L'utilisation de la fibre de carbone dans la construction: renforcement et renforcement des structures de support de vos propres mains

La construction moderne, comme toute autre industrie, ne se passe pas sans l'introduction de technologies innovantes, et aujourd'hui les matériaux précédemment utilisés uniquement dans les industries élevées, comme la science des fusées, sont largement utilisées dans la sphère de construction, formant l'architecture du futur. L'une des tâches les plus importantes de la construction moderne est la prévention des problèmes associés à la force des bâtiments et des structures, qui est influencé par les charges dynamiques, les changements de température et d'autres facteurs climatiques agressifs. En conséquence, les fissures apparaissent sur les parois en béton des bâtiments, une couche protectrice est exfoliée, ce qui entraîne une diminution des caractéristiques opérationnelles des bâtiments. À cet égard, un stade de construction intégral a renforcé les structures de support, conçues pour empêcher leur destruction prématurée. Si plus tôt le matériau populaire utilisé à ces fins était pendant une longue période de verre, il est progressivement remplacé par un nouveau matériau de fibre de carbone demandé, sur les caractéristiques et les caractéristiques dont nous parlerons davantage.

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Qu'est-ce que la fibre de carbone? Caractéristiques de l'utilisation du matériel

Fibre de carbone Matière composite polymérique à l'origine artificielle, dont un élément structurel sont des fils de carbone minces avec un diamètre de 3 à 15 microns, composé d'atomes de carbone. Ces derniers, à leur tour, sont combinés en cristaux de tailles microscopiques, qui, grâce au nivellement, sont parallèles les uns aux autres. L'alignement aide à augmenter la résistance de la fibre pour s'étirer. Selon ses caractéristiques techniques, en particulier la dureté, une fibre de carbone est plusieurs fois plus élevée que le métal, à la suite de laquelle il est largement utilisé dans l'industrie de la défense, la production aérospatiale et la sphère de construction. Malgré le fait que les caractéristiques uniques de la fibre de carbone permettent à ce matériau d'être considéré comme innovant, ce n'est pas une invention de notre siècle et a longtemps été utilisé dans la construction aérienne et missile, et depuis le siècle dernier et dans la construction. Pour la première fois dans ce domaine, il est apparu en 1980, alors qu'en Californie, tous les bâtiments et structures ont commencé à être érigés à l'aide de fibre de carbone, ce qui a permis de renforcer les bâtiments situés en territoire sismiquement actif. Ayant pris cette propriété en service, les constructeurs domestiques ont trouvé l'utilisation de ce matériau dans le processus de réparation des événements dans les bâtiments résidentiels, et depuis lors, sa popularité n'a fait que croître.

Important! Il faut se rappeler que la fibre de carbone, de la même manière que le béton, n'est qu'un matériau et non un produit final fini. C'est la base de la fabrication d'un grand nombre de matériaux utilisés dans la construction pour le renforcement de vos propres mains. Il s'agit notamment de filets de carbone, de lamelles et de rubans.

Caractéristiques techniques de la fibre de carbone: principaux avantages

La fibre de carbone se compose de polyacrylnitrite, qui a subi un traitement préliminaire avec des températures élevées (jusqu'à 3 à 5 000 degrés). En raison des caractéristiques techniques, la fibre de carbone est utilisée pour le renforcement externe, au cours de laquelle il est imprégné d'un liant (résine époxy à deux habitués) et le papier peint est collé à la surface de la structure nécessitant un renforcement. La faisabilité de l'utilisation de ce liant particulier est prouvée dans plusieurs directions:

Premièrement, la résine époxy a une adhésion élevée au béton armé;
Deuxièmement, après avoir conclu une réaction chimique avec le goudron, la fibre de carbone se transforme en plastique dur, acquérant la résistance, 6 à 7 fois plus élevée que la résistance de l'acier.

À ce jour, la fibre de carbone se caractérise par les plus populaires parmi les autres matériaux composites. Malgré le fait qu'il est 30% plus léger que l'aluminium et 75% plus léger que le fer, sa résistance est quatre fois plus élevée que les meilleurs timbres d'acier. Fabriqué sur la base du carbone, la fibre de carbone a une faible gravité spécifique et se dilate légèrement lorsqu'elle est chauffée, alors qu'elle n'est pas exposée à des produits chimiques agressifs. Compte tenu des caractéristiques ci-dessus, la fibre de carbone peut être considérée comme un matériau universel adapté pour une utilisation dans diverses zones climatiques.

La période opérationnelle à long terme du matériel s'explique par une combinaison de ses avantages suivants:

Caractéristiques d'étanchéité élevées en raison de la surface brillante de la fibre de carbone, en raison de laquelle le matériau ne réagit pas avec l'eau;
Adhésion élevée à diverses surfaces;
Résistance exceptionnelle aux processus de corrosion;
Propriété facile en raison de laquelle le système de renforcement ne crée pas de charges supplémentaires sur la construction. Malgré le fait que la fibre de carbone pèse beaucoup moins que l'acier, elle a des caractéristiques de résistance élevée;
À l'aide de fibre de carbone, vous avez la possibilité d'appliquer des matériaux de renforcement en plusieurs couches;
En cours de réparation, vous ne pouvez pas arrêter le fonctionnement du bâtiment renforcé;
L'utilisation de fibres de carbone pour renforcer les fondations de vos propres mains aide à réduire les coûts temporaires et de main-d'œuvre pendant le travail;
La fibre de carbone est à juste titre considérée comme un matériau universel qui peut être utilisé pour renforcer les structures de toute complexité et configuration, y compris les surfaces arrondies et angulaires, sur des dalles de plancher nervurées, des éléments de faisceau des structures de cadre, ainsi que des faisceaux de ponts de ponts, qui sont caractérisés par une petite largeur de la côte;
La fibre de carbone est respectueuse de l'environnement et toxiquement sûr pour le renforcement;
De plus, ce matériau se distingue par une résistance réfractaire et d'impact.

Quelles exigences la technologie de renforcement efficace devrait-elle satisfaire?

Pour assurer un renforcement efficace de la conception, la technologie de renforcement doit garantir la réalisation d'un certain nombre de conditions:

L'humidité naturelle des structures ne devrait pas être un obstacle à l'installation d'éléments de renforcement;
Les éléments de renforcement doivent être collés de manière fiable à tous les matériaux de construction, en raison desquels une transmission efficace des efforts d'une structure améliorée aux éléments de renforcement sera effectuée;
Tous les matériaux utilisés dans le processus d'armature, y compris la colle de montage, doivent être caractérisés par des propriétés stables dans le temps, ce qui augmentera l'efficacité du renforcement;
En raison du fait que les structures de divers matériaux sont soumises à un renforcement, le module d'élasticité et la résistance des éléments de renforcement doivent être représentés par une règle assez large.

Les éléments de renforcement externe, représentés par des fibres d'origine artificielle, en particulier de l'aramide et du carbone, sont atteints, ce dernier, tout en démontrant le meilleur rapport prix / qualité, sont les plus largement utilisés.

Dans quelles situations est-il nécessaire de procéder à un renforcement externe?

Aujourd'hui, la fibre de carbone est utilisée pour renforcer les structures de divers matériaux:

Bâtiments en béton armé - Il s'agit notamment des ponts, des structures hydrauliques et des monuments architecturaux qui doivent être protégés contre la corrosion, le renforcement des éléments comprimés et leur protection contre les surcharges. La fibre de carbone fait complètement face à cette fonction;
Structures métalliquesqui ont un module d'élasticité et de résistance près de la fibre de carbone;
Structures en pierre, en particulier des piliers en pierre, des murs de maisons en briques et des pylônes.

La nécessité de renforcer les bâtiments grâce à un renforcement externe se produit dans les situations suivantes:

En cas de dommage à la structure, ce qui entraîne une diminution de sa capacité d'appui, de sa rigidité et de sa résistance aux fissures;
S'il y a un changement dans les conditions de fonctionnement de la construction, qui s'exprime dans un changement de taille et de nature des charges;
Dans le processus de conception et de construction de structures afin d'augmenter leur résistance sismique et d'augmenter les interceptions de refonte;
Dans le cas d'une exposition prolongée à la conception de facteurs mécaniques ou de milieux naturels agressifs, ce qui a conduit à la destruction du béton ou de la corrosion du renforcement, il devient nécessaire d'éliminer les conséquences décevantes et de renforcer la structure.
Après avoir analysé un certain ensemble d'indicateurs techniques et économiques, nous pouvons conclure que l'amplification des fibres de carbone est le plus souvent appropriée aux structures en béton armé, cependant, elle est applicable aux bâtiments et structures en métal, en béton et même en bois.

Solutions constructives communes pour la fibre de carbone

Si vous préférez les systèmes de fibre de carbone et de renforcement externe avec son utilisation, n'oubliez pas que lors de la conception de systèmes de renforcement, il est nécessaire d'être guidé par le code des règles de SP 164.1325800.2014 Le renforcement des structures en béton armé avec des matériaux composites. Règles de conception.

En abandonnant le renforcement du plafond avec les mains de spécialistes et en faisant le renforcement par vous-même, gardez à l'esprit qu'il est effectué en collant la fibre de carbone dans les zones de la plus grande charge, ils se produisent généralement sur la partie centrale de la travée et sont en contact avec la ligne du visage inférieure. Grâce à cette technique, la capacité d'appui des moments de flexion augmente considérablement. Pour résoudre ce problème, les experts recommandent d'utiliser l'un des types de matériaux de carbone disponibles de lamelle, de bandes ou de filets.

Important! Dans le processus de renforcement des faisceaux, il est souvent nécessaire de renforcer les zones primordiales, ce qui augmentera la capacité d'appui de la structure lorsqu'elle est exposée aux forces transversales. À cette fin, les pinces en U en cours de filets de carbone ou de rubans sont collées.

Important! Quant aux caractéristiques de l'utilisation des matériaux à partir de fibre de carbone, il convient de noter que, en raison de la similitude des méthodes d'installation et des compositions adhésives, des bandes et des lamelles sont généralement montées ensemble, tandis que l'utilisation de filets de carbone, en raison de l'installation du matériau dans une méthode humide, élimine l'utilisation des bandes et des lamelles.

Dans le cadre de la discussion de la technologie du renforcement du béton de vos propres mains, il est nécessaire séparément de parler du renforcement des colonnes, qui est réalisée en collant avec des grilles de carbone ou des rubans montés dans la direction transversale. Grâce à cela, il est possible d'obtenir l'effet de la servitude, ce qui aide à prévenir les déformations transversales du béton.

Renforcement de la fondation bricolage: instructions de pas en étape

Si vous cherchez une réponse à la question: comment faire du renforcement de la fondation de vos propres mains ?, Lisez nos recommandations présentées ci-dessous, et vous apprendrez comment renforcer la plaque de fondation de vos propres mains.

Préparation de la surface: recommandations de spécialistes

Avant de commencer l'installation du système de renforcement externe à l'aide de fibre de carbone, il est nécessaire de marquer la structure, en dessinant la zone dans laquelle les éléments accrus seront situés. Après avoir produit la taille, nettoyez la surface des résidus des matériaux de finition, le lait de ciment à l'aide d'une machine de broyage angulaire avec une tasse en diamant ou une installation de mots-ponts à eau jusqu'à ce qu'un grand agrégat de béton soit exposé. Essayez de produire ces manipulations efficacement, car l'efficacité du système de renforcement dépend directement des caractéristiques de la base préparée. À cet égard, dans le processus de préparation de la base, faites attention aux paramètres suivants:

L'intégrité et la résistance du matériau à partir duquel la conception est faite pour se renforcer;
La douceur de la surface sur laquelle la fibre de carbone sera montée;
La température et l'humidité de la surface sur laquelle le matériau carbone sera collé;
Manque de poussière et autres pollutions;
De plus, il existe encore un certain nombre de paramètres contrôlés qui peuvent être trouvés dans les cartes technologiques pour les performances d'un type de travail.

Préparation des matériaux de renforcement

La fibre de carbone est vendue dans des rouleaux emballés dans un film plastique. Dans le processus de préparation de la surface de travail, il est important de s'assurer que la poussière ne tombe pas dans le matériau de renforce liant et provoquera le mariage de production.

Pour éviter cela, avant d'inverser le matériau, couvrir la surface de travail avec du polyéthylène et seulement après cela, prenez des mesures. Pour couper les filets de carbone et les rubans, vous pouvez utiliser un couteau de papeterie ou des ciseaux pour le métal, des lamelles d'une machine de broyage à angle équipée d'un cercle de coupe pour le métal.

En tant qu'adhésifs, il est recommandé d'utiliser des compositions à deux compostiques, et par conséquent, le stade intégral de leur préparation mélangera deux composants dans une certaine proportion. Afin de ne pas briser accidentellement leur rapport, dans le processus de dosage, il est nécessaire d'utiliser des plats ou des échelles mesurés. Il existe une règle importante pour préparer les composants du mélange, en ajoutant progressivement les uns aux autres et en mélangeant la masse résultante avec un forage équipé d'une buse spéciale.

Important! Les erreurs commises dans le processus de préparation du mélange peuvent entraîner une ébullition adhésive.

Important!Sur le marché de la construction moderne, vous pouvez trouver des adhésifs livrés dans le kit par c.-à-d. Dans deux seaux dans lesquels le volume nécessaire de composants est déjà dosé. Ainsi, en travaillant avec des mélanges déjà dosés, il suffit de mélanger le contenu d'un seau avec le contenu de l'autre (pour la commodité du travail, l'un des seaux est fourni avec un volume plus important et reste à moitié vide).

Pour les filets de carbone, un adhésif en polymère est utilisé, qui est fourni dans des sacs et est divisé en eau conformément aux instructions avant le travail.

Comment installer des matériaux carboniques?

La technologie d'installation du système de renforcement diffère considérablement en fonction du type de matériau utilisé.

L'installation de ruban de carbone peut être effectuée de manière sèche ou humide. Dans les deux cas, et dans un autre cas, une couche adhésive est appliquée à la surface de la base améliorée, cependant, une méthode humide implique d'imprégner du ruban de carbone avec un adhésif avec le roulement ultérieur d'un rouleau à la base, tandis que la méthode sèche implique Fixer le ruban à la base et seulement après l'avoir roulé avec un rouleau est imprégné d'un mélange adhésif. Ainsi, la séquence des étapes d'installation change de place. Pour effectuer l'imprégnation du ruban de carbone, une composition adhésive à sa surface est appliquée avec une couche d'adhésif et, roulant un rouleau, assurez-vous que la couche supérieure du liant tombe profondément dans la fibre de carbone, et le plus bas sort .

Les bandes de carbone peuvent être collées en plusieurs couches, cependant, lorsqu'elles sont collées à la surface du plafond, il n'est pas recommandé d'appliquer plus de deux couches, ce qui empêchera le matériau sous le poids de son propre poids.

Important! N'oubliez pas qu'après la polymérisation de l'adhésif, sa surface deviendra parfaitement lisse et même, ce qui rendra sa finition presque impossible. À cet égard, sans attendre le durcissement du liant, une couche de grand sable est appliquée à la surface fraîche.

Lors de l'installation de lamelles en carbone, une couche de liant est appliquée non seulement à une structure améliorée, mais aussi à un élément de renforcement monté. À la fin du travail, la lamelle est roulée avec un rouleau ou une spatule.

Monting la grille de carbone, en train de renforcer le fond de teint de la bande de ses propres mains, il est attaché à une surface de béton humidifiée. Après avoir appliqué la première couche d'adhésif en polymère manuellement ou mécanisé, sans attendre son séchage, roulez un maillage de carbone, le pressant légèrement dans la composition appliquée. Pour faciliter le travail, les experts recommandent d'utiliser une spatule. Il est alors nécessaire d'attendre le réglage initial de la composition, dont le moment dépend des caractéristiques de la composition sélectionnée et de la température ambiante. Pour vous assurer que la composition commence à durcir, appuyez sur sa surface avec un doigt, il doit être poussé avec de grands efforts. Après cela, la couche finale de ciment polymère est appliquée.

Important!Les adhésifs basés sur les résines époxy sont soumis à des incendies et à la destruction sous l'influence des rayons ultraviolets, et donc, ils doivent être vérifiés pour la résistance au feu et protéger contre le rayonnement ultraviolet.

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