Усиление углеволокном колонн

9
0
Сергей Эксперт. Более 12 лет
Ваша скидка: 5%

Заполните несколько простых вопросов чтобы подобрать себе правильную гидроизоляцию:

1 Выбрать вариант:
Содержание статьи

1. Основные причины усиления колонн
2. Чем углеволокно лучше других материалов?
3. Преимущества использования материалов
4. Что усиливает углеволокно?
5. Приготовление компонентов
6. Методы усиления и материалы
7. Сколько стоит проведение такой работы?
8. Процесс работы
8.1 Подготовка поверхности
8.2 Подготовка материала
8.3 Усиление колонн
9 Какие материалы лучше всего использовать?

Колонна – это вертикальная строительная конструкция, может быть монолитной, железобетонной или кирпичной. Основное ее предназначение – это поддержка, благодаря чему происходит равное распределение нагрузки на всё здание.

От состояния колонн зависит их способность поддерживать необходимые усилия и устойчивость всего построения.

В отличие от традиционных способов усиления несущих строительных конструкций, усиление углепластиками не увеличивает сечение элементов, что имеет большое значение не только в случае промышленных зданий и сооружений, но, что особенно важно, в жилом, коммерческом и административном строительстве. Применение углепластиков при усилении зданий значительно сокращает сроки выполнения работ, и при комплексном подходе имеет ощутимый экономический эффект.

Основные причины усиления колонн

Каждый элемент любого архитектурного построения рано или поздно потребует ремонтных работ, в том числе и усиления. Проводятся такие работы только в крайних случаях, которыми могут стать:

  • деформация элемента, механические повреждения;
  • разрушение материала (бетона и арматуры) из–за агрессивной окружающей среды;
  • коррозия арматуры (разрушение);
  • в случаях, когда увеличиваются нагрузки на элементы;
  • исправление ошибок;
  • нарушение технологии при работе;
  • несоответствие фактических свойств материалов.

Прежде, чем в здание будет происходить усиление колонн. Их осматривают специалисты, они решают какие материалы лучше всего использовать, уточняют сроки за которые будет проведена работа и дают советы.

 

Чем углеволокно лучше других материалов?

Использование углеродного волокна в строительстве достаточно новый метод. В России он используется с 1998 года. За столь короткое время углеволокно смогло доказать, что является одним из самых эффективных материалов и практически не заменимо.

Оно обладает такими свойствами как:

  • 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.

По техническим свойствам, даже по твердости, углеродное волокно раза в 3 превосходит металл (до недавних пор самый прочный материал в строительстве). Используется углеволокно в таких сферах, как промышленность, строительство, реже в аэрокосмической сфере.

Одним из ключевых плюсов использования углеродного волокна является доступность, скорость и простота реализации (технология работы представляет из себя наклеивание материала на подготовленную поверхность).

По многим параметрам, углеродные волокна превосходят другие материалы в несколько раз. Но, несмотря на это, материал требует внимательного ухода и имеет ряд недостатков:

  • цена (работа с этим материалом немного дороже, чем со сталью);
  • время работы (в одном помещение не превышает недели, но по сравнению с работой другими материалами она выходит дольше).

Преимущества использования материалов 

Ремонтные работы старых зданий, а также строительство новых, при условии использования углеволоконных материалов, углепластика или фибробетонов, возможно существенное сокращение расходов, срока их выполнения.

К преимуществам использования этих материалов относится:

  • отсутствие необходимости привлекать тяжеловесную технику для работ, так как материалы легкие;
  • с применением технологии внешнего армирования время, за которое выполняется усиление бетона углеволокном, сокращается до 10 раз;
  • конструкция приобретает способность выдерживать нагрузки, которые в 4 раза превышают допустимый уровень для других материалов;
  • конструкция не становится тяжелее;
  • материал не подвергается коррозийным изменениям;
  • если при проектировании, а также предварительных строительных работах, были допущены ошибки, их вполне можно исправить;
  • новые материалы прослужат не менее 75 лет.

Усиление углеволокном проводится быстро и является очень эффективной технологией. При повреждении несущих конструкций усиление углепластиком или углеволокном незаменимо, так как оно помогает существенно уменьшить последствия повреждений, не только вернуть несущие способности конструкции, но и повысить их. В дальнейшем железобетон будет защищен от влияния влаги и возникновения коррозии арматуры. А также от большинства возможных механических повреждений.

Усиление несущих конструкций рационализирует строительство. Но доверить любые работы в этой сфере можно только профессионалам. Ведь огромное значение в достижении необходимого результата имеет технология.

Усиление композитами становится все более распространенной и часто применяемой технологией, поэтому и технология производства отдельных композиционных материалов и систем внешнего армирования – это та ниша, попасть в которую стремится все больше предприятий. Но только при условии технически грамотного подхода и отказа от чрезмерной экономии на материально–технической базе возможно создание конкурентоспособного материала.

Что усиливает углеволокно?

Усиление железобетонных колонн углеволокном позволяет улучшить такие показатели конструкции:

  • несущие способности;
  • устойчивость колонн к внешней среде;
  • уровень допустимой нагрузки.

Преимуществами такого способа укрепления колонн являются следующие особенности материала:

  • углеродное волокно не меняет вес колонн и не деформирует их;
  • нет необходимости использовать тяжелую технику при работе;
  • усиление с помощью углеволокна позволяет восстановить несущую способность колонны на 90 %.

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.

МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ И МАТЕРИАЛЫ

Основные методы усиления это:

  1. Армирование – используется стальная и композитная арматура, сварные сетки и различный металлопрокат: швеллеры, уголки, двутавр. Другие, или же дополнительные, элементы усиления монтируются с внешней стороны, таким образом создается внешний армопояс. Также дополнительные элементы могут встраиваться в несущие конструкции, такими являются стены, колонны, балки.
  2. Торкретирование – этот метод является самым молодым, используется он в сравнение с другими недавно, на сегодняшний день является самым доступным по расходам. Метод позволяет в короткие сроки обрабатывать большие поверхности.
  3. Гидроизоляция – последний метод усиления, применяется в защите фундаментов, подвалов и цокольных этажей.

Сколько стоит проведение такой работы?

Точную цену могут сказать только специалисты, следует помнить, что в разных городах России стоимость будет отличаться.

В таблице приведены примерные цены.

Вид объекта Срок выполнения работы (в днях) Объём работ Цена за единицу Метод укрепления
Колонны 5–7 от 100 до 5 000 кв. метр от 500 до 4 500 руб/пог. м Создание стальных обойм, применение композитных материалов.
Проёмы 5 от 1 до 50 шт. от 9 000 до 25 000 руб/шт. Использование углепластика, карбоновых лент, сеток, ламелей.
Стены и пилоны 7–10 от 100 до 5 000 кв. метр от 500 до 3 700 руб/кв. метр Укрепление углеволокном.

Не стоит забывать и о том, что снижение затрат ресурсов при выполнении усиления конструкций углепластиком или углеволокном приводит к существенной экономии. Причем качество работ не страдает, а оказывается только лучше, чем при использовании устаревших технологий усиления.

Процесс работы

Прежде всего, происходит обследование помещения. Находятся наиболее тяжелые колонны, закупается нужный материал и подготавливается поверхность.

Различают несколько видов работ, которые направлены на усиление колонн:

  1. По вертикали – делается фаска на углах или опора на скругление.
  2. По горизонтали – укладка по высоте объекта двунаправленных или однонаправленных.
  3. Обвязка оголовка конструкции под углом в 45° или 90° в направлении действия.
  4. Комбинирование нескольких методов.

Подготовка поверхности 

Выбранные участки тщательно отчищаются от прежней отделки, краски, грязи и т. д. (для этого используется специальное шлифовальное оборудование). От начального этапа будет зависеть и дальнейшая работа. Шлифовка должна происходить по точной технологии, с соблюдением всех правил. В процессе работы не допускается попадание влаги, в завершении этого этапа происходит очистка поверхности от грязи и пыли.

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

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

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 отмеривается нужная длина и отрезается.

Усиление колонн

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.

Какие материалы лучше всего использовать? 

Для того чтобы работа проводилась не зря и ее итог обрадовал каждого, необходимо подумать и о качественном материале. Сейчас углеродное волокно и связующий клей можно купить практически в любом строительном магазине.

Одними из лучших считаются:

  1. Sika CarboDur S – однонаправленный материал из волокон на основе углерода для использования «сухим» методом. Обладает такими преимуществами: увеличением сейсмостойкости стенок из кирпича; компенсацией растерянной стальных элементов; повышением несущей возможности, а также гибкости колонн; улучшением несущей возможности систем; изменением смещений, стимулированных сейсмическими влияниями; улучшением рабочей прочности.
  2. Sika CarboDur M – это изготовленные способом пултрузии холсты из армированного полимера на основе волокон из углерода (CFRP), используемые для улучшения бетонных, деревянных, кирпичных, стальных элементов. Обладают такими преимуществами: повышением несущей возможности плит перекрытия, балок, пролётных построек мостов; монтажом нелегкого оснащения; самой высокой прочностью на растяжение; длиной, которая не имеет границ, не требует швов соединения; маленькой толщиной, простотой устройства пересечений; легко перевозится (рулоны); проведением комплексных испытаний и получением разрешительных документов на применение во многих странах мира.
  3. Sikadur–300 – двухкомпонентная смола, в состав которой не входят растворители. Обладает такими свойствами: используется для работы как вручную, так и механизированным способом; хорошо сцепляется с множеством поверхностей; неограниченные механические свойства; долгое время службы; не содержит растворителей.
  4. Sikadur–330 – двухкомпонентная тиксотропная смесь смолы и клея. Обладает такими особенностями: просто перемешивается и работает с помощью шпателя либо валика; используется для работы пропитки вручную; комфортена при нанесении в отвесные и потолочные плоскости; превосходное сцепление с большинством поверхностей; большие механические качества; не требует единичной грунтовки; не включает растворителей.
  5. Sikadur–30 – тиксотропный клей на основе двух компонентов комбинации эпоксидных смол и специальных наполнителей, применяется при нормальных температурах от +8 оC до +35 оC. Обладает такими свойствами: просто смешивается и наноситься; непроницаемый для воды в жидком и парообразном состоянии; значительная устойчивость к ударам и шлифующему сносу; твердеет в отсутствии усадки; значительная первоначальная также окончательная механическая надежность.
  6. Sikadur–31 CF Normal – это влагостойкий, клей на основе двух компонентов: смолы и специальных строительных элементов. Используется для работы при температурах от +15 оС до +35 оС. Обладает такими особенностями: элементы различного цвета (позволяет контролировать процесс); намерено не потребует грунтования; значительная первоначальная и окончательная надежность; непроницаем для жидкостей и водяного пара; хорошая стойкость при химических работах.
  7. Эпоксидный клей CWrap Polimer 530. Срок годности смеси 45 мин при 20Ст. Вязкость смеси ~100 000 сантипуаз. Температура стеклования ~68 оС. Предел прочности при растяжении 68 МПа. Модуль упругости при растяжении 3,3 ГПа. Предел прочности при сжатии 76,4 МПа. Модуль упругости при сжатии 3 ГПа. Предел прочности при изгибе 82,7 МПа. Модуль упругости при изгибе 3,1 ГПа. Время открытой выдержки (полной полимеризации) при t=25 оC 36 часов. Удлинение не более 5 %. Адгезия к бетону разрушение бетона через одни сутки после нанесения. Срок хранения 1 год.

На 2020 год углеволокно для усиления конструкций и зданий является самым надежным методом в строительстве. Большинство строительных компаний уже остановили свой выбор именно на этом материале, посчитав его достойным быть первым. Углеродное волокно практически незаменимо в усилении архитектурных зданий и старинных постройках. В отличие от других, более старых методов, этот – не увеличивает сечение усиливаемых элементов, что имеет большое значение не только в случае промышленных зданий и сооружений, но, что особенно важно, в жилом, коммерческом и административном строительстве.

Частые вопросы
Что такое Колонна?

Колонна – это вертикальная строительная конструкция, может быть монолитной, железобетонной или кирпичной. Основное ее предназначение – это поддержка, благодаря чему происходит равное распределение нагрузки на всё здание.

Какие могут быть методы по усилению?

Основные методы усиления это:

  1. Армирование – используется стальная и композитная арматура, сварные сетки и различный металлопрокат: швеллеры, уголки, двутавр. Другие, или же дополнительные, элементы усиления монтируются с внешней стороны. Таким образом создается внешний армопояс. Также дополнительные элементы могут встраиваться в несущие конструкции, такими являются стены, колонны, балки.
  2. Торкретирование – этот метод является самым молодым, используется он, в сравнение с другими, недавно, на сегодняшний день является самым доступным по расходам. Метод позволяется в короткие сроки обрабатывать большие поверхности.
  3. Гидроизоляция – последний метод усиления применяется в защите фундаментов, подвалов и цокольных этажей.

На данный момент существует всего 3 основных способа усиления конструкций:

  1. Традиционные, или же стандартные.
  2. Инновационные, или технологичные.
  3. Комбинированные.
Зачем усиливать колонны?

Колонны необходимо усиливать, если произошли деформации элементов, выгибания рабочих арматурных стержней от перегрузки, а также из-за коррозии арматуры, отсутствия, нарушения, либо карбонизации защитного бетона. Также проводить работу необходимо, если нужно исправить ошибки, если были осуществлены нарушения технологии процесса усиления, и если имеется несоответствие фактических свойств материалов. Решение об усилении принимается лишь после расчетной оценки несущей способности колонны с учётом выявленных дефектов либо повреждений, а также с учётом фактических

Почему усиление углеволокном — лучший вариант?

С появлением углеродного волокна, был открыт новый подход к строительной работе. За короткое время данный материал занял лидирующую позицию среди самых эффективных и не заменимых продуктов. Углеволокно термостойкое, устойчивое к ударам и химической внешней среде. Оно долговечно, имеет небольшой вес, а при работе с ним нет необходимости в прекращении функционирования всего здания. Также данный материал высокопрочный, его можно наносить в несколько слов, а твердость его в 3 раза превосходит металл.

Какие этапы работы с усилением колонн углеволокном?

Сначала нужно обследовать помещение и найти самые тяжелые колоны. Затем приобрести необходимый материал и подготовить поверхность. Ее очистка и реставрация происходит специальными шпатлевками от трещин и сколов. Затем нужно убрать пыль с поверхности, нанести эпоксидную дисперсию, эпоксидный клей и поперечно оклеить углехолст по кругу с определенным интервалом. Если необходимо повысить сопротивление изгибающему моменту — клеится еще один слой ленты.

Какие показатели конструкции улучшаются после усиления?

Наклеивание волокон углепластика происходит перпендикулярно к оси колоны. Композиты обладают прочностью на растяжение в 6 раз больше, чем имеет классическая стальная арматура. Это позволяет выдерживать огромные нагрузки без разрушения. Сжатые элементы, усиленные углепластиком, прекрасно воспринимают не только центральную нагрузку, но и изгибающий момент.  У усиленных колон повышаются такие показатели: сейсмостойкость, несущая способность и безопасность.

Чем особенный данный материал для колонн?

Так как колонны — это важнейший несущий элемент строительного объекта, который принимается на себя большие нагрузки, его безопасность непосредственно зависит от его целостности. Углеродное волокно — особенный материал для колонн, так как оно не изменяется их вес и не подвергает деформации. При работе с данным материалом отпадает необходимость  в использовании тяжелой техники для работы. Усиление с использованием углеволокна восстанавливает несущую способность колонны аж на 90%.

Какие существуют методы усиления?

Усиление можно проводить методом армирования, торкретирования и гидроизоляции. При первом методе применяется арматура из стали и композитов, сварные сетки и различный металлопрокат. Монтаж дополнительных элементов усиления происходит в несущие конструкции либо с внешней стороны, создавая армопояс. Второй метод самый новый и доступный по расходам, в сравнении с остальными. Суть в том, что за короткое время можно обработать большие поверхности. Гидроизоляция же применяется, чтобы укрепить фундаменты, подвали и цокольные этажи.

Какие есть способы выполнения работы с усилением колонн?

Существует несколько видов работ, направленных на усиление колонн. Работы проводятся по вертикали, горизонтали, под определенным углом либо одновременно несколькими методами. Если процедура выполняется по вертикали — делается фаска на углах либо опора на скругление. Если по горизонтали, тогда необходимо сделать укладку по высоте объекта двух или одно-направленных. В третьем случае, обвязку оголовка конструкции необходимо осуществлять под углом в 45° или 90° в направлении действия.

Чем могут обернуться неправильные исходные расчеты?

Чтобы провести расчеты, необходимо знать множество параметров: класс бетона, арматуры, нагрузку, высоту колонны, ее тип, количество продольной арматуры, защитный слой бетона. Допустить ошибку в расчетах можно легко, если не иметь опыта в данной сфере либо надлежащих знаний. Неправильные исходные расчеты (даже малейшая ошибка) могут привезти конструкцию к разрушению.

Как проводится процедура усиления колонн?

Усиление колон проводится «сухим» или «мокрым» способом. В обоих вариантах материал необходимо обрабатывать адгезивом. Углеволокно слоями необходимо накладывать на поверхность. За один день можно нанести не больше, чем два слоя, так как в противном случае они не успеют высохнуть, и работу нужно будет переделывать заново. Все слои материала тщательно прокатываются валиком. Только после того, как предыдущий слой затвердел, можно накладывать новый.

Традиционный способ усиления колонн или углеволокно?

В практике строительства, для усиления колонн используются различные способы выполнения работы — обоймы из стали либо железобетона, а также современные композиты. У традиционных методов есть немаловажный минус — они способны изменять и даже уродовать внешний вид опоры. Такой вариант не желательно применять, особенно если необходимо восстановить исторический ценный объект. Вот усиление колон обоймой из углепластика проводится почти незаметно и позволяет провести всю процедуру без вывода постройки из эксплуатации.

Можно ли экономить на материально-технической базе?

Важно помнить, что снижение затрат ресурсов во время выполнения усиления конструкций углеволокном приводит к значительной экономии. От этого не страдает качество работы, и результат будет в любом лучше, чем если бы применялись устаревшие технологии усиления. Чтобы работа была проведена не зря, а итог принес удовлетворение и радость, нужно приобретать исключительно качественный материал. В наши дни углеродное волокно и связующий клей продается почти в каждом строительном магазине.

В чем главное удобство углеволокна, в сравнении с другими материалами?

Одно из самых важных преимуществ углепластика перед остальными материалами — это анизотропность. Углеволокно обладает выраженной анизотропией, которая выражается в четкой зависимости своих физических свойств от направления. Это свойство используется для того, чтобы придавать конструкциям требуемые характеристики. Углепластик не ограничен свободой при выборе форм изделий. Изделие из карбона может формироваться как одно целое, независимо от того насколько сложная конструкция. Благодаря этому, нагрузка распределяется равномерно по всей площади.

Оставить отзыв
Ваша оценка: