнения эти работ, вы всегда можете обратиться в компанию «ПРАЙМ».

Мы будем рады проконсультировать вас по любым вопросам, а также произвести любые работы по усилению конструкций композитом. У нас имеется обширный опыт работы на объектах любых масштабов и любого профиля!

Усиление бетонных конструкций углеволокном материалы цена

НАЗНАЧЕНИЕ

Усиление бетонных конструкций углеволокном для повышения их несущей способности и эксплуатационных свойств согласно СП 164.1325800.2014.

ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Усиление бетонных конструкций углеволокном – Подготовка основания

Поверхность очищается от веществ (пыль, грязь, масла, жир, битум, краска, ржавчина), снижающих прочность сцепления с основанием. Разрушенные, отслаивающиеся элементы и цементное молочко удаляются механически, песко- или водоструйной обработкой.

Трещины с раскрытием более 0,2 мм ремонтируются методом инъектирования при помощи инъекционных растворов Resmix PU-F, Resmix ZL-F или Resmix IMZ-B. Ремонт трещин с раскрытием менее 0,2 мм и небольших дефектов (поры, каверны, раковины) выполняется ремонтным составом Resmix SAM.

При загибе углехолстов через углы конструкции, на углах выполняется скругление радиусом не менее 20 мм с помощью ремонтного состава Resmix 710.

Параметры основания перед наклеиванием углехолстов:

• влажность ≤ 5%;
• неровности не должны быть более 5 мм на участке 2 м или 1 мм на участке 0,3 м;
• температура поверхности > +12°С;
• прочность на сжатие > 30 МПа;
• прочность на растяжение > 1 МПа.

При наличии отклонений поверхности по плоскостности, производится ее выравнивание ремонтной смесью Resmix 610 или Resmix 710.

Усиление бетонных конструкций углеволокном – Выполнение работ

На основание мелом, маркером или карандашом маркируются линии разметки в соответствии со схемой наклейки армирующих холстов.

На подготовленную поверхность наносится грунтовочный слой Resmix EK толщиной минимум 0,5 мм с помощью валика, кисти или шпателя. Полотна углехолста Resmix CFK-240 или  Resmix CFK-560 укладываются на свежую грунтовку в направлении согласно принятому проектному решению, с нахлестом друг на друга не менее 10 см, и прокатываются гладким валиком вдоль волокон. При параллельной укладке нескольких полотен в одном направлении нахлест не требуется.

На поверхность уложенного углехолста наносится эпоксидный клей Resmix EK, после этого полотно прокатывается гладким валиком вдоль волокон до полного пропитывания клеем.

При нанесении углеродных холстов Resmix CFK-240 или  Resmix CFK-560 в несколько слоев, полотна наносятся на предыдущий слой методом “мокрое по мокрому” (в течение времени работы с эпоксидным клеем – 45 минут) с повторением процедуры прокатывания. Все уложенные углехолсты должны быть полностью пропитаны эпоксидным клеем.

В случае нанесения последующих покрытий, на еще влажный финишный слой эпоксидного клея посыпается кварцевый песок фракцией до 0,63 мм.

УСИЛЕНИЕ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ УГЛЕВОЛОКНОМ – МАТЕРИАЛЫ:

Усиление конструкций углеволокном – цены в Москве – РусКомпозит

Оглавление страницы

1. 1.Когда применяют
2. 2.Преимущества
3. 3.Цены

Физико-механические свойства углеволокна позволяют значительно повысить несущую способность любой конструкции без увеличения веса сооружения и потери полезной площади помещений: толщина усиливающего материала составляет всего 1-5 мм. Зачастую усиление углеволокном используют для железобетонных сооружений, но технология применима и для укрепления построек из дерева, металла или камня.

Наша компания занимается производством и продажей качественного углеволокна. Мы также оказываем услуги по расчету количества необходимых материалов для определенных потребностей заказчика. По вашему запросу, наши менеджеры подберут композиты, оптимально подходящие для конкретного случая. Если вам необходимо усиление конструкций углеволокном, звоните по телефону на сайте и наш технический эксперт проконсультирует вас по всем интересующим вопросам!

Преимущества использования углеволокна

Защита материала от механических повреждений, деформации.

Усиление ж/б конструкций углеволокном не мешает стройке или использованию уже готового здания. Из эксплуатации выводят лишь участок реконструкции.

Не нужно переделывать строительный проект или вносить изменения в первоначальный план сооружения.

Благодаря гибкости материала им можно укреплять конструкции даже сложных архитектурных форм.

Углеродному волокну не грозит коррозия, его можно применять даже в условиях высокой влажности.

Простота работ, экономия. Для монтажа материала не нужно использовать сложную технику или большое количество человеческих ресурсов, кроме того, стоимость самого углеволокна относительно невысокая.

Композиты из углеволокна в 10 раз легче аналогичных материалов из бетона или металла. Это позволяет использовать их там, где увеличение массы конструкции критически опасно.

Усиление бетона углеволокном гарантирует более высокую прочность сооружения, чем усиление металлом. При этом, прочностные характеристики распространяются на растягивание, упругость, изгибание, разрыв и все другие параметры усиления.

Материал невосприимчив к агрессивным веществам: его используют на объектах химической промышленности, производствах газа и нефти.

В зависимости от типа сооружения и материала несущих элементов, наши специалисты подберут для вас подходящие материалы в нужном количестве. Кроме того, мы предлагаем своим клиентам выгодную цену на усиление железобетонных конструкций углеволокном.

Наши квалифицированные и опытные инженеры ответят на все ваши вопросы и предоставят рекомендации по проекту. Для этого звоните по номеру: +7 499 348 82 52

Сколько стоит обследование, проектирование и усиление углеродным волокном

Усиление углеволокном конструкций зданий: цена в Москве

Наша компания выполняет усиление строительных конструкций, промышленных, коммерческих комплексов и сооружений углеродным волокном. Это современный композитный материал на основе карбона. Выпускается он в виде холста, ленты, сетки; подходит для укрепления внутренних или внешних элементов здания: плит, несущих колонн, арок. Компания сертифицирована, имеет необходимые допуски. Выезд на объект — по Москве и Московской области. Стоимость армирования композитной тканью — в прайс-листе на сайте.

Когда необходимо укрепление углеродным холстом

Мы проводим усиление ж/б конструкций углеволокном с применением неразрушающих технологий. Подрядчик выполняет работы по армированию:

• В ходе реконструкции, перепланировки, генерального ремонта. Компания выявляет слабые участки, для укрепления использует листы углеродного волокна соответствующей геометрии.
• После долгой эксплуатации здания. При использовании торгового или производственного комплекса, жилого здания неизбежно снижаются прочностные характеристики бетона. Армирование композитным холстом помогает предотвратить разрушение сооружений.
• При выявлении ошибок проектирования или строительства. Неправильно проведённый прочностной расчёт приводит к быстрому падению характеристик бетона. Метод армирования углеродной тканью позволяет исправить допущенные строителями недочёты, локально увеличить прочность конструкций.
• После аварий, пожаров, сильных повреждений здания. Усиление конструкций углеволокном поможет предотвратить окончательное разрушение, быстрее восстановить работоспособность объекта.

Получите оценку объекта и расчет коммерческого предложения

Современная технология против устаревших методов усиления

Углеродный холст — высокопрочный, нетоксичный, эластичный полимерный материал. Армирование, проведённое углехолстом, способно заменить традиционные способы укрепления в строительстве:

• Торкретирование. На поверхность повреждённой колонны, стены или плиты наносится новый слой бетона, что приводит к изменению массогабаритов элемента.
• Инъектирование. Внутрь плиты, перекрытия, фундамента под давлением вводится быстросхватывающийся ремонтный раствор. Такой метод также связан с утяжелением усиливаемых зданий.
• Внешнее армирование, установка дополнительных поддерживающих элементов. Отнимают жизненное пространство, трудны в исполнении, часто требуют предварительного разрушения старых элементов.

Усиление железобетонных конструкций композитным волокном, выполняемое нашей компанией, лишено перечисленных недостатков. Цена материала позволяет заменить углехолстом любой из этих способов — и завершить работу значительно быстрее.

Преимущества армирования углеволокном

Полимерный высокомолекулярный материал, укрепление которым мы предлагаем, имеет принципиальные преимущества:

• Малый вес. Карбоновое волокно тонко, легко, практически не изменяет массогабариты укрепляемого элемента.
• Гибкость. Материал легко гнётся, после высыхания сохраняет пластичность. Может использоваться на поверхностях сложной геометрии.
• Химическая инертность. Усиление углеволокном можно применять в агрессивных средах, в условиях обильных осадков. Материал не ржавеет, не разъедается кислотными или щелочными соединениями.
• Простота крепления. Чтобы выполнить армирование карбоновой тканью, не придётся останавливать производство, выводить людей из всего здания. Укрепление проводится быстро, может быть выполнено одним-двумя работниками.
• Огромный запас прочности. Композитная ткань показывает лучшие характеристики на скручивание, растяжение, изгиб, разрыв, чем сталь.
• Доступность. Стоимость углеволокна даёт возможность полностью заменить им устаревшие методы армирования.

Цены на

усиление углеволокном

Усиление углеволокном конструкций — усиление углепластиком в Москве

Усиление конструкций внешней системой армирования (композитами)

Область применения:

• для усиления/ремонта ж/б объектов, несущих конструкций, перекрытий;
• при повышении/перераспределении нагрузок на конструкции;
• для повышения сейсмостойкости.

Плюсы

• Усиление сложных поверхностей
• Укрепление без увеличения веса элемента Простота технологии
• Малая зона работ

Минусы

• Высокая стоимость материалов
• Аккуратность при работе с материалами Высокая горючесть композитов

Этапы работ:

1. Подготовительный этап.

• Усиливаемую поверхность очищают от штукатурки, шпаклевки, краски и других отделочных материалов, а также грязи, масел, загрязнений и др. веществ.
• Производят ремонт поверхности ремонтным составом – зачеканка крупных впадин и выступов.
• Обеспыливают поверхность.

2. Усиление конструкции.

• Раскраивают углехолсты согласно проекту/РД.
• Размечают зону наклейки холстов на поверхности усиливаемой поверхности согласно проекту/РД.
• Эпоксидный клеевой состав наносят на раскроенный углехолст с одной/с двух сторон согласно проекту/РД при помощи валика.
• Приклеивают углепластиковый к поверхности конструкции, разглаживают шпателем или валиками с целью равномерного прилегания углехолста к поверхности и вытеснения пузырьков воздуха.
• Поверх приклеенного холста наносят запечатывающий слой.

3. Наносят/монтируют огнезащитное покрытие.

Укреплению композитами подлежат:

• перекрытие;
• плита;
• ригель;
• балка;
• стена;
• отверстие;
• проем.

Укрепление композитными материалами

Появление трещин и дефектов неизбежно при эксплуатации строительных объектов. Усиление конструкции осуществляется после выполнения проверочных расчетов и технического обследования. Чтобы укрепить элемент, на котором появились дефекты, используют материалы на основе углеродных волокон. Технология не нуждается в применении спецтехники, оборудования или проведении огневых работ. Способ сокращает стоимость и срок выполнения поставленной задачи.

Укрепляют дефектные элементы если:

• арматура повреждена коррозией или произошел ее обрыв;
• снижена прочность конструкции;
• нарушена анкеровка или сцепление объекта и армирующего каркаса;
• трещины раскрываются.

Композитными материалами усиливают бетонные, каменные, металлические и железобетонные объекты.

Суть метода состоит в наклеивании на поврежденный элемент прочной углеткани. Материал перенимает на себя часть нагрузки, повышая несущую способность конструкции. Углеродное волокно скрепляется с поверхностью при помощи адгезивов, которыми выступают составы на основе минерального вяжущего компонента либо эпоксидных смол.

Физико-механические свойства углеродистой ткани повышают несущую способность усиливаемой конструкции без увеличения веса и потери полезного объема. Толщина укрепляющего слоя не превышает 5 мм.

Усиление углепластиком

Углеродная лента на основе карбоновых волокон по своим свойствам схожа с углеродной тканью. При производстве композитов используются углеводородные нити. Ламели обладают высокими прочностными характеристиками, устойчивы к растягиванию. Углепластик не увеличивает веса усиливаемого элемента. Стоимость карбона дороже, что сказывается на цене работы.

Заказать услугу можно по телефону или на сайте. Сотрудники компании прибудут по указанному адресу без опозданий, выполнят необходимые расчеты и проконсультируют по интересующим вопросам.

Страница не найдена для application_of_cfrp_in_concrete_structures

Имя пользователя*

Эл. адрес*

Пароль*

Подтвердите Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна

Выберите страну … Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территория нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияоЛихтенштейнЛихтенштейнЛитва ЮжныйAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Страница не найдена для 1_cfrp_strips

Имя пользователя*

Эл. адрес*

Пароль*

Подтвердите Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна

Выберите страну … Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территория нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияоЛихтенштейнЛихтенштейнЛитва ЮжныйAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Страница не найдена для 2_cfrp_wraps

Имя пользователя*

Эл. адрес*

Пароль*

Подтвердите Пароль*

Имя*

Фамилия*

Страна

Выберите страну … Аландские острова IslandsAfghanistanAlbaniaAlgeriaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelauBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Санкт-Эстатиус и SabaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийского океана TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral африканского RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Килинг) IslandsColombiaComorosCongo (Браззавиль) Конго (Киншаса) Кук IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraÇaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный Территория нг КонгВенгрияИсландияИндияИндонезияИранИракОстров МэнИзраильИталия Кот-д’ИвуарЯмайкаЯпонияДжерсиИорданияКазахстанКенияКирибатиКувейтКиргизияЛаосЛатвияЛебанЛезотоЛиберияЛибияоЛихтенштейнЛихтенштейнЛитва ЮжныйAR, ChinaMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNetherlands AntillesNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorwayOmanPakistanPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalQatarRepublic из IrelandReunionRomaniaRussiaRwandaSão Tomé и PríncipeSaint BarthélemySaint HelenaSaint Китса и NevisSaint LuciaSaint Мартин (Голландская часть) Сен-Мартен (французская часть) Сен-Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSan MarinoSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузия / Sandwich ОстроваЮжная КореяЮжный СуданИспанияШри-ЛанкаСуданСуринамШпицберген и Ян-МайенСвазилендШвецияШвейцарияСирияТайваньТаджикистанТанзанияТаиландТимор-ЛештиТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурция ТуркменистанТуркс и Острова КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобритания (Великобритания) США (США) УругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамУоллис и ФутунаЗападная СахараЗападное СамоаЙеменЗамбияЗимбабве

Captcha *

Регистрируясь, вы соглашаетесь с Условиями использования и Политикой конфиденциальности.*

Первое в мире бетонное здание, армированное углеродным волокном

Фото Кредит: Производство композитов

Композиты из армированного волокном полимера (FRP)

используются во многих секторах, включая строительство и инфраструктуру.

Вы можете найти их в гидравлических мостах и ​​конструкционных опорах. Их даже используют как навесы для многоэтажных домов.

Однако самое последнее новаторское применение композитных материалов FRP можно увидеть в кампусе Технического университета в Дрездене, Германия.

Известное как Carbonhaus, это бетонное здание претендует на звание первого в мире здания, армированного углеродным волокном.

Карбонхаус

При финансовой поддержке Федерального министерства образования и исследований Германии создание Carbonhaus обошлось примерно в 5 миллионов евро (5,63 миллиона долларов).

Это двухэтажное здание построено из бетона, армированного углеродным волокном, его площадь составляет 2200 кв. Футов. Еще более уникальным его делает то, что бетон длиной 24 метра является практически бесшовным.

Конструкция стала возможной благодаря форме сборного короба и легкой, гибкой крыше с двойным изгибом «изгиб». Внутри новое здание предлагает лабораторию, класс и кухню.

Идея заключалась в том, чтобы избежать тяжелых материалов и найти что-то, что выдержит испытание временем. Здесь в игру вступают композиты FRP. Полиакрилонитрил на нефтяной основе (PAN) использовался в процессе пултрузии для создания материала из углеродного волокна, который обладал бы такой же прочностью на растяжение, что и сталь, но при небольшом весе.

Поскольку большая часть бетона, используемого в зданиях, предназначена только для защиты стальной арматуры от коррозии, инженеры хотели создать материал, который работал бы в тандеме с бетоном.

Они также хотели доказать, насколько устойчив этот метод строительства, используя меньшее количество бетона для создания прочного, структурно прочного здания. В качестве дополнительного бонуса композитные материалы FRP также могут помочь снизить выбросы парниковых газов до 70%.

Хотя некоторые могут предположить, что композиты FRP слишком дороги для использования в различных строительных проектах, результаты в Carbonhaus были прямо противоположными.

Фактически, цена на бетон, армированный углеродным волокном, составляет приблизительно от 13 до 15 долларов за кг, что примерно соответствует цене на стальную арматуру. Эти производственные затраты включают производство, транспортировку, рабочую силу и оборудование.

Медленная эволюция

Нет другой отрасли, которая застряла бы сильнее, чем строительная.

Несмотря на то, что преимущества композитов из стеклопластика очевидны и значительно перевешивают любые преимущества традиционных материалов, таких как сталь, алюминий и дерево, строительная промышленность движется ледяными темпами, когда дело доходит до внедрения новых материалов.

Это в основном из-за строительных норм и правил, которые в настоящее время высечены из камня.

Чтобы вызвать волну изменений с более экологичными и легкими композитными материалами из стеклопластика, эти существующие правила необходимо будет полностью пересмотреть.

Эксперты Барзин Мобашер, профессор Школы устойчивого развития Университета штата Аризона, и Манфред Курбах, директор Института бетонного строительства Технического университета Германии, возлагают большие надежды на использование композитов из стеклопластика в строительной отрасли. .

Тем не менее, они оба согласны с тем, что переходу потребуется некоторое время, чтобы набрать обороты, особенно в Соединенных Штатах.

На данный момент композиты FRP в США в основном используются для быстрого и эффективного ремонта поврежденной инфраструктуры.

Бетон, армированный углеродным волокном

Хотя мы вкратце коснулись этого, бетон, армированный углеродным волокном, чем-то похож на матрицу. Этот композитный продукт FRP содержит углеродное волокно для обеспечения жесткости и прочности, а также полимеры, удерживающие эти волокна вместе.

Этот тип состава используется для увеличения срока службы материала и уменьшения потребности в чрезмерном количестве бетона.

Изображение предоставлено: bcdnetwork.com

В случае Carbonhaus полиакрилонитрил на нефтяной основе был создан из органического полимера, известного как лигнин. Этот полимер получают из отходов производства бумаги.

Также стоит отметить, что Технический университет в Мюнхене, Германия, также экспериментировал с композитами из углеродного волокна, полученными из масла водорослей.

Создание кривых

Конструкция скрученной крыши Carbonhaus — еще один пример того, насколько гибкими и податливыми являются композитные материалы из стеклопластика. Базовая коробчатая форма зданий ушла в прошлое.

Теперь инженеры и архитекторы могут создавать потрясающие изогнутые архитектурные произведения, которые вызовут трепет у зрителей. Это может быть достигнуто с помощью композитов FRP.

Одно из значительных зданий, которое служит ярким примером этой свободы дизайна, — это кампус Вулфа, ранее известный как Apple Campus 3.Это уникальное здание с самой большой в мире крышей из углеродного волокна расположено в Купертино, штат Калифорния.

Еще более впечатляющим является то, что эта крыша имеет плавающий вид, что делает ее похожей на фильм из фантастического фильма.

Изогнутые композиты FRP также можно увидеть в автомобильной промышленности с созданием первого изогнутого бампера из углеродного волокна. Этот аэродинамический элемент, установленный на новом Chevrolet Corvette Stingray, был создан с использованием углеродного волокна и уретанакрилатной смолы.

Будущее композитов из стеклопластика

Теперь, когда мы видим все больше применений композитов FRP во многих отраслях промышленности, многие люди с нетерпением ждут будущего.

По мере того, как правила со временем развиваются, а пултрузионные продукты становятся более экологичными и доступными, наши специалисты в Tencom не сомневаются в том, что использование композитных материалов FRP будет расти. Возможно, в будущем мы даже увидим, что эти материалы будут использоваться в жилых домах.

Со временем композиты из стеклопластика могут найти применение в строительстве домов в городах, которые более подвержены стихийным бедствиям, таким как ураганы.

Благодаря устойчивости к влаге, ржавчине, коррозии, нагреву, ударам и другим природным элементам композитные материалы из стеклопластика просто подходят для строительства более безопасных и долговечных сообществ в зонах повышенного риска.

Свяжитесь с нами

Если вы хотите узнать больше о пултрузионных продуктах, свяжитесь с нами. Свяжитесь с нашей командой специалистов сегодня. Мы можем помочь вам создать индивидуальные детали из композитного материала FRP для вашего следующего проекта.

Вы можете выбрать именно тот тип изделий, который вам нужен, и даже добавить пигменты в смесь смол для окраски или узоров.

Carbonhaus — первое в мире здание из бетона, армированного углеродным волокном

Двухэтажное здание на территории кампуса Технического университета в Дрездене, Германия, является первым в мире зданием из бетона, армированного углеродным волокном.

Первое в мире здание из бетона, армированного углеродным волокном, известное как Carbonhaus, является результатом совместных усилий инженеров, дизайнеров и исследователей, которые на протяжении многих лет выступают за использование современных материалов вместо традиционных бетона и стали в строительстве.Проект стоимостью 5 миллионов евро финансируется Федеральным министерством образования и науки Германии.

Здание площадью 2200 кв. Футов состоит из сборного короба и крыши с двойным изгибом, что стало возможным благодаря использованию легких и гибких композитных материалов. Углеродное волокно, используемое в проекте, производится из полиакрилонитрила на нефтяной основе (ПАН) и обеспечивает прочность стали на растяжение на четверть веса.

По словам Барзина Мобашера, профессора Школы устойчивого проектирования и искусственной среды Университета штата Аризона с почти 30-летним опытом работы в этой области, по крайней мере, половина бетона в типичных компонентах здания используется для защиты стали. армирование от коррозии.Он также объясняет, что, поскольку сталь и бетон «работают в тандеме, но не вместе», полученный компонент по-прежнему подвержен растрескиванию и эрозии.

Манфред Курбах, директор Института бетонного строительства при Техническом университете Дрездена, еще один ветеран отрасли и сторонник использования передовых материалов в строительстве, заявил, что композитные компоненты более долговечны и лучше для окружающей среды, экономя до 70% Выбросы парниковых газов.

г.Курбах добавил, что стоимость бетона, армированного углеродным волокном, сравнима со стоимостью стали, если учесть рабочую силу, оборудование, производство и транспортировку, причем стоимость производства обоих составляет 13-15 долларов за килограмм.

Строительная промышленность не спешила применять более легкие арматурные материалы из-за нормативных требований и из-за истории использования стали и бетона. И г-н Мобашер, и г-н Курбах по-прежнему надеются, что материалы, армированные углеродным волокном, могут быть приняты для более широкого использования в будущем.Г-н Мобашер отметил, что он проявил некоторый интерес к использованию материалов, армированных углеродным волокном, для быстрого ремонта поврежденной инфраструктуры в США, и г-н Курбах добавил, что это может занять 20 лет и потребует изменений в правилах, но компании в Китае и Израиль уже проявляют интерес.

Характеристики сцепления армированного углеродным волокном полимерного стержня с двойной функцией армирования и катодной защиты для железобетонных конструкций

Двойная функция армированного углеродным волокном полимерного стержня (CFRP), работающего как арматура и катодная защита наложенным током (ICCP) анод для железобетонных конструкций был предложен и исследован в данной статье.Испытания ICCP с различной плотностью тока и продолжительностью поляризации сначала проводились для бетона с высоким содержанием хлоридов. После применения ICCP были проведены тесты на вытягивание для изучения поведения связки стержней из углепластика. Результаты экспериментов показали эффективность системы ICCP нового типа с стержнем из углепластика в качестве анода для защиты от коррозии. Система ICCP непрерывно подавала электроны на стальной стержень и снижала потенциал стального стержня до области невосприимчивости.Под анодной поляризацией с большой плотностью тока 100 мА / м ² поверхность раздела углепластик-бетон проявляла подкисление, и химическая адгезия на границе раздела значительно снизилась. Однако для случаев в эксперименте приложение ICCP оказало незначительное влияние на предел прочности сцепления.

1. Введение

Долговечность железобетонных (ЖБИ) конструкций (рис. 1 (а)) может значительно ухудшиться из-за воздействия коррозии арматуры [1–3].Чтобы преодолеть проблему коррозии, в последние десятилетия были проведены исследования по включению коррозионно-стойких материалов, таких как армированный волокном полимер (FRP), в бетонные конструкции [4, 5]. Замена традиционных стальных стержней на стержни из стеклопластика может эффективно замедлить коррозию и повысить долговечность бетонных конструкций [6, 7]. Однако из-за низкого модуля упругости и хрупкости некоторых материалов из стеклопластика в конструкциях из FRP-бетона (FRPRC) существуют проблемы (рис. 1 (b)), такие как высокая деформируемость, отсутствие пластичности и большая ширина трещин. [8–11].Таким образом, при проектировании компонентов FRPRC, как правило, преобладают требования к предельному состоянию эксплуатационной пригодности, такие как ширина трещины и пределы деформации. Более того, характеристики связи между стержнями из стеклопластика и матрицей становятся решающими, поскольку они значительно влияют на ширину трещины и расстояние между компонентами из стеклопластика [12, 13]. Характеристики бетонных конструкций можно значительно улучшить, используя комбинацию FRP и стальной арматуры [14–18]. В балке из гибридного FRP-стали, армированного сталью (гибрид FRPRC) (рис. 1 (c)), коррозионно-стойкие стержни из FRP обычно размещаются в нижнем слое зоны растяжения, а коррозионно-стойкие стальные стержни размещаются в верхнем слое зоны растяжения вдали от агрессивных агентов окружающей среды, в основном хлорид-иона.За счет оптимизации конструкции гибридные железобетонные конструкции могут отличаться большой жесткостью, высокой пластичностью и предельной несущей способностью, а также хорошей коррозионной стойкостью и долговечностью.

Кроме того, коррозию стали в железобетонных конструкциях можно предотвратить с помощью электрохимических технологий. Метод катодной защиты наложенным током (ICCP), как показано на рисунке 2, широко признан в качестве эффективного метода предотвращения коррозии стальной арматуры [19, 20]. Путем подачи тока на стальной стержень с внешним источником питания, стальной стержень становится катодом, и его потенциал снижается, чтобы подавить миграцию электронов, вызванную коррозией.Отказ системы ICCP в основном происходит из-за износа материала анода или границы раздела между анодом и бетоном [21, 22]. Поэтому интенсивные исследования были сосредоточены на разработке анода с лучшими эксплуатационными характеристиками, такими как меньший дефицит связи и подкисление. Недавние исследования показывают, что углепластик является многообещающим анодным материалом из-за его хорошей проводимости и электрохимической стабильности. Ли-Орантес и др. [23] провели экспериментальное исследование системы катодной защиты из железобетона с анодами из углепластика, и не наблюдали явной деградации углеродных композитов и проводящих смол.Испытания ICCP RC-балок, проведенные Gadve et al. [24] продемонстрировали, что использование стеклопластиковых соединений в качестве анода эффективно замедляет коррозию стали, а потери связи между сталью и бетоном можно избежать, выбрав соответствующую плотность тока защиты. Более того, учитывая его превосходные механические свойства, FRP может применяться к железобетонным конструкциям с двойной функцией защиты от коррозии и структурного упрочнения, и в этом случае разрушение связи между FRP и бетоном во время процесса ICCP играет решающую роль в структурных характеристиках.Lambert et al. [25] использовали ткань из углепластика как для упрочнения предварительно коррозионно-железобетонных балок, так и для двойной функциональной способности анода ICCP. Испытания на изгиб после периода эксплуатации ICCP показали, что отслаивание FRP вызвало снижение предельной прочности RC-балок с двойными анодами CFRP на 13,5% по сравнению с соответствующими балками только с усилением CFRP. Ван Нгуен и др. [26] исследовали двойную функцию стержня из углепластика, работающего как укрепляющее устройство, устанавливаемое на поверхности (NSM), и анод ICCP, и в этой системе связь между анодом стержня из углепластика и поверхностью бетона была улучшена за счет использования комбинации геополимера и эпоксидная смола.Экспериментальные результаты показали, что высокая плотность тока не оказывает значительного влияния на соединение стержня из углепластика.

Метод ICCP может быть применен к гибридным структурам FRPRC с использованием стержней из углепластика (CB), встроенных в структуры в качестве анода. Полученная конструкция (рис. 1 (d)), как ожидается, будет иметь отличные механические характеристики, а также коррозионную стойкость, что особенно подходит для богатых хлоридом сред, таких как прибрежные и морские районы. Чтобы оценить осуществимость метода ICCP-CB, в этой статье были исследованы электрохимические свойства и характеристики сцепления стержневого анода из углепластика с использованием смоделированной системы ICCP.В смоделированной системе ICCP плотность и продолжительность тока варьировались для определения соответствующих параметров защиты. После этого на образцах были проведены испытания на вытягивание для изучения поведения кратковременной связи между стержнем из углепластика и бетоном в анодной области после сильноточной катодной защиты.

2. Экспериментальная программа

2.1. Свойства материала

Прутки из углепластика и стальные стержни, использованные в эксперименте, имеют диаметр 12 мм, а их механические свойства показаны в таблице 1.Ребристый стержень из углепластика изображен на рисунке 3. Для обеспечения лучшей проводимости стержни из углепластика были отполированы для удаления поверхностной смолы перед электрохимическим испытанием. Чтобы смоделировать среду, богатую хлоридом, для смешивания бетона использовались морской песок (содержание Cl ^— : 0,05%) и морская вода (содержание Cl ^— : 2,00 × 10 ⁴ мг / л). Природный морской песок и морская вода были получены из прибрежной зоны пристани Фуйонг, Шэньчжэнь, Китай. Подробный химический состав природной морской воды приведен в таблице 2.Для цемента использовался обычный портландцемент (P.O 42,5 R), а для крупного заполнителя — гравий диаметром от 12 до 20 мм. Пропорция бетона по весу составляла 1: 0,49: 1,58: 2,81 (цемент: вода: песок: гравий). Прочность бетона на сжатие через 28 дней и до испытаний на растяжение составила 42,4 МПа и 54,2 МПа соответственно, которые были определены на кубических образцах с длиной стороны 100 мм.

2.2. Дизайн образца

Всего для теста ICCP и теста на извлечение было подготовлено 15 образцов, которые были разделены на пять групп в соответствии с различными экспериментальными переменными, и в каждой группе было по три идентичных образца.Форма образца показана на рисунке 4. Образцы были разработаны в соответствии с китайским стандартом GB 50152-92 [27], и размеры образцов были немного скорректированы, чтобы соответствовать существующим формам в лаборатории. Бетонная матрица каждого образца имела форму куба длиной 100 мм. Брусок из углепластика длиной 450 мм был уложен через осевую линию образца. Штанга из углепластика была выдвинута от левой поверхности образца на 300 мм, чтобы облегчить приложение нагрузки и установку экстензометров при испытании на вытягивание.Между тем, стержень из углепластика диаметром 50 мм был выдвинут за правую поверхность цилиндра для соединения анода при испытании ICCP и установки экстензометров при испытании на вытягивание. В 100-миллиметровом среднем сечении площадь склеивания была спроектирована как 48 мм, а левая 52-миллиметровая часть была настроена так, чтобы не связывать участки, где для отделения бетона от стержня из углепластика использовалась тефлоновая лента. Зона отсутствия сцепления была спроектирована в первую очередь, чтобы избежать локального разрушения концов в результате концентрации напряжений. Стальной стержень длиной 98 мм был расположен прямо над стержнем из углепластика с расстоянием между центрами 25 мм.Стальной стержень был залит в бетон длиной 48 мм, а удлиненная секция 50 мм предназначалась для подключения катода в системе ICCP.

Экспериментальные переменные в тесте ICCP включают плотность тока и продолжительность поляризации. Согласно NACE SP0290-2007 [28], плотность тока 5, 20, 50 и 100 мА / м ² применялась к образцам в 4 группах, соответственно, в то время как другая группа была установлена ​​в качестве контрольной группы и не использовалась. пройти тест ICCP.В каждой группе по два образца испытывали на продолжительность поляризации 4 месяца, а другой — на продолжительность поляризации 6 месяцев. Подробные экспериментальные параметры образцов приведены в таблице 3. Идентификация образца определяется как продолжительность поляризации по плотности I-тока. Например, образец с названием I-5-4M означает, что плотность тока и продолжительность поляризации в тесте ICCP составляют 5 мА / м ² и 4 месяца соответственно. Кроме того, «R» обозначает реплики образцов, а «RF» обозначает образцы из контрольной группы.

.3. Тест ICCP

Тесты ICCP начались после того, как образцы были выдержаны в лабораторных условиях в течение 60 дней. Перед применением ICCP и стальной стержень, и стержень из углепластика, выступающие за пределы бетонного куба, были отполированы, чтобы обеспечить хорошую проводимость на соединении катода и анода. Схематический вид и реальное изображение испытательной системы ICCP показаны на рисунке 5. Во время испытания ICCP потенциал стального стержня измерялся электродами сравнения Ag / AgCl и цифровым вольтметром (DVM).Были зарегистрированы три вида потенциала: потенциал включения, мгновенный потенциал и потенциал деполяризации, измеренный через 4 часа после приостановки системы катодной защиты. Согласно стандарту ASTM C876, соотношение между потенциалом коррозии арматуры и вероятностью коррозии следующее: для потенциалов (эталонный электрод: Ag / AgCl), превышающих -119 мВ, вероятность отсутствия коррозии стали больше, чем 90%; Для потенциалов (эталонный электрод: Ag / AgCl) меньше -269 мВ вероятность возникновения коррозии стали больше 90%; для потенциалов, попадающих в эти пределы, коррозионная активность арматурной стали является неопределенной.Более того, после того, как система ICCP прослужит в течение 120 дней, было измерено сопротивление линейной поляризации стального стержня и соответствующая плотность тока коррозии была получена с помощью соотношения Штерна-Гири [29] для оценки коррозионного состояния стального стержня.

2.4. Испытание на одноосное вырывание

После операции ICCP на образцах были проведены испытания на вытягивание для изучения характеристик сцепления стержней из углепластика после гальваностатической анодной поляризации. Учитывая низкую прочность на сдвиг стержней из углепластика, алюминиевая втулка длиной 80 мм была приклеена за пределами нагружающего конца стержня, чтобы предотвратить ее повреждение зажимным патроном испытательной машины, как показано на рисунке 6.

Схема испытаний на вытяжку показана на рисунке 7. Схема испытаний на вытягивание соответствует китайскому стандарту GB 50152-92 [27]. Испытания проводились на сервогидравлической испытательной машине мощностью 300 кН. Экстензометры были установлены на загрузочном конце и свободном конце образца для измерения выскальзования, а датчик нагрузки, прикрепленный в нижней части противодействующей рамы, регистрировал вытягивающее усилие. Образцы испытывали в режиме управления перемещением со скоростью нагружения 0.05 мм / мин. Для сбора тестовых данных использовалась система сбора данных с частотой дискретизации 5 Гц. Среднее напряжение связи τ определяется как где F — приложенная нагрузка, а d и l _b — диаметр арматурного стержня и длина связки, соответственно.

Кроме того, после испытания на вырывание раствор фенолфталеина был распылен на склеенную область разделенной бетонной матрицы для исследования условий подкисления границы раздела стержень из углепластика и бетона.

3. Результаты тестирования и обсуждение

3.1. Тест ICCP

Во время теста ICCP отслеживали потенциал деполяризации стального стержня, так как образцы отверждались в течение 28 дней до начала теста на вытягивание. Измеренный потенциал, как показано на рисунке 8, можно использовать в качестве показателя для мониторинга коррозии арматуры. На основании критерия оценки, описанного в разделе 2.3, на стадии естественной коррозии между 28 и 70 днями отверждения потенциалы коррозии всех образцов составляли от -269 мВ до -119 мВ, что указывает на неопределенную вероятность коррозии стали.После начала испытания ICCP все образцы с применением ICCP имели потенциалы коррозии более положительные, чем -119 мВ, что указывает на появление пассивации стали и вероятность коррозии менее 10%. Однако для образцов из контрольной группы без применения ICCP потенциалы коррозии продолжали снижаться и были ниже -269 мВ после 98 дней отверждения, что означает, что вероятность коррозии превышает 90%. Результаты мониторинга показали эффективность метода ICCP: процесс коррозии арматурной стали с защитой ICCP был замедлен, в то время как коррозия стали продолжала развиваться для образцов без защиты ICCP.Исторические данные о включенном потенциале образцов во время теста ICCP показаны на Рисунке 9. После применения ICCP, открытые потенциалы при различных плотностях тока стабилизировались в определенном диапазоне, и кривые слегка падали с увеличением времени. По мере увеличения плотности тока открытый потенциал становился все более отрицательным.

Измеренное сопротивление линейной поляризации и соответствующая плотность тока коррозии стального стержня за 120 дней применения ICCP приведены в таблице 4.Результаты измерений поляризационного сопротивления показывают, что образцы без защиты ICCP находились на стадии коррозии с высокой вероятностью, в то время как образцы с защитой ICCP находились на стадии коррозии с низкой вероятностью. Результаты измерения сопротивления линейной поляризации дополнительно демонстрируют осуществимость и эффективность системы защиты ICCP с стержнем из углепластика в качестве анода.

3.2. Испытание на вытягивание

3.2.1. Тип разрушения

Общий вид разрушения всех образцов заключался в разделении разрушения, как показано на рисунке 10. Во время процесса вытягивания радикальные трещины сначала появлялись на свободном конце образца, а затем распространялись к боковым поверхностям, в конечном итоге раскалывая бетон. матрица на две или три части.Вмятины, вызванные ребрами стержня из углепластика, четко наблюдались на бетонной матрице. Возникновение разрушения при раскалывании вызвано большой высотой ребра стержня из углепластика и относительно небольшой толщиной бетонного покрытия. Во время процесса вытягивания наклонные ребра стержня из углепластика создавали высокое радикальное растягивающее напряжение на бетонной матрице, которое превышало предел прочности бетона на растяжение, что приводило к радикальным трещинам и, в конечном итоге, к расколу матрицы.

Виды локального разрушения границы раздела стержень-бетон из углепластика показаны на рисунках 11 и 12.Для образцов с различной плотностью тока ICCP, различные образцы отказов наблюдались на границе стержня углепластика и бетона. Для образцов I-0-RF углубления на ребрах имели близкий цвет с окружающим бетоном, а текстуры, созданные поверхностью стержня из углепластика, четко наблюдались на границе раздела бетона. Желтая смола, приставшая к поверхности стержня из углепластика, может наблюдаться в некоторых углублениях, что совпадает с местным характером разрушения стержня из углепластика: ребра стержня из углепластика, очевидно, были поцарапаны бетонной матрицей.Образцы I-5-4M имели аналогичную картину местного разрушения с образцами I-0-RF, за исключением того, что поверхность стержня из углепластика подвергалась более сильному соскабливанию. На образцах И-20-4М цвет выступов на бетоне изменился на коричневый. Образцы из групп I-50-4M и I-100-4M имели более глубокий цвет выемки ребер, и на поверхности бруска углепластика наблюдались вещества со светло-желтым цветом, что должно быть химическими реакциями смол в бруске углепластика. при гальваностатической анодной поляризации.Волокна углепластика на поверхности арматурного стержня в некоторой степени отслаивались и прилипали к углублениям на ребрах бетонной матрицы. Как правило, с увеличением плотности тока ICCP химическая реакция ускоряется, и разрушение границы раздела углепластик-бетон, вызванное анодной поляризацией, становится более выраженным. На основании экспериментальных наблюдений можно сделать вывод, что применение ICCP с плотностью тока 5 мА / м ² не вызывало заметных изменений на границе раздела углепластиковый стержень-бетон, а при 20 мА / м ² имело мало влияние на интерфейс.Однако приложения ICCP с плотностью тока 50 мА / м ² и 100 мА / м ² значительно ухудшили границу раздела углепластиковый стержень-бетон.

3.2.2. Обнаружение подкисления границы раздела углепластиковый стержень-бетон

На рис. 13 показаны реальные изображения склеенных участков до и после распыления раствора фенолфталеина. Для образцов с плотностями тока ICCP 0 и 5 мА / м ² склеенная область выглядела красным цветом, что указывает на отсутствие подкисления на границе раздела углепластик-бетон.Для образцов с плотностью тока ICCP 20, 50 и 100 мА / м ² углубленные области углублений арматурных стержней выглядели красным, в то время как цвет не изменился в выступах углублений на стержнях, что указывает на то, что граница раздела в этом районе был закислен. Подкисление поверхности раздела в основном происходит из-за реакций выделения кислорода и хлора под действием электрического поля, как показано в уравнениях (2) и (3). Образовавшийся Cl ₂ далее реагирует с H ₂ O с образованием HClO и HCl, как показано в уравнении (4).Ионы водорода, образующиеся в результате этих реакций, растворяются в жидкости пор на границе раздела, что приводит к подкислению границы раздела:

3.2.3. Кривые сцепления-проскальзывания

Измеренные кривые сцепления-проскальзывания показаны на рисунке 14. Характерные значения кривых сцепления-проскальзывания приведены в таблице 5, где τ _max обозначает максимальное напряжение сцепления, а s _fmax обозначает проскальзывание на свободном конце, соответствующее τ _max .Таблица 5 показывает, что существует очевидный разброс результатов испытаний образцов в одной группе, который в основном вызван отклонением прочности бетона на растяжение. Следовательно, среднее значение τ _max принято в качестве показателя для оценки влияния параметров теста ICCP на характеристики сцепления. Из таблицы 5 видно, что увеличение плотности тока ICCP приводит к небольшому уменьшению среднего значения τ _max , в то время как длительность поляризации не показала очевидного влияния в среднем τ _max из-за относительно короткой продолжительности всех тестов ICCP.

На рис. 15 сравниваются кривые торцевого скольжения без напряжений соединения при различных плотностях тока ICCP. Для образца с большой плотностью тока ICCP 100 мА / м ² проскальзывание свободного конца появилось в начале нагрузки. Однако для других образцов свободный конец начал проскальзывать при напряжении связи около 5 МПа. Это явление указывает на то, что большая плотность тока ICCP может изменить механизмы связи между стержнем из стеклопластика и бетоном.

3.2.4. Анализ механизмов связи между стержнем из углепластика и бетоном после анодной поляризации

Напряжение связи между ребристым стержнем и бетоном складывается из следующих частей: (1) химическая адгезия; (2) сцепление ребер с бетоном; (3) трение на границе раздела, вызванное ограничением по окружности бетонного цилиндра [30]. Для образцов без защиты ICCP процесс сдвига трех механизмов связывания на разных этапах кривой сцепления-проскальзывания схематично показан на рисунке 16.На начальной стадии процесса вытягивания (стадия O-A на рисунке 14 (e)) химическая адгезия играет важную роль. На этом этапе не было проскальзывания на свободном конце, а проскальзывание в нагруженном конце было связано с упругой деформацией бетонной матрицы, что привело к эластичному поведению связи с большой жесткостью на кривой сцепления-проскальзывания. По мере того, как нагрузка продолжала увеличиваться, химическая адгезия на границе раздела была нарушена, и связь постепенно регулировалась за счет блокировки ребер арматурного стержня и бетонной матрицы и межфазного трения.На этом этапе бетон расширился в радиальном направлении и растрескался под выдавливанием наклонных ребер, а внешний слой смолы был поцарапан твердой бетонной матрицей. Этот нелинейный прогресс повреждения привел к нелинейному сегменту с уменьшающимся наклоном кривой сцепления-проскальзывания (этап A-B на рисунке 14 (e)). При пиковой нагрузке (точка B) радикальные трещины распространяются через бетонное покрытие, разделяя матричный цилиндр на несколько частей и вызывая внезапное падение напряжения сцепления.

Однако для образцов с применением ICCP с большой плотностью тока граница раздела углепластиковый стержень-бетон претерпела сильную анодную поляризацию, которая изменила поведение сцепления.Рисунок 14 (d) показывает, что стадия O-A отсутствовала на кривой сцепления-проскальзывания, и свободный конец стержня из углепластика соскользнул в начале нагрузки. Учитывая, что стадия O-A в основном определяется силой химической адгезии, разумно сделать вывод, что анодная поляризация теста ICCP ухудшила границу раздела цемента и нарушила химическую адгезию между стержнем из углепластика и бетоном. Таким образом, в испытании на вырыв кривая сцепления-проскальзывания вступила в стадию A-B, которая напрямую контролировалась блокирующим действием и трением на границе раздела фаз, и следующее поведение сцепления было аналогично образцам без применения ICCP.

4. Заключение

В этой статье метод ICCP был применен к гибридным конструкциям из углепластика и стали, железобетонным с стержнем из углепластика в качестве анодного материала и арматуры. Чтобы оценить эффективность системы ICCP в отношении защиты от коррозии, потенциал стального стержня контролировали во время испытания ICCP, а сопротивление линейной поляризации стального стержня измеряли после того, как система ICCP работала в течение 120 дней. После применения ICCP были проведены испытания на вытягивание для изучения характеристик сцепления границы раздела углепластик-бетонный стержень при анодной поляризации.На основании экспериментальных наблюдений и анализа можно сделать следующие выводы: (1) метод ICCP-CB может эффективно предотвратить коррозию стального стержня для гибридной бетонной конструкции из углепластика и стали. Система ICCP непрерывно подавала электроны на стальной стержень и снижала потенциал стального стержня до области невосприимчивости. Измеренное сопротивление линейной поляризации стального стержня также показало, что скорость коррозии стального стержня под защитой ICCP-CB была значительно ниже, чем скорость коррозии без защиты ICCP-CB.(2) Граница раздела углепластик-стержень-бетон проявляла подкисление при анодной поляризации, и уровень подкисления увеличивался с увеличением плотности тока ICCP. Кроме того, подкисление на границе раздела сосредоточено в приподнятых областях углублений арматурного стержня. (3) Напряжение связи между стержнем из углепластика и бетоном в основном обусловлено химической адгезией, трением на границе раздела и взаимодействием между ребрами стержня и бетонной матрицей. Измеренные кривые сцепления-проскальзывания показывают, что система ICCP с большой плотностью тока 100 мА / м ² значительно снизила химическую адгезию, что привело к более раннему проскальзыванию свободного конца стержня из углепластика.(4) Планка CFRP в системе ICCP-CB имеет надежные краткосрочные облигации. Увеличение плотности тока ICCP приводило к небольшому снижению прочности связи, в то время как продолжительность поляризации оказывала незначительное влияние на прочность связи.

Доступность данных

Все данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа, описанная в этой статье, была финансово поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 51878414, 51808345 и 51978412). Авторы благодарны за каждый из этих вкладов.

(PDF) Армирование бетонов углеродным композитом

Международный журнал композитных материалов 2014, 4 (2): 63-68 67

Таблица 4. Результаты дисперсионного анализа Краскала-Уоллиса для бетона средней прочности

Результаты

H 3.8571

GL 1

P-значение Краскала-Уоллиса 0,0495

R1 (средний ранг) 2.000

R2 (средний ранг) 5.000

Сравнения Студент-Ньюман-Кеулс Разн. Ранг. P-значение

Группа (1 e 2) 3.000 0,0495

Таблица 5. Результаты дисперсионного анализа Краскала-Уоллиса для высокопрочного бетона

Результаты

H 3.8571

GL 1

P-значение Краскала-Уоллиса 0,0495

R1 (средний ранг) 2.000

R2 (средний ранг) 5.000

Сравнения Студент-Ньюман-Кеулс Разница в рангах. Значение P

Группа (1 e 2) 3.000 0,0495

В таблицах 3-5 показаны результаты ANOVA-теста для значений прочности на сжатие

для трех типов бетона

, произведенных на основе того, был ли композит Арматура

, где GL — степени свободы, а R1 и

R2 — средние ранги и относятся к бетону без использования ламинированного композитного материала

и углеродных волокон.

Таблицы 2–5, значения P были менее 0,05, что свидетельствует о

оцененных здесь образцах, значимости включения

композитного слоистого углеродного волокна в три вида исследованного бетона

.

4. Выводы

Применение ламинированных композитов из углеродного волокна

показало простой и быстрый способ выполнения структурного армирования

.

Из полученных результатов было установлено, что прирост прочности

вызван применением композитного материала

в трех классах сопротивления.Однако было замечено

, что коэффициент полезного действия армирования углеродными волокнами

значительно выше при самой низкой удельной прочности.

По мере увеличения сопротивления железобетона процентное увеличение производительности

, вызванное применяемой системой, уменьшается на

(258,6% для низкой прочности и 22,7% для высокой производительности

).

В то время как многие из работ, которые подвергаются структурному армированию,

— это старые работы, бетон которых имеет более низкое сопротивление

, усиленное за счет композитного углеродного волокна

оказывается идеальным.Таким образом, прочность на сжатие бетона

может быть увеличена простым и быстрым методом,

, без увеличения веса самой конструкции и

секций столбов.

Еще один фактор — долговечность. Некоторые из самых ранних работ

показывают пористый бетон, поэтому

очень чувствителен к действию агрессивных агентов окружающей среды. Поскольку углеродные волокна

используют эпоксидную смолу, образует

водонепроницаемый слой вдоль армированной секции, таким образом,

улучшает его непроницаемость, что приводит к увеличению срока службы

.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Мейер, У. Усиление конструкций с использованием углеродных

композитов волокна / эпоксидной смолы. Строительные материалы,

т. 9, н. 6, стр. 341-351, 1995.

[2] T. Uomoto. Применение полимерных композитов, армированных фиброй, в качестве армирующего материала

для бетона. J Mater Civil Eng, 14 (3),

pp. 191-209, 2002.

[3] Stone D., Koenigsfeld D, Myers J, Nanni A.

различных условий окружающей среды.В: Материалы 2-й международной конференции

по долговечности армированных волокном композитов из полимеров

(FRP) для строительства, Монреаль,

Канада, стр. 213–24, 2002.

[4] Г. Нкурунзиза, П. Кузен, Р. Масмуди, Б. Бенмокран.

Влияние длительного растягивающего напряжения и температуры на свойства композитных стержней GFRP

. 1: предварительный эксперимент в

деионизированной воде и щелочном растворе. Int J Mater Product

Technol, 19 (1-2), стр.15-27, 2003.

[5] Монти М., Ренцелли М., Лучани П. Адгезия FRP в зонах

без трещин и в зонах с трещинами в бетоне. В: Proc. 6-го международного симпозиума

по армированию стеклопластиком для бетонных конструкций.

Сингапур: Мировые научные публикации. п. 183-92, 2003.

[6] Р. Сен. Долговечность современных композитов в морской среде

. Int J Mater Product Technol, 19 (1-2), стр.

118-129, 2003.

[7] Ф. Мичелли, А.Нанни, Прочность стержней из стеклопластика для бетонных конструкций

, Строительные и строительные материалы, 18 (7), стр.