Усиление жб конструкций углеволокном

160
0
Сергей
Сергей Главный инженер компании ГК Иннова, опыт в строительстве более 15 лет. Участвовал в проектах многоэтажных домов, торговых центров и промышленных помещений.
Ваша скидка: 5%

Заполните несколько простых вопросов чтобы подобрать себе правильную гидроизоляцию:

1. Какой тип Вашего объекта?
Содержание статьи

1. Способы усиления конструкций, зданий и сооружений
2. Когда может потребоваться укрепление железобетонной конструкции?
3. Почему стоит остановить свой выбор на углеволокне?
4. Приготовление компонентов
5. Технологии усиления с углепластиком
6. Процесс работы по этапам
7. Подготовка поверхности
8. Подготовка материала
9. Усиление железобетонной конструкции или строения
10. Чем отличается усиление железобетонных конструкций от других?
11. Разновидность и характеристики углеродной ткани и клея

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.Усиление жб конструкций углеволокном

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

Усиление жб конструкций углеволокном

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 поверхностиУсиление жб конструкций углеволокном

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.

Углеродная ткань
CWrap Fabric 230
 

Плотность 230 г/м² ± 5 %

Расчетная толщина монослоя
ткани
0,128 мм ± 5 %
Упаковка 1 рулон в картонной
коробке
Ширина 300 мм ± 5 %
Длина рулона 50 м ± 5 %
Вес одного рулона НЕТТО 3,45 (± 0,15) кг
Срок хранения не ограничен

 

Углеродная ткань
CWrap Fabric 530
 

Прочность на разрыв > 4900 МПа
Модуль Упругости > 230 ГПа
Плотность 530 г/м² ± 5 %
Расчетная толщина
монослоя ткани
0,293 мм ± 5%
Упаковка 1 рулон в картонной
коробке
Ширина 300 мм ± 5 %
Длина Рулона 50 п.м ± 5 %
Вес одного рулона НЕТТО 7,95 (± 0,15) кг
Срок хранения не ограничен

Углеродная ламель
CWrap CarbonPlate 12/100
 

Плотность 1,40 г/cм3
Тип связующего эпоксидный полимер
Объемное содержание
волокон
> 68 %
Прочность на растяжение > 3,1 ГПа
Модуль упругости > 170 ГПа
Удлинение при разрыве 1,8 %
Толщина 1,2 мм
Ширина 100 мм
Площадь сечения 120 мм2
Длина рулона 100 п.м.

Углеродная ламель
CWrap CarbonPlate 14/100
 

Плотность 1,40 г/cм3
Тип связующего эпоксидный полимер
Объемное содержание
волокон
> 68 %
Прочность на растяжение > 3,1 ГПа
Модуль упругости > 170 ГПа
Удлинение при разрыве 1,8 %
Толщина 1,2 мм
Ширина 100 мм
Площадь сечения 120 мм2
Длина рулона 100 п.м.

Углеродная ламель
CWrap CarbonPlate 14/100
 

Плотность 1,60 г/cм3
Тип связующего эпоксидный полимер
Объемное содержание
волокон
> 68 %
Прочность на растяжение > 3,1 ГПа
Модуль упругости > 170 ГПа
Удлинение при разрыве 1,8 %
Толщина 1,4 мм
Ширина 100 мм
Площадь сечения 140 мм2
Длина рулона 100 п.м.

Эпоксидный клей
CWrap Polimer 530
CWrap Polimer 230 – наполненный эпоксидный двухкомпонентный клей, рекомендуется применять для углеродных тканей с поверхностной плотностью не более 300г/м2

Срок годности смеси 40 мин при 20 °С
Вязкость смеси ~100 000 сантипуаз
Температура стеклования ~68°С
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 °C 36 часов
Удлинение не более 5 %
Адгезия к бетону разрушение бетона через 1
сутки после нанесения
Срок хранения 1 год

Порошок оксида
кремния CWrap TX
Предотвращает образование подтеков, даже в низковязких эпоксидных составов, без потерь механических свойств, таких как прочность.

Внешний вид порошок
Цвет белый
Насыпная плотность 70 г/л
Удельный вес 3,2 г/см3
Удельная поверхность 105 мг/г

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 ЖБ КОНСТРУКЦИЙ УГЛЕВОЛОКНОМ
УСИЛЕНИЕ ЖБ КОНСТРУКЦИЙ УГЛЕВОЛОКНОМ
Срок проведения работ от 5 дней
Стоимость от 3000 р./м2
Гарантия от 5 лет
Безопасность
Стоимость
Эффективность
Долговечность
Частые вопросы
Какими способами можно увеличить прочность жб элементов?

Железобетонные элементы можно сделать прочнее традиционным способом — с помощью устройства обойм и рубашек, наращивания сечения блок, монтажа металлических порталов, установки разгружающих стоек и дополнительной арматуры. Также существует инновационный способ, к которому относится укрепление несущих узлов с помощью композитных материалов, инъектирования специальными составами и технологии преднапряжения канатной арматуры. Последний способ — комбинированный, включающий в одно и то же время несколько различных методов по проекту, который был индивидуально созданный.

Как подготовить участки перед началом работ?

Перед тем как начать работы нужно провести осмотр помещения, выбрать самые трудные места и наметить наружную поверхность (данные зоны должны значительно отличаться от остальной поверхности). Чтобы определить в каком состоянии находится поверхность, и готова ли она к нанесению, необходимо проверить, гладкая и чистая ли она, стабильна ли температура, требуется также проверить монолитность и уровень влажности.

В какой последовательности необходимо выполнять работы?

Проведение работ нужно производить последовательно по этапам. Сначала определяются разрушающие факторы и составляется карта разрушений, после колонна разгружается, и устанавливаются дополнительные опоры. Затем определяется схема ремонта и усиления колонны. Потом выполняются фаски либо скругления на углах колонны, проводится процедура выравнивания, очищения по поверхности и грунтование. После наносится эпоксидный клей, укладка и прикатка полотна, ленты либо ламели. В случае, если колонна разгружена, тогда на верхнюю плоскость оголовка укладывают слой углеволокна. Как только произойдет полимеризация эпоксидной смолы, нужно провести отделочные работы (если такие требуются).

По каким признакам различают усиление жб конструкций?

Усиление жб конструкций различается по горизонтальному сечению лентами либо полотнами с плетением однонаправленного или двунаправленного типа с соблюдением определенного шага по всей высоте; по вертикали с опорой на скругление либо фаску на углах колонны; по обвязке оголовка колонны перпендикулярно и под 45 градусов по Цельсию относительно направления приложения разрушающей силы; по комбинированному усилению.

Что лучше выбрать: углеродную ленту или углепластиковую ламель?

Для того чтобы понять, что лучше подходит — углеродная лента или углепластиковая ламель, необходимо провести анализ разрушающих усилий, факторов или уровня разрушений. Технология монтажа будет также отличаться в зависимости от того, какой материал будет выбран. Существует «сухой» либо «мокрый» метод. Углеродные ленты и ламели могут в некоторых случаях быть применены в совокупности по причине того, что их способ монтажа и адгезивные составы похожи.

При каких условиях необходимо выполнять усиление жб конструкций?

Усиление железобетонных конструкций необходимо проводить при условии, что температура воздуха тела колонны будет не ниже чем 5 градусов по Цельсию, и влажность поверхности колонны не больше четырех процентов. Каждый последующий слой нужно накладывать лишь после того как пройдет 4 часа. Последовательность укладки вертикальных и горизонтальных слоев не регламентируется, так как пропитка слоев образует монолитную карбоновую конструкцию. Достижение полной полимеризации и набора прочности достигается в течение 48 часов, после чего колонну можно нагрузить.

В чем плюсы усиления жб колонн углеволокном?

Плюсов в усилении железобетонных колонн углеволокном множество. Прежде всего, не происходит изменение геометрической формы колонны. Также усиление не имеет никакого влияния на вес колонны и требует производства сварочных работ по обвязке колонны элементами усиления из металла. Данный метод не нуждается в остановке производственных или технологических циклов, а работы проводятся за максимально короткие сроки. Выбрав такую технологию усиления, вместе с комплексом ремонтных работ, несущая способность колонны восстанавливается не меньше чем на 90 процентов.

Какие существуют технологии усиления жб конструкций?

Есть три технологии, позволяющие усилить железобетонные конструкции с помощью углеродного волокна. Первая технология – это применение лент из данного материала, она позволяет укрепить мосты и пролётные постройки. Вторая технология – это использование холстов из углеволокна. Такая технология позволяет укрепить балки, ригеля, отверстие колонны. Главным плюсом холстов является то, что они гибкие, поэтому им можно придать необходимую форму. Третья технология – это применение сеток из углеволокна. Данный метод используется при работе с жб конструкциями. Такие сетки являются огнеупорными.

На что нужно первым делом обратить внимание при работе с жб конструкциями?

Первым делом необходимо обратить внимание на то, в каком состоянии находится арматура. В том случае, если она вышла из своего места, и появились коррозийные саморазрушающиеся образования, их следует быстро убрать, так как здание может начать разрушаться изнутри. Также при определении направления укладки углекомпозита на укрепленную поверхность, необходимо учесть, в каком-то направлении находится существующая арматура из стали. Это позволит грамотно распределить силы и обеспечить необходимую несущую способность.

Каким требованиям должно отвечать углеволокно?

Углеродное волокно должно быть параллельно распределено структуре материала. Чтобы сохранить структуру армирующих элементов, необходимо применить специальную стеклянную сетку. Производство углеволокна должно проводиться в соответствии с технологий по высоким стандартам качества. Если материал был изготовлен строго по правилам, он будет демонстрировать удивительные свойства – иметь небольшой вес, не давать дополнительную нагрузку по весу, и при минимальной толщине предоставлять максимальную прочность.

Какие данные нужны для того, чтобы рассчитать план на усиление жб конструкции?

Прежде всего должны быть результаты экспертизы, обследований тех строительных конструкций, которые необходимо будущем к усилить. Без наличия данных расчётов, провести процедуру будет невозможно. Также нужны подробные фото поверхности и детальные пояснения, что и как необходимо сделать. По стандарту расчёты усиления конструкций проводятся в течение одного – пяти дней, но все же нужно уточнить сроки, так как время на проведение процедуры может увеличиться из-за объема работы, загруженности специалистов и иных не менее значительных факторов.

Можно ли доверить данную работу не профессионалу?

Усиление колонн углеволокном – это не самостоятельная операция. Такая процедура должна проводиться в комплексе с работами, которые включают в себя диагностику и ремонт с применением инъектирования или иных видов ремонтных работ. Также очень важно провести расчёт упрочения железобетонных конструкций и иных систем зданий. Так как это ответственная и сложная работа – ее могут провести только высококвалифицированные профессионалы, отлично разбирающийся в своей области. Самостоятельно провести такие расчеты можно, но здесь легко ошибиться. От правильности расчёта полностью зависит дальнейшая работа.

Оставить отзыв
Ваша оценка: