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.
- 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.
Содержание
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).
- 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 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.
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.
- 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.
- Традиционные методы– устройство обойм и рубашек, наращивание сечения блок, монтаж металлических порталов, установка разгружающих стоек и дополнительной арматуры.
- Инновационные– включают укрепление несущих узлов композитными материалами (не только углеволокно, но и кевлар, карбоновое волокно), инъектирование специальными составами (на базе полиуретана, эпоксидной смолы, полимерцементных материалов), технология преднапряжения канатной арматуры (после бетонирования, набора прочности монолитом натягивается напрягаемая арматура и воспринимает нагрузки).
- Комбинированные методы– включают одновременно несколько разных способов по индивидуально созданному проекту.
В процессе упрочнения важно отыскать зоны наибольших нагрузок, разметить конструкцию, правильно выполнить подготовительные работы. Участки, на которые планируется клеить композит, нужно тщательно очистить шлифовальным оборудованием. Выбор подходящих методов и решений по упрочнению конструкций осуществляется по проектной документации, созданной на базе исходных данных.
- 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.
- Ленты и ламели– с применением адгезивов, с монтажом по общим принципам, поэтому часто данные методы комбинируют.
- Углеродная сетка– ее применяют отдельно, так как монтируется с выполнением работ «мокрого» типа.
Поверхность бетона должна быть хорошо подготовлена к композитному усилению – все детали шлифуют по технологии, исключают возможность попадания влаги, удаляют после грязь и пыль. Углеродную ленту можно монтировать сухим/мокрым способом – разница заключается в технологии: в случае применения сухого метода ленту прикладывают к поверхности основания, пропитывают адгезивом.
Если используется мокрый метод – сначала пропитывают, потом монтируют. В таком случае состав наносят на всю поверхность армирующего компонента, дожидаются полного проникновения вещества в структуру и выхода его наружу с бока бетонного основания.
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.
- 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.
- 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.
Усиление бетона углеволокном – современный и эффективный метод повышения несущей способности конструкций, устранения последствий аварий, реконструкции старых элементов и упрочнения новых.
