Усиление жб конструкций с помощью углеволокна

Усиление углеродным волокном называется внешним армированием конструкции. Материал наносится на саму конструкцию с помощью специального клея на основе смолы. Применения углеволокна для усиления ж/б конструкций позволяет справиться с трещинами, возникшими из-за воздействия агрессивной внешней среды, восстановить прочность здания.

Усиление железобетонных конструкций углеволокном — это инновационная технология, благодаря которой конструкциям возвращается утраченная несущая способность при помощи специальных усиливающих элементов. Для усиления строительных конструкций, чаще всего используется очень прочное углеволокно. Его фиксируют на предмет, нуждающийся в усилении, тем самым обеспечивая его несущую способность.

В качестве клеящего вещества используют специальные средства, обладающие большим уровнем адгезии либо минеральный клей. Углеволокно поистине является уникальным материалом для усиления конструкции, при этом не расходуя полезный объем помещения. Это происходит за счет того, что материал обладает высокими физико-химическими свойствами.

Лист углеволокна, который наклеивается на поверхность железобетонной конструкции, имеет толщину не более 3-х мм, а его минимальный вес помогает значительно усилить конструкцию без создания дополнительной нагрузки.

Усиление несущих конструкций

Прочность, надежность и устойчивость любых элементов решается за счет несущих элементов, подразделяющихся на вертикальные и горизонтальные. Под действием определенных условий: эксплуатация, окружающей среды все конструкции через определенное время начинают разрушаться. Усиление конструкций здания применяется также в случаях реконструкции или технического перевооружения определенного помещения.

Выполнение работ по улучшению несущих элементов может оказаться обязательным не только старым зданиям, но и новым построениям. Потребность в улучшение новых зданий может возникать чаще всего вследствие допущения ошибок в процессе выполнения строительно–монтажных работ. Старым зданиям усиление становится необходимо при чрезмерном возрастании нагрузки на несущие элементы по причине увеличенной скорости старения отдельных элементов либо при изменении стабильности грунта под ними.

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.

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.

Усиление ж/б конструкций углеволокном уместно при:

• необходимости быстрого усиления;
• небольшом количестве укрепляемых конструкций;
• сохранении первоначального внешнего вида укрепляемого объекта;
• невозможности остановки деятельности предприятия или завода.

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.

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.

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.

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.

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.

В мире он получил широкое распространение, особенно для небольших помещений. Прочие методы усиления будут здесь трудно реализуемы. Кроме того, углеволокно имеет ряд преимуществ: отлично переносит механические нагрузки (в том числе и на изгиб). Материал выпускается в виде лент, ткани, ламелей. Слои накладывают (проклеивая) последовательно, пока не будет достигнута нужная жесткость. В итоге получается монолит, по характеристикам сравнимый с металлом.

Комплекс мероприятий включают следующие виды работ:

1. Оценка состояния балки. Специалист осматривает балку, выявляя проблемные места и признаки перегрузки.
2. Разработка проекта по проведению ремонтных работ, согласование проектной документации с ответственными организациями и заключение договорных обязательств.
3. Разгрузка балки для последующих работ и подготовка поверхностей, которые будут усиливаться. Наши специалисты удалят дефектный слой, очистят рабочую зону и выполнят укладку ремонтного слоя.
4. Усиление конструкции. Мы используем эпоксидную смолу для укладки армирующих материалов.
5. Отделка, если необходима, выполняется по желанию заказчика.

Объем мероприятий и их порядок оценивается специалистом на основе анализа состояния элемента строительной конструкции.