Усиление углеволокном бетонных конструкций: Усиление бетона углеволокном (железобетонных конструкций)

Усиление бетона углеволокном (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.

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

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:

1. Традиционные методы – устройство обойм и рубашек, наращивание сечения блок, монтаж металлических порталов, установка разгружающих стоек и дополнительной арматуры.
2. 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).
3. 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:

1. Ленты и ламели – с применением адгезивов, с монтажом по общим принципам, поэтому часто данные методы комбинируют.
2. 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.

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.

Технологии Усиления ЖБ конструкций углеволокном и композитными материалами

После появления в строительстве такого материала, как углеволокно, изменилась и технология усиления железобетонных конструкций, или как их еще называют – СВА (системы внешнего армирования). В разрыве порочность углеродного волокна в более чем 2 раза превышает прочность стали, но при этом вес в десять раз меньше.

Способы усиления конструкций, зданий и сооружений

В строительстве бетонные материалы используются уже более четырех тысяч лет, последние несколько столетий этот материал поддерживается железом, но это не помогает ему в защите от неблагоприятной внешней среды, катастроф. Только в России, на сегодняшний день, находятся тысячи домов изготовленные из железобетона, которые требуют усиления конструкции. Наиболее прогрессивным и экономичным способом является укрепление с помощью углеродного волокна.

На данный момент существует всего 3 основных способа усиления конструкций:

1. Традиционные, или же стандартные.
2. Инновационные, или технологичные.
3. Комбинированные.

Традиционный способ – первым делом происходит обитонирование, наносятся бетонные слои для увеличения площади сечения. Далее используется стальной прокат, установка металлических стяжней, укрепление отверстий уголками или швеллерами. Заканчиваются работы монтажам дополнительных элемент,ов для усиления колонн, перекрытий, происходит установка распорок или свай.

Инновационный способ – такой метод усиления конструкций основан на применении композитов. Его суть заключается в наклеивании углеволокна слоями на несущие поверхности. Размеры помещения из–за этого не меняются, толщина материала не превышает несколько миллиметров.

Комбинированный способ – метод работы по заполнению материалом всех трещин и полостей. Такой способ помогает надолго соединить разрозненные части построения. Работа производится с помощью различных смесей.

Для укрепления сооружений из железобетона подходит третий способ (комбинированный). Таким образом, совмещаются традиционный и инновационный способы.

Когда может потребоваться укрепление железобетонной конструкции?

Следует помнить, что укрепление такой конструкции происходит только при необходимости:

1. Износ изделия под влиянием коррозии.
2. Требуется постройка дополнительных этажей.
3. Изменение планировки.
4. Изменение функций сооружения.
5. Деформация.

Почему стоит остановить свой выбор на углеволокне?

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.

Приготовление компонентов

Углеродные материалы продаются смотанными и упакованными в специальный защитный полиэтилен. Не допускается попадание пыли, которой после шлифования бетона будет достаточно, иначе углеродное волокно не будет приклеиваться с помощью строительного клея на основе смолы, 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 обычным ножом, или ножницами по металлу, а углеродных ламелей – угол–шлифовальной машинкой с отрезным кругом по металлу.

Адгезивы, могут быть, как правило, двухкомпонентные – т. е. необходимо объединить два материала в определенных количествах. Необходимо точно прислушиваться к инструкции производителя и при смешивании элементов использовать специальные весы или мерную колбу. Объединение элементов заключается в постепенном добавлении одного компонента в другой, при непрерывном перемешивании дрелью на низких оборотах. Ошибки дозирования, или неправильное добавление одного элемента в другой, могут привести к кипению клея.
В последнее время, примерно несколько лет, большинство специалистов присылают адгезив в комплектах – т. е. в двух емкостях с уже дозированными объемами компонентов. Таким образом, появилась возможность просто смешать содержимое одной емкости в другой (для этого емкость присылается полупустой) и получить готовый адгезивный состав.

Строительные адгезивы (для углеродного волокна) поставляются в мешках и затворяются водой согласно инструкции, как любой ремонтный материал.
Помните, что связующее имеет ограниченный срок жизни – порядка 35–45 минут и он резко сокращается при повышении температуры выше 22 ^оС, поэтому объем приготовляемого адгезива не должен превышать физических возможностей его выработки.

Технологии усиления с углепластиком

Существует 3 технологии усиления железобетонных конструкций с использованием углеволокна (углепластика):

1. Применение лент из углеродного волокна (укрепление мостов и пролетных построек).
2. Использование холстов из углеродного волокна (применяется в укрепление балок, ригелей, отверстий и колонн). Основной плюс холстов – это их гибкость, им можно легко придать нужную форму.
3. Применение сеток из углеродного волокна (используются чаще всего при работе с железобетонными конструкциями). Такие сетки огнеупорны.

Процесс работы по этапам

Укрепление железобетонной поверхности может потребоваться при нарушении целостности конструкции, увеличении нагрузки или для повышения сейсмической устойчивости.

Прежде, чем приступить к усилению, строители обязаны выполнить ряд дополнительных процедур, без которых качественно завершить усиление не получится.

Стоимость работы по усилению железобетонной конструкции строится по результатам расчёта, проведённом на основании обследования несущих конструкций и выявления дефицита ее способностей. Необходимо помнить, что речь идет об ответственных строительных операциях, для которых важно наличие определенных навыков проектирования и обладание довольно высокой квалификацией для верного расчета всего процесса.

Подготовка поверхности

Изначально проводится осмотр помещения, выбираются более трудные места, и намечается нужная поверхность, эти места должны ярко выделяться от остальной поверхности. После, данные зоны очищаются от грязи, а вся поверхность счищается до цемента.

Определяется состояние поверхности и ее готовность к нанесению, проверяются такие факторы как:

• гладкость поверхности и ее чистота;
• стабильная температура;
• монолитность;
• влажность.

Увеличение прочности с помощью углеродного волокна позволяет заменить металлическую арматуру, если ее невозможно применить. Например, при армировании трансформаторных подстанций, замена металла на углекомпозиты позволяет снизить риск возникновения индукционных токов.

Подготовка материала

После того, как поверхность готова к работе, с завода забирается материал, выбирается отдельная зона в помещение, куда меньше всего попадает грязь и пыль, стелется полиэтиленовая пленка, куда и укладывается материал.

В процессе необходимо внимательно следить за состоянием материала, он не должен быть бракованным.

Заранее отмеряется нужная длина и отрезается.

Усиление железобетонной конструкции или строения

Работа может проходить двумя способами «сухим» или «мокрым». Каждый из способов предполагает обработку материала специальным связующим – адгезивом. Различаются они лишь последовательностью использования адгезива, в первом случае он наносится на материал, во втором случае на поверхность строения, а на него материал.

Углеродное волокно слоями накладывается на поверхность, за одну смену (день) можно нанести не более двух слоев, в ином случае они не успеют просохнуть и работа будет с браком. Каждый слой материала прокатывается валиком, он должен полностью просохнуть и затвердеть, после этого накладывается новый. Также могут потребоваться и другие мероприятия для работы. К ним относится ликвидация неисправностей и брака с помощью инъектирования либо склеивания отдельных элементов. В общем, все, что необходимо для реконструкции целостности строения.

Чем отличается усиление железобетонных конструкций от других?

Несмотря на то, что железобетон является основным материалом в строительстве, он стабилен к статическим динамическим усилиям, его основным минусом или же главным недостатком является слишком большой вес. Усиление железобетонных конструкций не должно увеличивать вес и исходную геометрию. И этому основному условию соответствуют материалы из углеволокна, их масса совершенно неощутима для зданий.

Усиление железобетонной конструкции позволяет достичь следующих целей:

1. Заделываются щели.
2. Убирает прогибы и другие деформации, которые появляются со временем.
3. Защита от коррозии и других внешних факторов (температуры, влаги и т. д.)
4. Повышение сейсмической устойчивости.

При работе с конструкцией, в первую очередь обращают внимание на состояние арматуры. Если она вышла из своего места и появились саморазрушаюшиеся образования (коррозионные образования) их необходимо немедленно убрать, в ином случае здание может разрушиться изнутри. Также, при определении направления укладки углекомпозита на укрепляемой поверхности, следует учесть направление существующей стальной арматуры. Это позволит правильно распределить силы и обеспечить нужную несущую способность.

Разновидность и характеристики углеродной ткани и клея

В таблице приведены самые распространенные продукты для усиления конструкций с помощью углеродного волокна. Их можно приобрести в большинстве строительных магазинах.

Со временем любой элемент железобетонного здания может потерять свою несущую способность. Лучшим вариантом по ее усилению является использование углеродных волокон. Специалисты самостоятельно выбирает наилучший способ, услышав все пожелания.

Усиление бетонных и железобетонных конструкций углеволокном

Усиление бетонных и железобетонных конструкций – это процесс, путем которого достигается наибольшая прочность, надежность конструкции, увеличивается продолжительность срока службы. Это необходимо для строительства новых объектов и для укрепления старых. В случае, если полная замена еще не требуется, но конструкция имеет какие-либо нарекания – применяют метод усиления углеволокном.

Применение данного метода обходится гораздо дешевле, нежели менять и строить заново.

Важным критерием является то, что эксплуатация помещения или производство при выполнении строительных работ не останавливается. Использовать помещение разрешено в обычном режиме, возможны только не продолжительные остановки производства или использования помещения.

Характеристики, которые должны присутствовать в качественном углеволокне:

• Гибкость полотна, легкость разрезания;
• высокая термостойкость, достигающая температур 2000 градусов по цельсию;
• хорошая теплоемкость, коррозионная стойкость;
• правильное сплетение волокон в структурном элементе;
• соблюдение всех правил и технологий в производстве;
• прочность порядка 0,5—1 ГПа и модуль 20—70 Гпа.

Соблюдая вышеупомянутые пункты, углеродное волокно будет наделено свойствами, которые стоят внимания в строительном мире. К ним относятся: высокая прочность, увеличение механических характеристик, уменьшение нагрузки на конструкцию, не изменяя при этом геометричность сооружения.

Прочность данного элемента как у стального изделия, но с весом в 5 раз меньше. Это по праву дает ему возможность называться композитным материалом (КМ).

Преимущества и недостатки углеродного материала

При таких характеристиках невозможно не поговорить о достоинствах представленного материала. Из основных преимуществ можно выделить:

• Простота и высокий темп монтажа – одни из важных критериев производства. Для установки углеродного полотна не потребуется дополнительной силы в виде громоздкого оборудования. Предприятие не придется закрывать и останавливать производство или эксплуатацию сооружения. Такие результаты достигаются благодаря малому весу композитного материала.
• Повреждения и любое другое силовое воздействие не влечет за собой острые сколы, глубокие трещины.
• КМ не подвергается деформированию при воздействии с высокими температурами (до 2000 градусов по цельсию).
• Имеет хорошую теплоемкость, значение которой достигает 10 Дж/кг-К.
• Снижает воздействие вибрационных волн.
• За счет своего состава не подвергается коррозионным изменениям и другим воздействиям внешних факторов.
• Срок службы продолжительный, может достигать 80 лет.
• Материал обладает свойствами упругости, прочности. Не повышает нагрузки на сооружение из-за своего маленького веса.
• Представленный композитный материал существенно сокращает последствия силовых воздействий на месте применения углеволокна. Здания меньше подвержены повреждениям.
• Влагостойкость углеродного волокна защищает бетонную конструкцию, обеспечивая влагоотталкивающей оболочкой.

Недостатки не серьезные, но и без них никак не обходится. Из минусов можно выделить следующие:

• Достаточно восприимчивы к точечным ударам, могут образовываться вмятины. На несущие характеристики конструкции это не влияет.
• Если видимые дефекты образовались, то они трудно устранимы.
• Процесс изготовления материала занимает продолжительное время в связи со сложностями производства.
• Необходимо применение дополнительных элементов при соединении с металлами для профилактики и предотвращения разрушительного процесса коррозией. Обычно в этой роли выступает стекловолокно.
• Повышенная стоимость и полная невозможность вторичной эксплуатации, утилизации.

Монтаж углеродного волокна для усиления бетона

Усиление сооружений необходимый этап для возведения долговечного и качественного здания. Главной целью применения усилителей является повышение показателя прочности несущих характеристик. Такие технологии необходимы для строительства и реставрации сооружений после воздействия на них внешних раздражителей.

В том числе, при локальных повреждениях нет смысла проводить демонтаж конструкции и возведение новой. Гораздо проще исправить положение, умея применять углеродное полотно.

На фото выше наглядным образом можно восстановить полную картину всего вышесказанного. Монтаж углеволокна достаточно прост, чтобы выполнить его даже самостоятельно. Главное знать методы установки и основные принципы перед выполнением установки:

• Перед монтажными работами необходимо выровнять ремонтируемую поверхность, затем снять с нее верхние слои пыли.
• Устранить все видимые вмятины, трещины, прочие дефекты на рабочей плоскости. Плотно замазывая их цементными составами.
• Выполнить выравнивание, сгладить все выступающие неровности.
• Рекомендуется начертить разметку для аккуратного и простого наклеивания.

Существует два метода установки

• «Сухой метод». В качестве клеящего вещества применяются материалы с адгезионными составами. Первым делом смешивают связующие составы для монтажа. Раскраивают углеволокно с учетом необходимого размера. Нанесение адгезива производится на ремонтируемую поверхность. Раскроенное полотно наклеивается на адгезивный состав, сверху накладывается укрывающий слой полимерцементного состава. При желании посыпается песком для лучшего сцепления.
• «Мокрый метод» несколько отличается от первого. После смешивания связующих составов для установки, раскраивается волокно в соответствии с необходимыми размерами и формами. Адгезивный состав наносится на ремонтируемую поверхность. Кроме того, им производится пропитывание полотна с двух сторон. После чего полотно аккуратно наклеивается, посыпается песком. Заключительный этап – нанесение защитного покрытия полимерцементным составом. Выполнить заключительную отделку.

Усиление конструкций при помощи углеродного волокна находит применение для улучшения прочности зданий, построенных из разных материалов. Подойдут для укрепления бетонные, железобетонные здания, сооружения, выполненные из деревянных, металлических, каменных материалов.

Методом усиления можно укрепить конструкции любой сложности и геометричности (арки, колонны, несущие стены, потолочные проемы и др.).

Как понять в каком случае монтаж усиливающего полотна необходим? Существует несколько основных причин, по которым желательно усиление конструкций:

• Просчеты, неточности в изначальном проектировании здания.
• Грунт под построенным объектом оказался склонным к подвижности.
• Здание возведено давно, появились первые признаки износа материалов, отдельных деталей. Ранний износ возможен в случае агрессивного воздействия внешних факторов.
• Перепланировка, которая влечет за собой изменения несущих стен и других фундаментальных конструкций.
• Требуется увеличение уровня безопасности, чтобы избежать неприятных исходов возможных аварийных случаев.
• Несущая конструкция помещения была значительно повреждена. В таком случае необходимо увеличить уровень прочности этого элемента.
• Возведение дополнительных этажей, их перестройка требуют повышения надежности нижней части здания.
• Для профилактических мероприятий при реконструкции старого объекта. Использование усиления углеродным волокном в качестве внедрения нового технологического метода.
• Любые случайные повреждения

Основные способы усиления бетонных объектов

Усиление углеродными полотнами основывается на двух способах:

Инновационный – способ, про который не раз упоминалось по тексту (делится на «сухой» и «мокрый» метод). Он заключается в использовании композитного материала (углеродное, карбоновое волокно или кевлар) с использованием адгезионных составов для прочного скрепления. Путем закрепления, как правило, цементными материалами.

Комбинированный – по самому названию понятно, что он совмещает в себе несколько способов. Из них инновационный и традиционный. Второй метод заключается в наращивании уровня прочности путем использования других материалов, отличающихся от углеволокна. Такие материалы менее удобны в строительстве, так как имеют вес сравнительно больше.
Таким образом, комбинированный метод заключается в использовании углеродного полотна и других усилительных материалов. Обычно применяется такой способ в зонах повышенной нагрузки.

На что следует обратить внимание при создании проекта на усиление:

• В первую очередь следует обратить внимание на итоги анализа, экспертизы сооружения. Такой анализ проводится в случае видимых дефектов, при уменьшении уровня прочности.
• Какая продолжительность эксплуатации здания. Старые сооружения больше подвержены разрушительному процессу.
• Необходим сбор информации о грунте, на котором планируется строительство объекта. Важно указать имеются ли в наличии водоемы, которые могли бы создать подтопление, другие имеющиеся природные особенности (агрессивное воздействие внешних факторов)
• Информация об аварийных ситуациях, положениях. Необходимо указать на имеющиеся дефекты.
• Действительные характеристики всех используемых материалов (бетон, сталь и т. д.).
• Информация об усиленных ранее деталях.
• Данные о возможных увеличительных нагрузках.

Как усилить перекрытие

Чаще остальных усиление углеродным полотном производится для перекрытий. Для этого элемента очень важно, что углеродный материал не добавляет дополнительную нагрузку, за счет своего веса, защищает от коррозионных разрушительных процессов. Так же он не меняет геометричность объекта, так как толщина полотна 1-5 мм.

Усиленное перекрытие таким способом прослужит долгий срок. Монтируется очень легко, стоит только приклеить и закрепить полотно. Дополнительной рабочей силы в лице большой бригады работников и громоздкого оборудования не требует.

Каким образом выполняется усиление перекрытий:

• Первым дело необходимо тщательно осмотреть, проанализировать элемент на наличие слабых участков, которые требуют упрочнения. Любые вмятины и трещины подвергаются скрупулезному исследованию.
• После выявления недостатков необходимо приступить к созданию проекта по усилению ослабленных участков.
• Затем формируется окончательная смета.
• При необходимости поверхность перекрытия выравнивается. Все дефекты, включая трещины, заделываются цементным составом. После застывания шлифуются для создания идеально ровной плоскости. Заключительный этап – избавление от излишней пыли и других частиц. Это важно для лучшего скрепления клеящего вещества с поверхностью.
• Чертятся разметки на месте крепления будущей углеродной ленты. Не стоит избегать этого пункта, важно прикрепить волокно аккуратно. Подробнее все этапы монтажа были разобраны в главе «монтаж углеродного волокна для усиления бетона».
• В заключение посыпать кварцевым песком для наиболее надежного соединения.

Какие необходимо вести расчеты

Конечно, для таких непростых проектных работ должны вестись внушительные расчеты. Производить их самостоятельно не имеет смысла, возникает высокая вероятность ошибочных итоговых значений. Это задание весьма ответственное и трудоемкое, которое будет разумнее доверить высококвалифицированным профессионалам. Как правило такая работа предоставляется целому отделу проектной организации.

Для расчета потребуются следующие данные:

• Информация о результатах экспертизы и анализа имеющихся ослабленных мест в конструкции. Соответственно без этих данных невозможно произвести расчеты.
• Рекомендуется сделать фотографии поверхности, где предполагаются ремонтные работы.
• Детальные пояснительные комментарии относительно ослабленной поверхности.

Период выполнения расчетных работ варьируется от сложности и объемов строительного процесса, от занятости специалистов и других немаловажных причин. Как правило, это занимает от одного дня до недели. Поэтому лучше уточнять заранее о сроках сдачи итоговых расчетов.

09.01.2020

Применение углеволокна в строительстве: армирование и усиление несущих конструкций своими руками

Современное строительство, как и любая другая отрасль, не обходится без внедрения инновационных технологий,  и уже сегодня материалы, ранее используемые только в наукоемких производствах, таких как ракетостроение, широко применяются в строительной сфере, формируя архитектуру будущего. Одной из наиболее важных задач современного строительства является предотвращение проблем, связанных с прочностью зданий и сооружений, которая находится под влиянием динамических нагрузок, перепадов температур и других агрессивных климатических факторов.  В результате этого на бетонных стенах построек появляются трещины, отслаивается защитный слой, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик зданий. В связи с этим, неотъемлемым этапом строительства стало армирование несущих конструкций, призванное предотвратить их преждевременное разрушение. Если раньше популярным материалом, используемым в этих целях, долгое время был стеклохолст, то сегодня его постепенно вытесняет новый востребованный материал – углеволокно, о характеристиках и особенностях использования которого поговорим далее.

Содержание

1. Что такое углеволокно? Особенности использования материала
2. Технические характеристики углеволокна: основные преимущества
3. Каким требованиям должна отвечать эффективная технология армирования?
4. В каких ситуациях необходимо осуществление внешнего армирования?
5. Распространенные конструктивные решения для углеволокна
6. Армирование фундамента своими руками: пошаговая инструкция

Что такое углеволокно? Особенности использования материала

Углеродное волокно – линейно-упругий композитно-полимерный материал искусственного происхождения, структурным элементом которого являются тонкие углеродные нити диаметром от 3 до 15 микрон, состоящие из атомов углерода. Последние, в свою очередь, объединены в кристаллы микроскопических размеров, которые, благодаря выравниванию, расположены параллельно друг другу. Выравнивание способствует повышению прочности волокна на растяжение. По своим техническим характеристикам, в частности твердости, углеволокно в несколько раз превосходит металл, вследствие чего широко используется в оборонной промышленности, аэрокосмическом производстве и строительной сфере. Несмотря на то, что уникальные характеристики углеволокна позволяют считать данный материал инновационным, он не является изобретением нашего столетия и давно используется в авиа- и ракетостроении, а с конца прошлого столетия и в строительстве. Впервые в этой сфере он появился  в 1980 году, когда в Калифорнии все здания и сооружения стали возводиться с использованием углеродного волокна, что позволило укрепить постройки, расположенные на сейсмически активной территории. Взяв это свойство на вооружение, отечественные строители нашли применение данному материалу в процессе проведения ремонтных мероприятий в жилых домах, и с тех пор его популярность только растет.

Важно! Следует помнить, что углеволокно, аналогично бетону, является лишь материалом, а не конечным готовым изделием. Оно является основой для изготовления большого количества материалов, используемых в строительстве для армирования своими руками. К ним относятся углеродные сетки, ламели и ленты.

Технические характеристики углеволокна: основные преимущества

Углеродное волокно состоит из полиакрилнитрита, прошедшего предварительную обработку высокими температурами (до 3-5 тысяч градусов). В силу технических особенностей, углеволокно используется для внешнего армирования, в процессе которого его пропитывают связующим веществом (двухкомпонентная эпоксидная смола) и аналогично обоям наклеивают на поверхность конструкции, нуждающейся в укреплении. Целесообразность применения именно этого связующего вещества доказана по нескольким направлениям:

• Во-первых, эпоксидная смола обладает высокой адгезией к железобетону;
• Во-вторых, после вступления в химическую реакцию со смолой углеволокно превращается в жесткий пластик, приобретая прочность, в 6-7 раз превосходящую прочность стали.

На сегодняшний день углеволокно характеризуется наибольшей популярностью среди других композитных материалов. Несмотря на то, что оно на 30 % легче алюминия и на 75 % легче железа, его прочность на разрыв в четыре раза превосходит наилучшие марки стали. Изготовленное на основе углерода, углеволокно имеет низкий удельный вес и при нагревании незначительно расширяется, при этом оно не подвержено воздействию агрессивных химических веществ. С учетом вышеперечисленных характеристик, углеволокно можно считать универсальным материалом, адаптированным для использования в различных климатических зонах.

Длительный эксплуатационный срок материала объясняется сочетанием следующих его преимуществ:

• Высокие гидроизоляционные характеристики, обусловленные глянцевой поверхностью углепластика, за счет которой материал не вступает в реакцию с водой;
• Высокая адгезия к различным поверхностям;
• Исключительная устойчивость к коррозионным процессам;
• Легкость – свойство, благодаря которому система армирования не создает дополнительных нагрузок на постройку. Несмотря на то, что углеволокно весит намного меньше, чем сталь, оно обладает высокими прочностными характеристиками;
• Используя углеволокно, вы получаете возможность наносить армирующий материал в несколько слоев;
• В процессе выполнения ремонтных работ можно не прекращать эксплуатацию усиливаемого здания;
• Применение углеволокна для армирования фундамента своими руками способствует сокращению  временных и трудовых затрат при проведении работ;
• Углеволокно по праву считается универсальным материалом, который можно использовать для армирования конструкций любой сложности и конфигурации, в том числе на закругленных и угловых поверхностях, на ребристых плитах перекрытий, балочных элементах рамных конструкций, а также тавровых балок мостовых пролетов, которые характеризуются малой  шириной ребра;
• Углеволокно – экологически чистый и токсически безопасный материал для армирования;
• Кроме того, данный  материал отличается огнеупорностью и ударопрочностью.

Каким требованиям должна отвечать эффективная технология армирования?

Для обеспечения эффективного усиления конструкции технология армирования должна гарантировать выполнение ряда условий:

• Естественная влажность конструкций не должна быть препятствием для монтажа армирующих элементов;
• Элементы армирования должны надежно приклеиваться к любым строительным материалам, благодаря чему будет осуществляться эффективная передача усилий с усиливаемой конструкции на армирующие элементы;
• Все материалы, используемые в процессе армирования, в том числе и монтажный клей, должны характеризоваться свойствами, стабильными во  времени, что позволит повысить эффективность армирования;
• В связи с тем, что армированию подлежат конструкции из различных материалов, модуль упругости и прочность армирующих элементов должны быть представлены достаточно широкой линейкой.

Всем требованиям, перечисленным выше, отвечают элементы внешнего армирования, представленные волокнами искусственного происхождения, в частности арамидными и углеродными, при этом последние, продемонстрировав наилучшее соотношение цена/качество, получили наибольшее распространение.

В каких ситуациях необходимо осуществление внешнего армирования?

На сегодняшний день углеволокно используется для армирования конструкций из различных материалов:

• Железобетонных построек — к ним относятся мосты, гидротехнические сооружения и памятники архитектуры, которые нуждаются в защите от коррозии, усилении сжатых элементов и их защите от перегрузок. С этой функцией в полной мере справляется углеволокно;
• Металлических конструкций, которые обладают близким к углеволокну модулем упругости и прочности;
• Каменных конструкций, в частности каменных столбов, стен кирпичных домов и пилонов.

Необходимость в усилении построек посредством внешнего армирования возникает в следующих ситуациях:

• В случае повреждения конструкции, ставшего причиной снижения ее несущей способности, жесткости и устойчивости к трещинам;
• Если произошло изменение условий эксплуатации постройки, которое выражается в изменении величины и характера нагрузок;
• В процессе проектирования и строительства конструкций с целью повышения их сейсмостойкости и увеличения межремонтных промежутков;
• В случае длительного воздействия на конструкцию механических факторов или агрессивных природных сред, приведшего к разрушению бетона или коррозии арматуры, возникает необходимость устранения неутешительных последствий и усиления конструкции.
• Проанализировав определенный набор технико-экономических показателей, можно прийти к выводу, что усиление углеволокном чаще всего уместно по отношению к железобетонным конструкциям, однако применимо и к металлическим, и бетонным, и даже деревянным зданиям и сооружениям.

Распространенные конструктивные решения для углеволокна

Если вы отдали предпочтение углеволокну и системам внешнего армирования с его использованием, помните, что проектируя системы усиления, необходимо руководствоваться Сводом правил СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования».

Отказавшись от армирования перекрытий руками специалистов и производя их усиление самостоятельно, учтите, что оно осуществляется посредством наклеивания углеволокна в зонах наибольшей нагрузки – обычно они приходятся на центральную часть пролета и соприкасаются с нижней гранью конструкции. Благодаря этому приему значительно повышается несущая способность конструкции по изгибающим моментам. Чтобы решить эту задачу, специалисты рекомендуют использовать любой из доступных видов углеродных материалов – ламели, ленты или сетки.

Важно! В процессе усиления балок зачастую возникает необходимость в усилении приопорных зон, что позволит повысить несущую способность конструкции при воздействии поперечных сил.  С этой целью наклеивают U-образные хомуты, изготовленные из углеродных сеток или лент.

Важно! Что касается особенностей использования материалов из углеволокна, необходимо отметить, что, благодаря схожести способов монтажа и адгезивных составов, углеродные ленты и ламели, как правило, монтируются вместе, тогда как использование углеродных сеток, в силу монтажа материала «мокрым» способом, исключает применение лент и ламелей.

В рамках обсуждения технологии армирования бетона своими руками, отдельно необходимо поговорить об усилении колонн, которое осуществляется посредством их оклейки углеродными сетками или лентами, которые монтируются в поперечном направлении. Благодаря этому удается достигнуть эффекта «бондажирования», что позволяет предотвратить поперечные деформации бетона.

Армирование фундамента своими руками: пошаговая инструкция

Если вы ищите ответ на вопрос: «Как сделать армирование фундамента своими руками?», ознакомьтесь с нашими рекомендациями, представленными ниже, и вы узнаете, как произвести армирование плиты фундамента своими руками.

Подготовка поверхности: рекомендации специалистов

Прежде чем приступить к монтажу системы внешнего армирования с использованием углеволокна, необходимо произвести разметку конструкции, отчертив зоны, в которых будут располагаться элементы усиления. Произведя размеры, очистите поверхность от остатков отделочных материалов, цементного молочка с помощью углошлифовальной машинки с алмазной чашкой или водо-пескоструйной установки до тех пор, пока не обнажится крупный заполнитель бетона. Старайтесь производить эти манипуляции качественно, так как от характеристик подготовленного основания напрямую зависит эффективность системы усиления. В связи с этим, в процессе подготовки основания, обратите внимание на следующие параметры:

• Целостность и прочность материала, из которого изготовлена конструкция, подлежащая усилению;
• Ровность поверхности, на которую будет монтироваться углеволокно;
• Температура и влажность поверхности, на которую будет наклеиваться углеродный материал;
• Отсутствие пыли и других загрязнений;
• Кроме того, существует еще целый ряд контролируемых параметров, которые можно найти в технологических картах на выполнение того или иного вида работ.

Подготовка армирующих материалов

Углеволокно продается смотанным в рулоны, упакованные в полиэтиленовую пленку. В процессе подготовки рабочей поверхности важно следить за тем, чтобы на армирующий материал не попала пыль, в большом количестве образуемая в процессе шлифования бетона, так как это приведет к тому, что материал не пропитается связующим веществом и станет причиной производственного брака.

Чтобы предотвратить это, перед раскроем материала застелите рабочую поверхность полиэтиленом и только после этого осуществляйте замеры. Для обрезки углеродных сеток и лент можно использовать канцелярский нож или ножницы по металлу, ламелей – углошлифовальной машинкой, оснащенной отрезным кругом по металлу.

В качестве адгезивов рекомендуют использовать двухкомпонентные составы, в связи с чем, неотъемлемым этапом их подготовки будет смешивание двух компонентов в определенной пропорции. Чтобы случайно не нарушить их соотношение, в процессе их дозирования необходимо использовать мерную посуду или весы. Существует важное правило подготовки смеси – компоненты смешивают, постепенно добавляя друг к другу и перемешивая полученную массу дрелью, оснащенной специальной насадкой.

Важно! Ошибки, допущенные в процессе подготовки смеси, могут привести к закипанию адгезива.

Важно! На современном строительном рынке можно найти адгезивы, поставляемые в комплекте – т.е. в двух ведрах, в которых уже дозирован необходимый объем компонентов. Таким образом, работая с уже дозированными смесями, достаточно содержимое одного ведра смешать с содержимым другого (для удобства работы одно из ведер поставляется большего объема и остается полупустым).

Для углеродных сеток используют полимерцементный адгезив, который поставляется в мешках и перед работой разводятся водой в соответствии с инструкцией.

Как произвести монтаж углеволоконных материалов?

Технология монтажа армирующей системы существенно отличается в зависимости от типа используемого материала.

Монтаж углеродной ленты может осуществляться «сухим» или «мокрым» способом. И в том, и в другом случае на поверхность усиливаемого основания наносят слой адгезива, однако «мокрый» способ подразумевает пропитывание углеродной ленты адгезивом с последующим прикатыванием ее валиком к основанию, тогда как «сухой» способ предполагает крепление ленты к основанию и только после прикатывания валиком ее пропитывают адгезивной смесью. Таким образом, последовательность этапов монтажа меняется местами. Для осуществления пропитки углеродной ленты адгезивным составом на ее поверхность наносят слой адгезива и, прикатывая валиком, добиваются того, чтобы верхний слой связующего вещества попал вглубь углеволокна, а нижний – вышел наружу.

Углеродные ленты можно наклеивать в несколько слоев, однако при их наклеивании на поверхность потолка не рекомендуется наносить более двух слоев, что предотвратит «сползание» материала под тяжестью собственного веса.

Важно! Помните, что после того, как произойдет полимеризация адгезива, его поверхность станет идеально гладкой и ровной, что сделает его отделку практически невозможной. В связи с этим, не дожидаясь затвердевания связующего вещества, еще на «свежую» поверхность наносят слой крупного песка.

В процессе монтажа углеродных ламелей слой связующего вещества наносят не только на усиливаемую конструкцию, но и на монтируемый элемент армирования. В завершение работ ламель прикатывают валиком или шпателем.

Монтируя углеродную сетку, в процессе армирования ленточного фундамента своими руками ее крепят на увлажненную бетонную поверхность. После нанесения первого слоя полимерцементного адгезива ручным или механизированным способом, не дожидаясь его высыхания раскатывают углеродную сетку, слегка вдавливая ее в нанесенный состав. Для удобства работы специалисты рекомендуют использовать шпатель. Затем необходимо дождаться первичного схватывания состава, время наступления которого зависит от характеристик выбранного состава и температуры окружающей среды. Чтобы убедиться в том, что состав начинает затвердевать, надавите на его поверхность пальцем – он должен продавливаться с большими усилиями. После этого наносят заключительный слой полимерцемента.

Важно! Адгезивы на основе эпоксидных смол подвержены возгоранию и разрушению под действием ультрафиолетовых лучей, в связи с чем, их необходимо проверить на класс огнестойкости и защитить от ультрафиолета.

стен, колонн, железобетонных плит, перекрытий, балок и отверстий в Москве

Технология проведения работ

Усиление углеволокном стен, фундамента, проёмов, плит проводится подрядчиком в несколько этапов:

1. Подготовка обрабатываемой поверхности. С армируемого участка удаляют выкрошенные частицы, счищают пыль, грязь. Избавляются от следов лакокрасочного слоя, шпатлёвки, штукатурки. Выступающие стальные элементы зачищают от ржавчины, при необходимости — заделывают в бетон.

2. Устранение геометрических дефектов. Чтобы композитная панель легла ровно, глубокие трещины, впадины зачеканивают, возвышающиеся выступы — нивелируют с защищаемой поверхностью.

3. Полное удаление пыли. После второго этапа остаются частички загрязнений. Перед началом основной работы колонны, стены, перекрытия снова очищают.

4. Раскрой холста, ламели из углеродного волокна. Мастер вырезывает согласно проектной документации укрепляющие фрагменты, подготавливает их к установке.

5. Разметка области нанесения подготовленных армирующих элементов. Без этого шага могут образовываться некрасиво выглядящие, снижающие прочность «пересечения» холстов — или отдельные участки останутся незащищёнными.

6. Нанесение на одну или обе стороны углеволокна адгезионного (клеящего) слоя. Для создания прочной связи «Вармастрой» применяют эпоксидную смолу с присадками. Вещество малотоксично, быстро сохнет, отлично схватывается со всеми поверхностями, заполняет поры, мелкие трещины. Для равномерного распределения слоя используют строительный валик.

7. Наклеивание полимерного холста, разглаживание посредством шпателя или валика. Последнее позволяет выгнать из-под фрагмента скопившиеся воздушные пузырьки. Сразу после нанесения вырезанный участок можно свободно перемещать на эпоксидном слое, стыкуя с соседними кусками.

8. Нанесение запечатывающего слоя. Внешнее покрытие предотвращает повреждение композитной панели, ускоряет процесс окончательного сцепления клеящего материала, восстанавливаемой и армирующей поверхностей.

Монтаж системы холстов

После высыхания эпоксидной смолы холст или ламель затвердевают, приобретают требуемую жёсткость. Все применяемые материалы сохраняют гибкость: не трескаются, не раскрашиваются, не ломаются при наложении изгибающих усилий.

Усиление монолитных и пустотных плит углеволокном

01 октября 2018 г.

Монолитные плиты применяются в перекрытиях между цокольным и первым этажом или последующими этажами в жилищном (ГОСТ 26434-2015) строительстве. Координационные размеры плит должны обеспечивать опору на двух, трех точках или по контуру.

Пустотные плиты применяются во всех типах зданий в качестве межэтажных перекрытий (в промышленных зданиях длина плиты до 12-ти м включительно). Пустотные плиты выполняют функции звукоизоляции и виброизоляции, т.к. при переходе стоячей звуковой или вибрационной волны из тела плиты в полость отверстий внутри плиты происходит формирование вторичных акустических волн, которые гасится слоем бетона. Для создания предварительного напряжения в монолитных плитах используется арматура, в пустотных — трос с заделкой на концах плит, который располагается в отверстиях.

Основным разрушающим фактором является нагрузка на изгиб, которая возникает под весом плиты и оборудования или вещей.

Дополнительные разрушающие факторы:

• Вибрации, возникающие под действием акустических и вибрационных нагрузок.
• Превышение нагрузок по сравнению с расчетными. Такая ситуация возникает при перепланировке или смене формата деятельности (перепрофилирование объекта), которая осуществляется в помещении или здании.
• Работа с агрессивными веществами, которые воздействуют на поверхностный слой плиты снизу или сверху.
• Сложный режим изменения температуры или влажности.
• Нарушения технологии производства плит.

При исследовании разрушающих факторов и выборе способа устранения повреждений обращают внимание на целостность плиты (отсутствие трещин, разрушений до арматуры слоя бетона сверху или снизу, сквозные дыры до отверстия пустотной плиты, повреждение армирующих элементов).

Существующие способы ремонта или восстановления несущей способности плит:

• Укладка дополнительной стяжки после удаления поврежденных участков.
• Установка дополнительных опор в средине плиты и вблизи точек опоры на несущий элемент здания.
• Установка дополнительных закладных изделий на краях плит и их обвязка сваркой с использованием стальной полосы или проволоки.

Все работы связаны с прекращением эксплуатации объекта и проводятся за 5…7 рабочих дней, если не связаны с бетонными работами. Ремонт с применением дополнительной бетонной стяжки займет 28 дней до получения проектной прочности бетона. Рекомендуются быстро застывающие бетонные смеси или смеси на основе эпоксидных смол с наполнителем.

Принцип усиления плиты перекрытия углепластиком

Монолитные и пустотные плиты перекрытия испытывают изгибающую нагрузку: внизу (потолок) на растяжение, вверху (пол) — на сжатие. У бетонных и железобетонных конструкций предельная нагрузка на сжатие в десятки раз превышает предельную нагрузку на растяжение. Но существуют методы создания предварительного напряжения для снижения усилия сжатия, что приводит повышению эффективности мероприятия по усилению плиты снизу на растяжение. Для этого применяют двунаправленное полотно (напр., CarbonWrap Fabric 450/1200), которое располагается вдоль длинной стороны плиты с определенным шагом в несколько слоев. После укладки полотна сверху и «схватывания» усиливающего слоя аналогичные работы проводят снизу, где можно использовать однонаправленное полотно (напр., CarbonWrap Tape-230/600).

Порядок проведения работ по усилению плит с помощью углепластика

Работы по восстановлению несущей способности плит перекрытий проводятся специализированными строительно-ремонтными организациями, которые имеют возможность производить технические расчеты и специалистов по созданию проектов усиления.

Основные этапы работ:

• Анализ причин повреждений и состояния плит перекрытия. Составление схемы повреждений.
• Разработка проекта ремонта и усиления. Проект содержит расчет по методу конечных элементов с применением специального ПО, которое моделирует ситуацию до и после ремонтных работ. На основании модели выбирается количество слоев, схема укладки (могут понадобиться поперечные слои углепластика) и тип углепластика (ширина, плотность, одно или двунаправленность нитей углеволокон в ткани).
• Составление и согласование проекта усиления с отделениями Госстроя и владельцем проекта здания.
• Составление сметы и графика выполнения работ.
• Удаление однослойного пола или покрытия.
• Разгрузка плиты с помощью домкратов.
• Подготовка поверхности под укладку полотна или ленты. При необходимости удаляется поврежденный слой, проводится разделка, очистка рабочей зоны от грязи, пыли и ржавчины. Укладка ремонтного слоя из композиций с высокой скоростью «схватывания» для уменьшения сроков выполнения работ. При серьезных повреждениях используют армирующую сетку из углеволокна (напр., CarbonWrap Grid 300/1200).
• Укладка слоев углепластика на подготовленную обеспыленную и загрунтованную поверхность по утвержденной схеме и последовательности. В промышленных и коммерческих зданиях с большой площадью перекрытий используются монолитные плиты с ригелем. Ригель ремонтируют и укладывают на него усиливающую углеволоконную ленту со стороны ригеля с заходом на поверхность плиты.
• При необходимости делают косметический ремонт или восстанавливают покрытие пола.
• Сдача работы заказчику.

Работы по ремонту проводятся в сухом помещении при температуре поверхности не ниже +5° С и влажности не более 4%. Следующий слой укладывают через 2…3 часа в зависимости от условий полимеризации эпоксидного клея. При повышенной влажности помещение следует просушить.

Достоинства усиления перекрытий монолитного или пустотного исполнения:

• Работы по укладке полотна, ленты или ламината не требуют дополнительных конструкций или специальной техники. Большинство работ производится со строительных лесов.
• Короткие сроки выполнения работ. Оклеивание можно проводить через 6…12 часов после проведения ремонтных работ, т.е. набора 60…70% прочности ремонтной смеси на основе эпоксидной смолы.
• Толщина усиливающего слоя влияет на толщину плиты незначительно. При выполнении усиления со стороны пола или потолка отделочные работы решают вопросы неровности. Сроки выполнения работ составляют 2…5 рабочих дней.
• Стоимость усиления с помощью углеволокна, в пересчете на кв. метр, с учетом затрат на материалы и оплату рабочих получается ниже, чем традиционные способы усиления.

Усиление бетонных монолитных и пустотных плит перекрытий с помощью композиционных материалов на основе углеволокна и эпоксидных компаундов имеет значительные перспективы, но сдерживается отсутствием нормативных документов на методику расчета прочности и материалы.

Полимеры, армированные углеродным волокном, для бетонных конструкций

Углерод
армированный волокном полимер (CFRP) — это тип композитных материалов, состоящих из
углеродное волокно и полимер. Углеродное волокно обеспечивает прочность и жесткость
в то время как полимер действует как связная матрица для защиты и удержания волокон
вместе. Углепластик изготавливается в виде полос, стержней и листов с использованием различных
технологии производства, такие как намотка филамента, пултрузия и ручная укладка
процессы.

углепластик
материалы обладают хорошей жесткостью, высокой прочностью, малой плотностью, коррозии
сопротивление, вибростойкость, высокая предельная деформация, высокая усталость
сопротивление и низкая теплопроводность.Они плохие проводники
электричество и немагнитны.

Углепластик обеспечивает решение многих проблем, связанных с износом и
укрепление инфраструктуры, такой как мосты и здания. Использование углепластика
арматурные стержни в новом бетоне могут устранить потенциальные проблемы коррозии и
существенно повысить конструктивную прочность элемента.

эффективный
использование полимера, армированного углеродным волокном, может значительно увеличить срок службы
конструкции, минимизирующие требования к обслуживанию.Углеродные волокна также имеют
использовался в качестве усиления для абляционных пластиков и для усиления для
легкие, высокопрочные и жесткие конструкции.

Недвижимость
из углепластика

1. Устойчив к щелочам.
2. Коррозионная стойкость, поэтому применяется для контроля коррозии и восстановления железобетонных конструкций.
3. Обладает низкой теплопроводностью.
4. Углепластик имеет высокое отношение прочности к массе и, следовательно, исключает необходимость использования тяжелого строительного оборудования и несущих конструкций.
5. Требуется короткое время отверждения. Следовательно, приложение занимает меньше времени. Это значительно сокращает продолжительность проекта и время простоя конструкции.
6. Углепластик обладает высоким пределом прочности.
7. Высокая усталостная прочность. Таким образом, они не разлагаются, что легко устраняет необходимость частого обслуживания.
8. Углепластик плохо проводит электричество и не обладает магнитными свойствами.
9. Благодаря легкости готовые компоненты из углепластика можно легко транспортировать.Таким образом, это способствует развитию сборных конструкций, сокращает затраты на рабочую силу и потребность в капитальных вложениях.

Рис.1: Полосы, листы и стержни из углепластика

Применение углепластика в бетонных конструкциях

1. Полосы углепластика

Есть много методов, использующих углепластик.
полосы, ламинаты для усиления бетонных конструкций, например, на внешней стороне
Листы из углепластика и стеклопластик, монтируемый на поверхности. Выполнение методов усиления
зависит от прочности клея, используемого для приклеивания углепластика к бетону
поверхность и степень напряжения на границе раздела бетона и углепластика.

Углепластик

используется для упрочнения стали.
автомобильные мосты проще и дешевле. Полосы углепластика составляют только 20%
вес полос аналогичных изделий из высокопрочной стали, но
как минимум в четыре раза сильнее. Их высокое соотношение прочности к весу делает
Полосы углепластика просты в обращении и сокращают затраты на установку. Полосы углепластика
толщиной всего 8 мм были использованы для укрепления автодорожного моста в
Рочдейл, Великобритания.

Рис. 2: Полосы углепластика, используемые для усиления железобетонной плиты

2.Обертки из углепластика

Обертка

CFRP используется для
восстановление кладочных колонн. Обертки из углепластика используются для контроля коррозии.
и восстановление железобетонных колонн. Они также используются для
строительство сейсмостойких конструкций.

Добавление листов углепластика значительно
увеличивает предельный изгибающий момент модифицированной стены сдвига.
Однако для того, чтобы лист FRP выдерживал высокие осевые нагрузки,
от изгибающего момента, приложенного к стенке сдвига, листы углепластика должны быть
надежно закреплен у основания стены.

Рис. 3: Обертывание колонн RC листами углепластика

3. Ламинат углепластика

Ламинат CFRP с низким тепловым расширением
используются для усиления конструктивных элементов, таких как балки в зданиях и
балки в мостах. Углепластик используется для более быстрого укрепления стальных дорожных мостов,
дешево и легко.

4. Стержни углепластика

стержня углепластика были в строительстве
строительства новостроек и усиления железобетонных конструкций с помощью Near Surface
смонтированная техника армирования углепластика.

Рис. 4: Применение стержней из углепластика в железобетонных элементах

Производство
Методы для CFRP

1. Непрерывный процесс армирования
2. Намотка нитью
3. Пултрузия
4. Процессы ручной укладки
5. Процессы формования
6. Формование в согласованных штампах
7. Формование в автоклаве
8. Вакуумная упаковка
9. Процессы впрыска смолы
10. Трансферное формование
11. Реакция литье под давлением

.

Армирование волокном в бетоне | Tetex.com

A BSTRACT

Бетон имеет высокую прочность на сжатие, жесткость, низкую теплопроводность и электрическую проводимость, но ему не хватает прочности на растяжение, изгиб, а также формируемая структура является хрупкой и не жесткой. Когда волокна с небольшой длиной штапеля добавляются в бетон, волокна осаждаются через цементный раствор, создавая вторую фазу на границе раздела, делая структуру жесткой и гибкой. Гибкость приводит к поглощению энергии, что делает систему более жесткой.Эта вторая фаза делает конструкцию более жесткой, которая действует как амортизирующая зона и предотвращает растрескивание.

1 . ВВЕДЕНИЕ

Бетон — это комбинация разнородных материалов. Как и в бетоне, не используется отдельный компонент, поэтому эту общую конструкцию можно назвать композитной . Когда волокна с небольшой длиной штапеля армируются в структуре бетонной матрицы, волокна осаждаются через раствор цементного раствора, образуя вторую фазу на границе раздела.Этот второй этап делает структуру более жесткой. В случае вибрации или сильных ударов эта вторая фаза будет действовать как амортизирующая зона и предотвращать появление отражающих трещин [1]. Армирование волокнами в строительных материалах появилось много веков назад, и все началось с натуральных волокон. В Древнем Египте около 3000 лет назад глину укрепляли соломой для строительства стен [2].

Бетон имеет высокую прочность на сжатие, но относительно низкую прочность на разрыв. Комбинированное использование обычного бетона и стальных арматурных стержней улучшает прочность на растяжение, но, к сожалению, железобетон имеет высокую проницаемость, которая позволяет проникать воде и другим агрессивным элементам, что приводит к карбонизации и воздействию хлорид-ионов, что приводит к проблемам с коррозией.Коррозия стальных стержней фактически является основной причиной ухудшения инфраструктуры [3, 4]. Образовавшаяся бетонная конструкция хрупкая; армирование волокнами делает бетон прочным и гибким. Гибкость приводит к поглощению энергии, что делает систему более жесткой. [5].

Согласно Комитету 544 Американского института бетона (ACI) бетон, армированный волокном (FRC), подразделяется на четыре категории по типу волокнистого материала. Это SFRC для бетона, армированного стальным волокном, GFRC для бетона, армированного стекловолокном, SNFRC для бетона, армированного синтетическим волокном, включая углеродные волокна, и NFRC для бетона, армированного натуральным волокном [6].

2 . ВОЛОКНА КАК УСИЛЕННЫЙ КОМПОНЕНТ В БЕТОНЕ

Несмотря на то, что бетон может иметь множество инновационных конструкций, его можно улучшить за счет эффективного использования армирования волокном. Развитие бетона, армированного фиброй, теперь обеспечило надежное решение многих проблем, с которыми сталкиваются традиционные технологии производства бетона.

Хоссейн Сарбаз [7] и др. Изучили свойства смесей песка и натурального волокна для дорожного строительства и заявили, что в последнее десятилетие возобновился интерес к натуральному волокну как заменителю стекла, мотивированный потенциальными преимуществами веса. экономия, более низкая цена на сырье и «термическая переработка» или экологические преимущества использования возобновляемых ресурсов.С другой стороны, натуральные волокна имеют свои недостатки, и их необходимо решить, чтобы они могли конкурировать со стеклом. Натуральные волокна обладают меньшей прочностью и прочностью, чем стекловолокно. Однако недавно разработанные средства обработки волокон значительно улучшили эти свойства. Чтобы понять, как следует обращаться с волокнами, необходимо более внимательно изучить их.

Д. Алмейда [8] и др. Изучили использование натуральных волокон в качестве арматуры в цементных композитах и ​​заявили, что растительный мир полон примеров, когда клетки или группы клеток «спроектированы» для обеспечения прочности и жесткости.Экономное использование ресурсов привело к оптимизации функций клеток. Целлюлоза — это природный полимер с высокой прочностью и жесткостью на вес, и он является строительным материалом для длинных волокнистых ячеек. Эти клетки можно найти в стебле, листьях или семенах растений. Ниже описаны несколько успешных результатов эволюции, поэтому, если использовать правильную технику извлечения волокна, можно получить ценные волокна, а также фермеры получат некоторый доход от отходов.

Натуральные волокна обладают многими преимуществами, такими как низкий удельный вес, что приводит к более высокой удельной прочности, это возобновляемый ресурс; производство требует мало энергии, натуральные волокна обладают хорошими теплоизоляционными и теплоизоляционными свойствами.Производится с небольшими инвестициями при низкой стоимости

Недостатки натуральных волокон — это более низкие прочностные характеристики, непостоянное качество, влагопоглощение вызывает набухание волокон, более низкая долговечность, обработка волокон может улучшить это, низкая огнестойкость, колебания цены в зависимости от урожая

M.Y. Гудиявар [9] и др. Изучили применение искусственных волокон в армировании бетона и пришли к выводу, что выбор искусственных волокон варьируется от синтетических органических материалов, таких как полипропилен или углерод, до синтетических неорганических материалов, таких как сталь или стекло.В настоящее время товарная продукция армируется стальными, стеклянными, полиэфирными и полипропиленовыми волокнами. Выбор типа волокон определяется такими свойствами волокон, как диаметр, удельный вес, модуль Юнга, предел прочности на разрыв и т. Д., А также степень влияния этих волокон на свойства цементной матрицы.

Правильное смачивание искусственных волокон затруднено. Высокие температуры также могут вызвать нежелательные изменения поверхности волокна или даже разрушить волокна. Тем не менее, низкая цена, разумные температуры обработки и возможность вторичной переработки являются причиной растущего интереса к полипропилену.Однако немодифицированный полипропилен не будет иметь надлежащего сцепления с волокнами только за счет приложения усилий уплотнения. Механические свойства практически не улучшаются; волокна просто действуют как наполнитель.

Синтетические полимерные волокна получают из органических полимеров и включают акрил, арамид, нейлон, полиэстер и полипропилен. Наиболее распространенными формами этих волокон являются гладкие моноволокна, скрученные, фибриллированные и трехмерные. Они имеют низкий модуль упругости, химически более инертны, чем другие типы волокон, и практически не подвержены коррозии в щелочной матрице цементации.Полипропиленовые и полиэфирные волокна имеют гидрофобную поверхность.

Индраджит Патель [10, 11] и др. Изучили основные свойства бетона, армированного волокнами, и заявили, что использование этих волокон в качестве арматуры снижает проницаемость, просачивание воды, удерживает вместе мелкие заполнители, улучшает прочность бетона на сжатие и растяжение, улучшает Устойчивость к истиранию на 40%, что увеличивает срок службы пешеходных дорожек, дорог и промышленных полов.

Искусственные волокна плохо сцепляются с бетоном, и для улучшения этой специальной обработки требуется.Стоимость искусственных волокон, специально разработанных для армирования, будет выше. Полиэстер нестабилен при уровне pH выше 10, когда температура бетона поднимается выше 60o по Цельсию. Во время гидратации и схватывания образуется щелочь, которая разрушает небольшое количество искусственных волокон, таких как полиэстер. Искусственные волокна не экологичны; переработка — утомительная работа.

3 . РОЛЬ ВОЛОКНА КАК УСИЛЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ

Бетон хрупкий, Бетон не обладает прочностью и пластичностью, Бетон имеет ограниченную прочность на изгиб / растяжение при разделении.Бетон имеет более низкую стойкость к истиранию и износу. Бетон не защищает стальную арматуру от проницаемости. Бетону свойственны микротрещины и их распространение. Бетоны обладают ограниченной ударопрочностью [12].

Как натуральные, так и искусственные волокна, используемые в качестве арматуры, могут решить проблемы, связанные с бетоном. Натуральные волокна широко доступны в природе и могут использоваться для усиления полимеров с целью получения легких и прочных материалов. Такие волокна, как банановое волокно, кокосовое волокно, кенаф, конопля, лен, бамбук, джут, полиэстер, полипропилен, стекло и т. Д., Используются для армирования бетона, и было обнаружено, что это увеличивает пластичность и прочность цементной матрицы и значительно увеличивает ее растяжение. прочности на изгиб и ударную вязкость [13].

Неотъемлемыми преимуществами армирующих волокон, внедренных в бетон, являются уменьшение образования трещин, уменьшение проникновения воды, улучшение сопротивления истиранию, улучшение ударной вязкости, улучшение прочности на изгиб и сжатие, а также многие следующие преимущества.

Санджай Кала [14] изучил влияние вторичных армирующих синтетических волокон на бетон, торкретбетон и строительные растворы и заявил, что; склонность бетона к растрескиванию была принята как его естественная характеристика.Трещины возникают в бетоне, когда напряжение в бетоне превышает прочность бетона в это конкретное время. Повышение структурной прочности бетона позволяет выдерживать нагрузки от внешних сил. Волокна действуют как внутренняя опорная система, способствуя удержанию однородной бетонной смеси. Волокна, произвольно ориентированные в матрице бетона, обеспечивают уникальный механизм перекрытия, благодаря которому образующиеся внутренние трещины перекрываются и перекрываются волокном прямо на микроуровне.Более высокая вероятность появления трещин и волокон способствует достижению оптимальной долговременной целостности бетона на протяжении всего срока его службы. Параметры волокна, которые регулируют действие по борьбе с трещинами и ингибированию разрушения, включают большую площадь волокна, высокую прочность связи, сбалансированную прочность на выдергивание и разрыв, высокое соотношение сторон волокна (L / D).

Волокна также действуют как внутренняя опорная система, удерживая более однородную бетонную смесь. Волокна препятствуют естественной сегрегации и осаждению компонентов бетона.Внутренняя поддерживающая система, обеспечиваемая волокном, обеспечивает более равномерное истечение, поскольку вода в смеси не вытесняется и быстро выталкивается на поверхность за счет движения компонентов бетона вниз.

Обычный бетон при продолжительной нагрузке обнаруживает хрупкое разрушение. FRC, с другой стороны, демонстрирует лучшие пластичные характеристики и, как было установлено, выдерживает большую нагрузку после пика перед хрупким разрушением. Таким образом, проницаемость бетона снижается за счет уменьшения образования пластических трещин, что дополнительно снижает просачивание воды.

Устойчивость к истиранию достигается, когда поверхность бетона покрыта пастой однородного качества. Волокна вносят свой вклад в разработку этой качественной пасты, способствуя снижению усадки пластика и контролю трещин пластической усадки. Дорожные покрытия из фибробетона могут выдерживать больший износ и постоянные удары, чем тротуары из неармированного волокном бетона, что продлевает их срок службы.

Фибра придает бетону столь необходимый модуль упругости во время циклов замерзания-оттаивания и, таким образом, смягчает повреждения.Было обнаружено, что при воздействии замораживания и оттаивания долговечность бетона снижается одновременно с потерей его прочности, но на его ударную вязкость влияет присутствие волокон. Высокое содержание длинных волокон обеспечивает эффект сохранения ударной вязкости.

1. D. Jothi [15] изучал применение фибробетона в конструкциях и заявил, что, хотя бетон имеет прочность, но он хрупкий, прочность на первую трещину характеризует поведение армированного фиброй бетона до начала растрескивания в матрицу, а показатели ударной вязкости характеризуют ударную вязкость после до заданных прогибов в конечной точке.Коэффициенты остаточной прочности, которые выводятся непосредственно из индексов вязкости, характеризуют уровень прочности, сохраняющейся после первой трещины, просто выражая среднюю нагрузку после трещины в течение определенного интервала прогиба как процент от нагрузки при первой трещине. Важность каждого из них зависит от характера предлагаемого применения и требуемого уровня работоспособности с точки зрения растрескивания и прогиба. Когда фронт распространяющейся трещины сталкивается с массивом полимерных волокон, однородный рост будет нарушен, поскольку фронт проникает между волокнами, и требуется дополнительная работа разрушения для преодоления барьерного эффекта, поскольку глубина проникновения увеличивается, мостиковая сила быстро возрастает и в конечном итоге волокна выйдут из строя из-за выдергивания или разрыва волокна.Из-за уменьшения сопротивления разрушению фронт трещины будет прыгать вперед, пока движущая сила роста трещины не снизится до критического значения, чтобы остановить продвигающуюся трещину.

Волокна улучшают сцепление между частицами за счет увеличения площади поверхности за счет длины и размеров волокна. Это сцепление снижает неоднородность бетонной смеси, тем самым повышая текучесть бетона. Следовательно, пользователь получает выгоду за счет улучшенной адгезии и меньшей потери смеси при отскоке.

Долговечность бетона повышается за счет использования качественной конструкции смесей и армирования волокном. Уникальное преимущество армирования волокном, заключающееся в уменьшении усадочных трещин, пластической осадке, равномерном просачивании, уменьшенном образовании пластических трещин, повышенном сопротивлении истиранию, уменьшенной миграции воды, добавленной ударной вязкости и остаточной прочности после трещин, синергетически сочетаются, позволяя бетону развить оптимальную долговечность и долговечность. целостность.

Одним из важных атрибутов FRC является повышение усталостной прочности по сравнению с обычным бетоном.Прочность на изгиб определяется как максимальное усталостное напряжение при изгибе, при котором балка может выдержать два миллиона циклов необратимой усталостной нагрузки. Во многих областях применения, особенно в покрытиях мостовых и настилов мостов, покрытий на полную глубину и промышленных полов, а также в морских сооружениях, усталостная прочность на изгиб и предел выносливости являются важными проектными параметрами, главным образом потому, что эти конструкции подвергаются циклам усталостной нагрузки. Предел выносливости бетона определяется как усталостное напряжение при изгибе, при котором балка может выдержать два миллиона циклов необратимой усталостной нагрузки, выраженное в процентах от модуля разрушения простого бетона.Прочность при тех же пропорциях базовой смеси, усталостная прочность при изгибе, определенная с помощью волокон, показывает, что предел выносливости для двух миллионов циклов увеличился на 15–18 процентов.

Стальная фибра функционирует только после появления трещин в бетоне, ее функция заключается в замедлении распространения усадочных трещин с поверхности на плиту. Волокна предотвращают возникновение трещин в раннем возрасте и, таким образом, полностью предотвращают возникновение проблемы распространения трещин и разрушения.Волокна с высокой прочностью на разрыв создают более плотное сцепление с заполнителем в трещинах и усадочных соединениях, что увеличивает несущую способность и обеспечивает более стабильную передачу напряжений.

4 . СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

М.К. Гоял [16] изучил волокна в бетоне и объяснил методы использования волокон в качестве арматуры. В зависимости от объема работ или характера возводимой конструкции ее можно использовать. Эти волокна можно использовать для различных применений, таких как тонкая штукатурка, грубая штукатурка, бетон, тротуары и полы.Изменяется только количество используемых волокон, а также длина используемых волокон. Волокна можно использовать по-разному, например, смешивание вручную, смешивание на месте с использованием автоматического миксера. Для гидроизоляции используется волокно толщиной 3 мм из расчета 40 г / л водонепроницаемой эмульсии. Для тонкой штукатурки, фибра 4,8 мм с соотношением 100 г / 50 кг цемента. Для грубой штукатурки используется фибра толщиной 6 мм с соотношением 125 г / 50 кг цемента.

Для бетонной смеси используется фибра толщиной 12 мм с плотностью 900 г / м3.Для напольных покрытий используется волокно толщиной 24 мм

с плотностью 600-1800 г / м3. Способы использования волокон

в качестве армирования просты и легки. В зависимости от объема работ или характера возводимой конструкции ее можно использовать.

4 .1 Ручное смешивание

При ручном перемешивании сначала необходимое количество волокон смешивается с водой, непрерывное перемешивание поможет развести волокна друг от друга.Прежде чем заливать эту воду в бетон, нужно увидеть, что волокна отделились друг от друга, теперь немедленно используйте эту воду для смешивания в сухом растворе. Вода, в которой диспергированы волокна, используется для приготовления бетонного депо.

Для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать метод двойного депо вместо использования метода единственного депо, потому что при изготовлении небольших бетонных депо волокно, используемое для армирования, легко отделяется и дает наилучшие результаты.

4 .2 Автобетоносмеситель

При использовании фибры на больших площадях обычно для приготовления бетона используются автобетоносмесители. В этой процедуре возьмите 5-10 литров воды в сосуд миксера и поместите необходимое количество волокон в роторный барабан, затем добавьте все другие ингредиенты, такие как песок, гравий и цемент, и взбейте до получения однородного бетона, который готов к использованию.

4. 3 Бетонный завод по производству готовых смесей

Эти типы заводов используются для массового строительства, здесь изначально волокна диспергированы в воде, но размер партии довольно большой.Эта вода автоматически переливается через водяной насос в камеру смесителя для приготовления бетона. После того, как этот бетон подготовлен на заводе RMC, гомогенный бетон, армированный фиброй, транспортируется на объект тяжелыми грузовиками с вращающимся барабаном.

5 . ХАРАКТЕРИСТИКА АРМИРОВАННОГО БЕТОНА

Эллен Лэки [17] определила и выбрала стандарты испытаний композитов. Разработка стандартов проектирования — критическая потребность в расширении использования бетонных композитов.Одним из аспектов разработки стандарта проектирования является необходимость выявления, выбора и разработки соответствующих стандартов тестирования. Необходимо проверить несколько характеристик фибробетона. Некоторые из них: испытание на оседание, время схватывания бетона, прочность бетона, прочность на разрыв, прочность на сжатие, прочность бетона на изгиб, поглощение влаги. Эти методы испытаний заключаются в следующем.

5 .1 Тест на просадку

1. M.Шетти [18] в своей книге под названием «Технология бетона объяснил соответствующий метод тестирования. В соответствии с ASTM C 143 будет проведен стандартный метод испытаний на оседание бетона. Испытание на оседание будет выполнено для проверки удобоукладываемости и консистенции свежего бетона с волокнами. Образец для испытаний должен быть сформирован в форме из металлического адгезива, легко прикрепляемого цементным тестом, в форме боковой поверхности усеченного конуса с диаметром основания 20 см, диаметром вершины 10 см и высотой 30 см.Основание и верхняя часть должны быть открытыми, параллельными друг другу и под прямым углом к ​​оси конуса. Форма должна быть снабжена ножками и ручками. Требуется подбивочный стержень из круглой прямой стали диаметром 5/8 дюйма и длиной примерно 24 дюйма. Форма будет немедленно удалена с бетона, осторожно подняв ее в вертикальном направлении. Осадка будет немедленно измерена путем определения разницы между высотой формы и высотой над исходным центром.

5 .2 Время схватывания

В соответствии с ASTM 403 будет применяться стандартный метод испытания времени схватывания бетона. Этот тест будет проводиться с использованием иглы Вика. В этом испытании игла будет пытаться проникнуть в бетонную форму. Время, когда игла перестает проникать, дает начальное время схватывания. Время схватывания не менее 30 минут, время окончательного схватывания не более 10 часов [18].

5 .3 Прочность

В соответствии с ASTM C 666 будет применяться стандартный метод испытаний на прочность бетона. Этот тест будет проводиться с использованием аппарата Ле Шартелье. Целью этого испытания будет выяснить, существует ли опасность разрушения цементно-бетонной конструкции, расширения или сжатия, что может вызвать деформацию или растрескивание конструкции. Неаэрированный обыкновенный, быстротвердеющий и низкотемпературный цемент не должен иметь расширение более 10 мм или после аэрации оно должно составлять 5 мм [18].

5 .4 Прочность на разрыв при растяжении

Согласно стандарту ASTM C 496 испытание на прочность на разрыв при растяжении будет выполнено с использованием цилиндрических образцов. При определении модуля разрыва балочным образцом верхняя часть образца находится в состоянии сжатия, а нижняя часть — в состоянии растяжения. При испытании на растяжение при разделении образец находится под напряжением, поэтому он дает лучшее представление о прочности бетона на растяжение.Аппаратура Помимо обычной испытательной машины, для проведения испытания необходимы дополнительная опорная планка или пластина и опорные полосы из фанеры. Образцы точно такие же, как и при испытаниях на сжатие. При испытании на каждом образце проводят диаметральные линии и точно измеряют диаметр. Одна из фанеры полосы должны быть центрированы по центру нижнего блока подшипника. Образец помещают на фанерную ленту. Вторую полосу фанеры помещают продольно на цилиндр с центром на линиях, отмеченных на концах цилиндра.Нагрузка будет прилагаться непрерывно и без толчков с постоянной скоростью в диапазоне от 100 до 200 фунтов на квадратный дюйм / мин при расщеплении растягивающего напряжения до разрушения образца. Максимальная приложенная нагрузка, указанная машиной при разрушении, регистрируется вместе с типом разрушения и внешним видом бетона. Используемая пропорция составляет 1: 2: 4. Брикеты будут испытаны на прочность на разрыв на 28-й день после формирования брикета. По стандарту готовятся три формы и берется среднее значение [18].

5 .5 Прочность на сжатие

В соответствии с TS EN 12390-3 Будет выполнено стандартное испытание на прочность на сжатие. Самым важным свойством бетона является его прочность на сжатие, которая определяется путем нагружения правильно отформованных и затвердевших образцов в соответствии со стандартами. Испытательная машина может быть любого типа достаточной мощности, которая обеспечит требуемую скорость загрузки. В соответствии со стандартами будут подготовлены кубические формы 15x15x15 см.Для каждой смеси или предполагаемого возраста необходимо подготовить три образца. В конце 28-го дня кубические образцы готовы для испытания на сжатие [18].

5 ,6 Прочность на изгиб

В соответствии с TS EN 12390-5 выполняется стандартное испытание на прочность на изгиб. Это можно определить, используя простую балку с нагрузкой по центру или нагрузкой по третьей точке. При загрузке в центральной точке максимальная сила натяжения будет сосредоточена в одной точке.Загрузочная машина с достаточной грузоподъемностью и несущие блоки являются необходимым оборудованием для проведения испытания. Будут подготовлены и обработаны кубические формы 15x15x75 см [18].

5 .7 Поглощение влаги

Согласно D 6489-99 [2000] будет выполнено стандартное влагопоглощение бетона. Бетонный куб хранится в печи; Чтобы влага, присутствующая в бетонном кубе, испарилась, высушенный в печи куб будет выдержан в воде в течение 24 часов.Затем количество воды, поглощенной бетоном, будет обнаружено путем взвешивания блока [18].

6 . ПРИМЕНЕНИЕ УКРЕПЛЕНИЯ ВОЛОКНОМ

Брюс Перри [19,20] изучил эффективное использование различных волокон в бетонных конструкциях и предложил различные применения, такие как бетонные конструкции, гидроизоляция, такие как верхний резервуар для воды, плотины, гидроизоляция террас, штукатурка, шорткрет и сборные материалы, такие как трубы, плитки из пустотелых блоков и тротуарные блоки.Технические применения этих волокон объясняются ниже.

6. 1 Несущие бетонные конструкции

Фибробетон используется в различных приложениях, таких как плиты, балки, колонны, дороги, мосты, взлетно-посадочные полосы и т. Д. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы структура должна быть устойчивой к растрескиванию, механика за этим показана без деформации волокон, превышающей допустимую деформацию, но в случае кривой с волокнами деформация не превышает деформационную способность, поэтому образование трещин не происходит.В несущих конструкциях стель предотвращает образование трещин в середине плиты. Стальная арматура никогда не бывает на верхних 50 мм бетонной плиты, поэтому очевидно, что всегда существует вероятность образования первоначальной микротрещины. Когда волокна используются в качестве армирующего материала, они в первую очередь помогают предотвратить образование трещин. Волокна равномерно распределены в бетонной конструкции и предотвращают образование трещин, иногда даже армирование волокном способно устранить дорогостоящую стальную арматуру на грунтовых конструкциях, таких как тротуары, опалубки, PCC, Trimix и т. Д.Использование волокон помогает улучшить пластичность бетона при циклических нагрузках. Армирование фиброй увеличивает сопротивление сдвигу в бетоне, особенно в стыках колонн балок; Армирование волокном также помогает лучше закрепить арматурный стержень, пересекающий стык колонны балки. Использование волокон в стыке колонн балки увеличивает пластичность, тем самым повышая защиту от обрушения. В сейсмических зонах волокно может добавлять дополнительную обычную боковую арматуру, а также улучшает эластичность бетона, снижает сегрегацию и просачивание.

6. 2 Водоудерживающие конструкции

Волоконное армирование успешно применяется в водоудерживающих конструкциях и гидроизоляции. Использование различных волокон в гидроизоляции делает бетонную структуру, стены, поверхность связной и менее пористой. Волокна также уменьшают усадочные трещины и дефекты, уменьшая глубину проникновения воды и сохраняя структуру. Различное применение армирования волокном — верхний резервуар для воды, водонепроницаемость кирпичного коба, что делает террасу здания водонепроницаемой.Эти конструкции предпочтительны в современных зданиях, где садовые террасы поддерживаются в бетонных джунглях, и в больших городах, где нет земли для посадки.

6. 3 Штукатурка и торкретирование

Волокна также используются при штукатурных работах. Различные виды штукатурки: внутренняя штукатурка, внешняя штукатурка, штукатурка Paris, декоративные сборные панели, готовая штукатурка и т. Д. Использование волокон в штукатурке дает много преимуществ, таких как снижение потерь отскока, что напрямую приводит к экономии стоимости материала.Это также снижает водопоглощение и проникновение воды через штукатурку и, в конечном итоге, через стены. Это напрямую снизит влажность стен, тем самым уменьшив стоимость перекраски, волокна также улучшат сопротивление разрушению стены. Наружная штукатурка: после использования волокон очень важно проверить водонепроницаемость. Армирование фиброй при штукатурных работах повышает прочность раствора. Это также помогает контролировать распространение трещин при вырезании канавок для прокладки кабелепровода.Армирование волокном уменьшает некрасивые усадочные трещины в стене, а также улучшает контур поверхности. Армирование волокном также увеличивает скорость работы за счет уменьшения потерь при отскоке. Благодаря волокнам в растворе можно нанести более толстый слой, что позволит покрыть работу быстрее. Волокна также способствуют падению бетона или раствора, поэтому дополнительная обработка не требуется. Волокно также улучшает внешний вид оштукатуренной поверхности.

6. 4 Сборный железобетон

В наши дни в современном строительстве используются различные сборные железобетонные материалы, такие как цементные трубы, полые блоки, тротуарные блоки, сборные мосты и т. Д.Во всех этих применениях волокна используются в значительной степени для улучшения механических свойств.

A cЗнание

Авторы выражают искреннюю признательность DKTE’S TIFACCORE в техническом текстиле.

Re f e r e n ces

1. Деррик Д. Стокс, Влияние прочности матрицы на поведение композитных трещин, Университет Пенсильвании, Университет

, 09 августа

2.М. Малеке, Ф. Я. Белал, С.М. Сапуан «Исследование механических свойств псевдостебельного бананового волокна, армированного эпоксидным композитом», октябрь 2007 г. Арабский научно-технический журнал, том 32.

3. Д. Халл и В. Клайн, «Введение в композитные материалы», опубликовано Syndicate of the

University of Cambridge, 1996, ISBN: 0-521-381908.

4. А. Р. Хоррок и С. К. Ананд, «Справочник по техническому текстилю», опубликованный издательством Wood Head

Publishing Ltd, Кембридж, Англия, 2000 г., ISBN № 185573-385

5.Флавио де Андраде Силва, Барзин Мобашер, Ромильдо Диас де Толедо Фил, «Достижения в области цементных композитов на основе натурального волокна: материал для устойчивой строительной индустрии» 4-й Коллоквиум по текстильным армированным конструкциям

6. Эдуардо Марсело Безерра, Ана Паула Хоаким, д-р. , Холмер Савастано, «Некоторые свойства волокнисто-цементных композитов

с выбранными волокнами», Бразилия

7. Хоссейн Сарбаз и Хоссейн Гиассиан, «Свойства смесей песка и натурального волокна для дороги

Строительство», Иранский университет науки и Технологии

8.Д. Алмейда и Мело Филью, «Использование Curaua в качестве арматуры в цементных композитах», Civil

Инженерный факультет, Федеральный университет ду Рип де Жаннерио, Бразилия

9. M.Y. Гудиявар и В. Махаджан, «Применение волокон в бетоне, армированном волокном»

www.fibre2fashion.com

10. Индраджит Патель и С.Д. Модера, «Исследование основных свойств армированного волокном бетона с большим объемом летучей золы» Журнал инженерных исследований и Студия

11.http: //www.rcom/html/business/recron_3s.html

12. Роберт Р. Франк, «Лубяные и другие растительные волокна», опубликовано Woodhead Publishing Ltd

, Кембридж, Великобритания. ISBN 1-85573-684-5

13. Сабит Аданур, «Справочник по промышленному текстилю Wellington Shears», опубликованный издательской компанией Technomic

в 1995 году, ISBN №1-56676-340-1

14. Санджай Кала, «Синтетические волокна для вторичного армирования бетона, торкретбетона и строительных растворов», www.Constructionfibcom

15. Д. Джоти, «Применение метода армирования фиброй бетона в гражданском строительстве», African

Research Review, Volume 2 (4) сентябрь 2008 г. (стр. 157-172)

16. M.K. Гоял, «Волокна в бетоне», Индийский журнал по бетону, март 2003 г., стр. № 942.

17. Эллен Лэки «Идентификация, выбор и разработка стандартов испытаний композитов»,

Университет Миссисипи

18. М.С. Шетти, « Concrete Technology », изданная Chand and Company Ltd, Нью-Дели

19.Брюс Перри, «Эффективное использование полипропиленовых волокон в бетоне», семинар группы инженерных служб, ноябрь 2004 г.

20. fiberconcretematerialscompany.com

Эта статья первоначально была опубликована на сайте: http://www.technicaltextile.net /articles/construction-textiles/detail.aspx?articleid=4556

.

Рубленые пряди из углеродного волокна для армирования бетонных конструкций

новый

Рубленые пряди из углеродного волокна

Рубленое углеродное волокно является новым материалом и измельчается из углеродного ровинга различных спецификаций. Он обладает очевидным преимуществом: высокая прочность на разрыв, сопротивление истиранию, коррозионная стойкость, хорошая проводимость и устойчивость к высоким температурам.

Область применения

• Армированный пластик: , например нейлон (PA), полипропилен (PP), поликарбонат (PC), фенольный (PF), политетрафторэтилен (PTFE), полиимид (PI), и т.п.;

• Конструкция: армирующие материалы, такие как цемент, токопроводящие покрытия, краска;

• Электрическое поле: можно использовать для производства токопроводящей бумаги, электрических панелей, токопроводящего стеклопластика, игольного мата и т.д .;

• Изоляционный материал: огнеупорный кирпич, армированный углеродным волокном, керамика, армированная углеродным волокном

• Новая энергия: электроды топливных элементов .

Технические характеристики / модели

Длина: 4 мм 6 мм 8 мм 10 мм 12 мм…

Технические данные

Класс A

Предел прочности на разрыв 0

0a2

Класс B

7,0 мкм