L'uso della fibra di carbonio nella costruzione: rinforzo e rafforzamento delle strutture di supporto con le proprie mani

La costruzione moderna, come qualsiasi altro settore, non fa a meno dell'introduzione di tecnologie innovative e oggi i materiali precedentemente utilizzati solo nelle industrie ad alta tech, come la scienza missilistica, sono ampiamente utilizzate nella sfera di costruzione, formando l'architettura del futuro. Uno dei compiti più importanti della costruzione moderna è la prevenzione dei problemi associati alla forza degli edifici e delle strutture, che è influenzato da carichi dinamici, variazioni di temperatura e altri fattori climatici aggressivi. Come risultato di ciò, le crepe compaiono sulle pareti di cemento degli edifici, è esfoliato uno strato protettivo, il che porta a una diminuzione delle caratteristiche operative degli edifici. A questo proposito, una fase integrale della costruzione stava rafforzando le strutture di supporto, progettate per impedire la loro distruzione prematura. Se in precedenza il materiale popolare utilizzato per questi scopi era per lungo tempo, cloruro di vetro, oggi viene gradualmente sostituito da un nuovo materiale di fibra di carbonio richiesto, sulle cui caratteristiche e caratteristiche di cui parleremo ulteriormente.

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Cos'è la fibra di carbonio? Caratteristiche dell'uso del materiale

Materiale composito-polimerico composito lineare in fibra di carbonio di origine artificiale, il cui elemento strutturale è sottile fili di carbonio con un diametro da 3 a 15 micron, costituito da atomi di carbonio. Questi ultimi, a loro volta, sono combinati in cristalli di dimensioni microscopiche, che, grazie all'allineamento, sono paralleli tra loro. L'allineamento aiuta ad aumentare la forza della fibra. Secondo le sue caratteristiche tecniche, in particolare la durezza, una fibra di carbonio è più volte superiore al metallo, a causa della quale è ampiamente utilizzata nell'industria della difesa, nella produzione aerospaziale e nella sfera di costruzione. Nonostante il fatto che le caratteristiche uniche della fibra di carbonio consentano questo materiale di essere considerato innovativo, non è l'invenzione del nostro secolo ed è stato a lungo usato nella scienza dell'aria e delle misure, e dalla fine del secolo scorso e nella costruzione. Per la prima volta in quest'area, apparve nel 1980, quando in California tutti gli edifici e le strutture iniziarono a essere eretti usando la fibra di carbonio, il che rendeva possibile rafforzare gli edifici situati in territorio sismicamente attivo. Avendo messo in servizio questa proprietà, i costruttori domestici hanno trovato l'uso di questo materiale nel processo di riparazione di eventi negli edifici residenziali e da allora la sua popolarità è solo in crescita.

Importante! Va ricordato che la fibra di carbonio, simile al cemento, è solo un materiale e non un prodotto finito finale. È la base per la produzione di un gran numero di materiali utilizzati nella costruzione per il rinforzo con le proprie mani. Questi includono reti di carbonio, lamelle e nastri.

Caratteristiche tecniche della fibra di carbonio: vantaggi principali

La fibra di carbonio è costituita da poliacrilnitrite, che ha subito un trattamento preliminare con alte temperature (fino a 3-5 mila gradi). A causa delle caratteristiche tecniche, la fibra di carbonio viene utilizzata per il rinforzo esterno, durante il quale è impregnata di un legante (resina epossidica a due componenti) e allo stesso modo la carta da parati viene incollata alla superficie della struttura che necessita di rafforzamento. La fattibilità dell'utilizzo di questo particolare legante è dimostrata in diverse aree:

In primo luogo, la resina epossidica ha un'elevata adesione al cemento armato;
In secondo luogo, dopo essere entrati in una reazione chimica con resina, la fibra di carbonio si trasforma in plastica dura, acquisendo resistenza, 6-7 volte superiore alla resistenza dell'acciaio.

Ad oggi, la fibra di carbonio è caratterizzata dai più popolari tra gli altri materiali compositi. Nonostante il fatto che sia più leggero del 30 % rispetto all'alluminio e al 75 % più leggero del ferro, la sua resistenza è quattro volte superiore rispetto ai migliori timbri di acciaio. Realizzata sulla base del carbonio, la fibra di carbonio ha un peso basso specifico e quando riscaldata si espande leggermente, mentre non è esposta a sostanze chimiche aggressive. Date le caratteristiche di cui sopra, la fibra di carbonio può essere considerata materiale universale adattato per l'uso in varie zone climatiche.

Il periodo operativo a lungo termine del materiale è spiegato da una combinazione dei suoi seguenti vantaggi:

Caratteristiche di impermeabilizzazione elevata dovuta alla superficie lucida della fibra di carbonio, dovuta al quale il materiale non reagisce con l'acqua;
Alta adesione a varie superfici;
Resistenza eccezionale ai processi di corrosione;
Proprietà facile per la quale il sistema di rinforzo non crea carichi aggiuntivi sulla costruzione. Nonostante il fatto che la fibra di carbonio pesa molto meno dell'acciaio, ha caratteristiche ad alta resistenza;
Usando la fibra di carbonio, hai l'opportunità di applicare materiale di rinforzo in diversi strati;
Nel processo dei lavori di riparazione, non è possibile interrompere il funzionamento dell'edificio avanzato;
L'uso della fibra di carbonio per rafforzare le basi con le proprie mani aiuta a ridurre i costi temporanei e del lavoro durante il lavoro;
La fibra di carbonio è giustamente considerata un materiale universale che può essere utilizzato per rafforzare le strutture di qualsiasi complessità e configurazione, anche su superfici arrotondate e angolari, su pavimenti a coste di soffitti, elementi a travi di strutture di cornici, nonché travi di tavori di campate di ponti, che si sono verificati a travi di ponte sono caratterizzati da una bassa larghezza della costola;
La fibra di carbonio è ecologica e tossicamente sicura per il rinforzo;
Inoltre, questo materiale è caratterizzato da resistenza refrattaria e di impatto.

Quali requisiti dovrebbero soddisfare la tecnologia di rinforzo efficace?

Per garantire un efficace rinforzo della progettazione, la tecnologia di rinforzo deve garantire l'adempimento di una serie di condizioni:

L'umidità naturale delle strutture non dovrebbe essere un ostacolo all'installazione di elementi di rinforzo;
Gli elementi del rinforzo dovrebbero essere incollati in modo affidabile a qualsiasi materiale da costruzione, che saranno efficaci per trasmettere gli sforzi da una struttura migliorata agli elementi di rinforzo;
Tutti i materiali utilizzati nel processo di rinforzo, inclusa la colla di installazione, dovrebbero essere caratterizzati da proprietà stabili nel tempo, che aumenteranno l'efficienza del rinforzo;
A causa del fatto che le strutture di vari materiali sono soggette a rinforzi, il modulo di elasticità e la resistenza degli elementi di rinforzo dovrebbero essere rappresentate da un sovrano abbastanza ampio.

Gli elementi del rinforzo esterno, rappresentati da fibre di origine artificiale, in particolare aramide e carbonio, sono soddisfatti, quest'ultimo, mentre dimostra il miglior rapporto prezzo/qualità, sono ampiamente più comuni.

In quali situazioni è necessario eseguire rinforzi esterni?

Ad oggi, la fibra di carbonio viene utilizzata per rafforzare le strutture da vari materiali:

Edifici in cemento rinforzati - Questi includono ponti, strutture idrauliche e monumenti architettonici che devono essere protetti dalla corrosione, rafforzando gli elementi compressi e la loro protezione dai sovraccarichi. La fibra di carbonio affronta completamente questa funzione;
Strutture metallicheche hanno un modulo di elasticità e forza vicina a una fibra di carbonio;
Strutture di pietra, in particolare pilastri di pietra, pareti di case di mattoni e piloni.

La necessità di rafforzare gli edifici attraverso un rinforzo esterno sorge nelle seguenti situazioni:

In caso di danno alla struttura, che provoca una diminuzione della capacità del cuscinetto, della rigidità e della resistenza alle crepe;
Se c'è un cambiamento nelle condizioni operative della costruzione, che è espressa in un cambiamento nelle dimensioni e nella natura dei carichi;
Nel processo di progettazione e costruzione di strutture al fine di aumentare la loro resistenza sismica e aumentare le intercettazioni di revisione;
Nel caso dell'esposizione prolungata alla progettazione di fattori meccanici o di media naturali aggressivi, che hanno portato alla distruzione di calcestruzzo o corrosione del rinforzo, diventa necessario eliminare le conseguenze deludenti e rafforzare la struttura.
Dopo aver analizzato una certa serie di indicatori tecnici ed economici, possiamo concludere che l'amplificazione della fibra di carbonio è spesso appropriata per le strutture in cemento armato, tuttavia è applicabile a edifici e strutture in metallo, cemento e persino in legno.

Soluzioni costruttive comuni per la fibra di carbonio

Se preferisci fibre di carbonio e sistemi di rinforzo esterni con il suo utilizzo, ricorda che quando si progettano sistemi di rinforzo, è necessario essere guidati dal codice delle regole di SP 164.1325800.2014 Rafforzare le strutture in cemento rinforzato con materiali compositi. Regole di progettazione.

Abbandonando il rinforzo del soffitto con le mani degli specialisti e eseguendo il loro rafforzamento da solo, tieni presente che viene effettuato incorando la fibra di carbonio nelle aree del carico più grande, di solito si verificano nella parte centrale della campata e vieni in contatto con la linea inferiore della struttura. Grazie a questa tecnica, la capacità portante dei momenti di flessione aumenta in modo significativo. Per risolvere questo problema, gli esperti raccomandano di utilizzare uno qualsiasi dei tipi disponibili di materiali in carbonio di lamella, nastri o reti.

Importante! Nel processo di rafforzamento dei raggi, è spesso necessario rafforzare le zone primordiali, che aumenteranno la capacità portante della struttura quando esposta alle forze trasversali. A tal fine, sono incollati morsetti a U in reti di carbonio o nastri.

Importante! Per quanto riguarda le caratteristiche dell'uso di materiali dalla fibra di carbonio, va notato che, a causa della somiglianza dei metodi di installazione e delle composizioni adesive, i nastri di carbonio e le lamelle sono generalmente montati insieme, mentre l'uso di reti di carbonio, a causa dell'installazione del materiale con un metodo bagnato, elimina l'uso di nastri e lamellasi.

Come parte della discussione sulla tecnologia di rinforzo in cemento, è separatamente necessario parlare del rafforzamento delle colonne, che viene effettuata incollando con griglie di carbonio o nastri che sono montati nella direzione trasversale. Grazie a ciò, è possibile ottenere l'effetto della schiavitù, che aiuta a prevenire le deformazioni trasversali del calcestruzzo.

Rinforzo della fondazione fai -da -te: istruzioni di passo graduale

Se stai cercando una risposta alla domanda: come fare il rinforzo della fondazione con le tue mani?, Dai un'occhiata ai nostri consigli presentati di seguito e imparerai come rafforzare la piastra di fondazione con le tue mani.

Preparazione della superficie: raccomandazioni degli specialisti

Prima di iniziare l'installazione del sistema di rinforzo esterno mediante fibra di carbonio, è necessario contrassegnare la struttura, disegnando la zona in cui si troveranno gli elementi aumentati. Dopo aver prodotto dimensioni, pulire la superficie dei residui dei materiali di finitura, il latte di cemento usando una macinazione angolare con una tazza di diamante o un impianto a livello di acqua fino a quando non viene esposto un grande aggregato di cemento. Cerca di produrre queste manipolazioni in modo efficiente, poiché l'efficacia del sistema di rafforzamento dipende direttamente dalle caratteristiche della base preparata. A questo proposito, nel processo di preparazione della base, presta attenzione ai seguenti parametri:

L'integrità e la resistenza del materiale da cui è realizzato il design da rinforzare;
La levigatezza della superficie su cui verrà montata la fibra di carbonio;
La temperatura e l'umidità della superficie su cui verrà incollato il materiale di carbonio;
Mancanza di polvere e altro inquinamento;
Inoltre, ci sono ancora una serie di parametri controllati che possono essere trovati nelle mappe tecnologiche per le prestazioni di un tipo di lavoro.

Preparazione di materiali di rinforzo

La fibra di carbonio viene venduta in rotoli pieni in un film di plastica. Nel processo di preparazione della superficie di lavoro, è importante garantire che la polvere non si basi sul materiale di rinforzo, in grandi quantità formate nel processo di macinazione del calcestruzzo, in quanto ciò porterà al fatto che il materiale non è saturo di un legante e causerà il matrimonio di produzione.

Per evitare ciò, prima di invertire il materiale, coprire la superficie di lavoro con polietilene e solo dopo aver preso misurazioni. Per tagliare le reti e i nastri in carbonio, è possibile utilizzare un coltello da cancelleria o forbici per metallo, lamella con una macinazione angolare dotata di un cerchio di taglio per metallo.

Come adesivi, si consiglia di utilizzare le composizioni a due componenti e, pertanto, la fase integrale della loro preparazione mescolerà due componenti in una certa proporzione. Per non rompere accidentalmente il loro rapporto, nel processo di dosaggio, è necessario utilizzare piatti o scale misurati. Esiste una regola importante per preparare i componenti della miscela, aggiungendo gradualmente l'uno all'altro e mescolando la massa risultante con un trapano dotato di un ugello speciale.

Importante! Gli errori commessi nel processo di preparazione della miscela possono portare all'adesivo bollente.

Importante!Nel moderno mercato delle costruzioni, è possibile trovare adesivi consegnati nel kit, ad es. In due secchi, in cui il volume necessario dei componenti è già dose. Pertanto, lavorando con miscele già dosate, è sufficiente mescolare il contenuto di un secchio con il contenuto dell'altro (per comodità di lavorare, uno dei secchi viene fornito con un volume più grande e rimane mezzo vuoto).

Per le reti di carbonio, viene utilizzato un adesivo polimerico, che viene fornito in sacchetti e sono divisi in acqua secondo le istruzioni prima del lavoro.

Come installare materiali carbonici?

La tecnologia di installazione del sistema di rinforzo differisce in modo significativo a seconda del tipo di materiale utilizzato.

L'installazione di nastro in carbonio può essere eseguita in modo asciutto o umido. In entrambi i casi, e in un altro caso, uno strato adesivo viene applicato sulla superficie della base migliorata, tuttavia, un metodo bagnato comporta un nastro di carbonio impregnante con un adesivo con il successivo rotolamento di un rullo alla base, mentre il metodo a secco prevede La fissazione del nastro alla base e solo dopo averlo arrotolato con un rullo è impregnato di una miscela adesiva. Pertanto, la sequenza delle fasi di installazione modifica i punti. Per eseguire l'impregnazione del nastro di carbonio, viene applicata una composizione adesiva sulla sua superficie con uno strato adesivo e, rotolando un rullo, assicurarsi che lo strato superiore del legante cada in profondità nella fibra di carbonio e che si esce.

I nastri di carbonio possono essere incollati in diversi strati, tuttavia, se incollati alla superficie del soffitto, non si consiglia di applicare più di due strati, il che impedirà il materiale sotto il peso del proprio peso.

Importante! Ricorda che dopo che si verifica la polimerizzazione dell'adesivo, la sua superficie diventerà perfettamente liscia e persino, il che renderà quasi impossibile la sua finitura. A questo proposito, senza aspettare l'indurimento del legante, viene applicato uno strato di sabbia grande sulla superficie fresca.

Durante l'installazione di lamelle di carbonio, uno strato di legante viene applicato non solo a una struttura migliorata, ma anche a un elemento di rinforzo montato. Alla fine del lavoro, la lamella è arrotolata con un rullo o una spatola.

Montare la maglia di carbonio, nel processo di rinforzo della fondazione a strisce con le sue mani è attaccato a una superficie di cemento inumidita. Dopo aver applicato il primo strato di adesivo polimero manualmente o meccanizzato, senza aspettare la sua asciugatura, arrotolare una rete di carbonio, premendo leggermente nella composizione applicata. Per facilità di lavoro, gli esperti raccomandano di utilizzare una spatola. Quindi è necessario attendere l'impostazione iniziale della composizione, il cui tempo dipende dalle caratteristiche della composizione selezionata e della temperatura ambiente. Per assicurarsi che la composizione inizi a indurirsi, premere sulla sua superficie con un dito dovrebbe essere spinto con grandi sforzi. Successivamente, viene applicato lo strato finale di cemento polimerico.

Importante!Gli adesivi basati su resine epossidiche sono soggetti a incendi e distruzione sotto l'influenza dei raggi ultravioletti e, pertanto, devono essere controllati per la resistenza al fuoco e proteggere dalle radiazioni ultraviolette.

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