Utilizarea fibrei de carbon în construcții: consolidarea și consolidarea structurilor de susținere cu propriile mâini

Construcția modernă, ca orice altă industrie, nu se întâmplă fără introducerea de tehnologii inovatoare, iar astăzi materialele utilizate anterior doar în industriile înalte, cum ar fi știința rachetelor, sunt utilizate pe scară largă în sfera de construcție, formând arhitectura viitorului. Una dintre cele mai importante sarcini ale construcției moderne este prevenirea problemelor asociate cu puterea clădirilor și structurilor, care este influențată de sarcini dinamice, schimbări de temperatură și alți factori climatici agresivi. Drept urmare, apar fisuri pe pereții de beton ai clădirilor, un strat de protecție este exfoliat, ceea ce duce la o scădere a caracteristicilor operaționale ale clădirilor. În acest sens, o etapă integrantă a construcției a fost consolidarea structurilor de susținere, concepute pentru a preveni distrugerea lor prematură. Dacă mai devreme, materialul popular folosit în aceste scopuri a fost de mult timp, clorură de sticlă, astăzi este înlocuit treptat de un nou material de fibră de carbon solicitat, despre caracteristicile și caracteristicile despre care vom vorbi în continuare.

Conţinut

Ce este fibra de carbon? Caracteristici ale utilizării materialului

Fibra de carbon rezistentă liniar-rezistentă la material compozit de origine artificială, al cărui element structural este fire subțiri de carbon cu un diametru de 3 până la 15 microni, format din atomi de carbon. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt combinate în cristale de dimensiuni microscopice, care, datorită alinierii, sunt paralele între ele. Alinierea ajută la creșterea rezistenței fibrei la întindere. Conform caracteristicilor sale tehnice, în special duritatea, o fibră de carbon este de mai multe ori mai mare decât metalul, ca urmare a căreia este utilizat pe scară largă în industria apărării, producția aerospațială și sfera de construcție. În ciuda faptului că caracteristicile unice ale fibrei de carbon permit acest material să fie considerat inovator, nu este invenția secolului nostru și a fost folosită de mult timp în știința aerului și a rachetelor, și de la sfârșitul secolului trecut și în construcții. Pentru prima dată în această zonă, el a apărut în 1980, când în California, toate clădirile și structurile au început să fie ridicate folosind fibre de carbon, ceea ce a făcut posibilă consolidarea clădirilor situate pe un teritoriu activ seismic. După ce au luat această proprietate în serviciu, constructorii domestici au găsit utilizarea acestui material în procesul de reparare a evenimentelor în clădirile rezidențiale, iar de atunci popularitatea sa a crescut doar.

Important! Trebuie amintit că fibra de carbon, în mod similar cu betonul, este doar un material și nu un produs finit final. Este baza pentru fabricarea unui număr mare de materiale utilizate în construcții pentru întărire cu propriile mâini. Acestea includ plase de carbon, lamele și panglici.

Caracteristicile tehnice ale fibrei de carbon: avantaje principale

Fibra de carbon este formată din poliacrilnitrite, care a fost supusă unui tratament preliminar cu temperaturi ridicate (până la 3-5 mii de grade). Datorită caracteristicilor tehnice, fibra de carbon este utilizată pentru armarea externă, în timpul căreia este impregnată cu un liant (cu două componente de rășină epoxidică) și, în mod similar, tapetul este lipit de suprafața structurii care are nevoie de întărire. Fezabilitatea utilizării acestui liant special este dovedită în mai multe domenii:

În primul rând, rășina epoxidică are o adeziune ridicată la beton armat;
În al doilea rând, după ce a intrat într-o reacție chimică cu rășină, fibra de carbon se transformă în plastic dur, dobândind rezistență, de 6-7 ori mai mare decât rezistența oțelului.

Până în prezent, fibra de carbon este caracterizată de cele mai populare printre alte materiale compozite. În ciuda faptului că este cu 30 % mai ușor decât aluminiul și cu 75 % mai ușor decât fierul, rezistența sa este de patru ori mai mare decât cele mai bune timbre de oțel. Fabricată pe baza carbonului, fibra de carbon are o gravitate specifică scăzută și atunci când se încălzește ușor se extinde, în timp ce nu este expusă la substanțe chimice agresive. Având în vedere caracteristicile de mai sus, fibra de carbon poate fi considerată material universal adaptat pentru utilizare în diferite zone climatice.

Perioada operațională pe termen lung a materialului este explicată printr -o combinație a următoarelor avantaje:

Caracteristici ridicate de impermeabilizare datorită suprafeței lucioase a fibrei de carbon, datorită căreia materialul nu reacționează cu apa;
Aderență ridicată la diverse suprafețe;
Rezistență excepțională la procesele de coroziune;
Proprietate ușoară datorită căreia sistemul de întărire nu creează încărcături suplimentare pe construcție. În ciuda faptului că fibra de carbon cântărește mult mai puțin decât oțelul, are caracteristici de rezistență ridicată;
Folosind fibre de carbon, veți avea ocazia să aplicați material de întărire în mai multe straturi;
În procesul de reparații, nu puteți opri funcționarea clădirii îmbunătățite;
Utilizarea fibrei de carbon pentru consolidarea fundației cu propriile mâini ajută la reducerea costurilor temporare și a forței de muncă în timpul muncii;
Fibra de carbon este considerată pe bună dreptate un material universal care poate fi utilizat pentru a consolida structurile de orice complexitate și configurație, inclusiv pe suprafețe rotunjite și unghiulare, pe podelele cu nervuri de tavane, elemente de fascicul ale structurilor de cadru, precum și pe fascicule de tavor de poduri, care sunt caracterizate printr -o lățime mică a coastei;
Fibra de carbon este ecologică și sigură toxică pentru întărire;
În plus, acest material este caracterizat prin rezistență refractară și de impact.

Ce cerințe ar trebui să îndeplinească tehnologia de consolidare eficientă?

Pentru a asigura consolidarea eficientă a proiectării, tehnologia de întărire trebuie să garanteze îndeplinirea mai multor condiții:

Umiditatea naturală a structurilor nu ar trebui să fie un obstacol în calea instalării elementelor de consolidare;
Elementele de întărire ar trebui să fie ferm lipite de orice materiale de construcție, care vor fi eficiente transmise pentru eforturile de la o structură îmbunătățită la elemente de consolidare;
Toate materialele utilizate în procesul de întărire, inclusiv lipiciul de instalare, ar trebui caracterizate prin proprietăți stabile în timp, ceea ce va crește eficiența întăririi;
Datorită faptului că structurile din diverse materiale sunt supuse consolidării, modulul de elasticitate și puterea elementelor de întărire ar trebui să fie reprezentate de un conducător destul de larg.

Elementele de întărire externă, reprezentate de fibre de origine artificială, în special aramidă și carbon, sunt îndeplinite, acestea din urmă, demonstrând în același timp cel mai bun raport preț/calitate, sunt cele mai frecvente.

În ce situații este necesar să efectuați întărire externă?

Până în prezent, fibra de carbon este utilizată pentru a consolida structurile din diverse materiale:

Clădiri din beton armat - Acestea includ poduri, structuri hidraulice și monumente arhitecturale care trebuie protejate împotriva coroziunii, consolidarea elementelor comprimate și protecția acestora împotriva supraîncărcărilor. Fibra de carbon face față pe deplin cu această funcție;
Structuri metalicecare au un modul de elasticitate și rezistență aproape de o fibră de carbon;
Structuri de piatră, în special stâlpi de piatră, ziduri de case de cărămidă și stâlpi.

Nevoia de a consolida clădirile prin întărirea externă apare în următoarele situații:

În caz de deteriorare a structurii, ceea ce provoacă o scădere a capacității sale de rulare, a rigidității și a rezistenței la fisuri;
Dacă există o modificare a condițiilor de funcționare ale construcției, care este exprimată într -o schimbare a dimensiunii și naturii încărcărilor;
În procesul de proiectare și construire a structurilor pentru a -și crește rezistența seismică și pentru a crește intercepțiile de revizuire;
În cazul expunerii prelungite la proiectarea factorilor mecanici sau a mediilor naturale agresive, ceea ce a dus la distrugerea betonului sau a coroziunii armăturii, devine necesar să se elimine consecințele dezamăgitoare și să consolideze structura.
După ce am analizat un anumit set de indicatori tehnici și economici, putem concluziona că amplificarea fibrelor de carbon este cel mai adesea adecvată structurilor de beton armat, cu toate acestea, se aplică clădirilor și structurilor din metal, beton și chiar din lemn.

Soluții constructive comune pentru fibra de carbon

Dacă preferați fibra de carbon și sistemele de armare externe cu utilizarea acestuia, nu uitați că atunci când proiectați sisteme de întărire, este necesar să fie ghidat de codul regulilor SP 164.1325800.2014 Consolidarea structurilor de beton armat cu materiale compuse. Reguli de proiectare.

Abandonând întărirea tavanului cu mâinile specialiștilor și efectuându -și consolidarea pe cont propriu, rețineți că acesta este realizat prin lipirea fibrei de carbon în zonele celei mai mari sarcini, acestea apar de obicei pe partea centrală a intervalului și intră în contact cu linia inferioară a structurii. Datorită acestei tehnici, capacitatea de rulare a momentelor de îndoire crește semnificativ. Pentru a rezolva această problemă, experții recomandă să utilizeze oricare dintre tipurile disponibile de materiale de carbon de lamelă, benzi sau plase.

Important! În procesul de consolidare a fasciculelor, este adesea nevoie de consolidarea zonelor primordiale, ceea ce va crește capacitatea de rulare a structurii atunci când este expusă forțelor transversale. În acest scop, clemele în formă de U din plase de carbon sau panglici sunt lipite.

Important! În ceea ce privește caracteristicile utilizării materialelor din fibră de carbon, trebuie menționat că, datorită similitudinii metodelor de instalare și a compozițiilor adezive, benzile de carbon și lamele sunt de obicei montate împreună, în timp ce utilizarea plaselor de carbon, datorită instalării a materialului cu o metodă umedă, elimină utilizarea benzilor și lamelelor.

Ca parte a discuției despre tehnologia de armare a betonului, este necesar separat să vorbim despre consolidarea coloanelor, care se realizează prin lipirea cu grile de carbon sau panglici care sunt montate în direcția transversală. Datorită acestui fapt, este posibil să se obțină efectul robiei, ceea ce ajută la prevenirea deformațiilor transversale ale betonului.

Întărire de fundație de bricolaj: instrucțiuni de pas -pas -pas

Dacă sunteți în căutarea unui răspuns la întrebarea: Cum să faceți întărirea fundației cu propriile mâini?, Consultați recomandările noastre prezentate mai jos și veți învăța cum să consolidați placa de fundație cu propriile mâini.

Pregătirea suprafeței: Recomandări ale specialiștilor

Înainte de a începe instalarea sistemului de armare externă folosind fibre de carbon, este necesar să marcăm structura, desenând zona în care vor fi localizate elementele crescute. După producerea dimensiunilor, curățați suprafața reziduurilor materialelor de finisare, laptele de ciment folosind o mașină de măcinare unghiulară cu o ceașcă de diamant sau o plantă cu apă de apă până când este expus un agregat mare de beton. Încercați să produceți aceste manipulări eficient, deoarece eficacitatea sistemului de întărire depinde direct de caracteristicile bazei pregătite. În acest sens, în procesul de pregătire a bazei, acordați atenție următorilor parametri:

Integritatea și puterea materialului din care este realizat designul care trebuie consolidat;
Netezimea suprafeței pe care va fi montată fibra de carbon;
Temperatura și umiditatea suprafeței pe care se va lipi materialul de carbon;
Lipsa prafului și alte poluări;
În plus, există încă o serie de parametri controlați care pot fi găsiți în hărțile tehnologice pentru performanța unui tip de lucru.

Pregătirea materialelor de întărire

Fibra de carbon este vândută în rulouri ambalate într -un film din plastic. În procesul de pregătire a suprafeței de lucru, este important să ne asigurăm că praful nu ajunge pe materialul de armare, în cantități mari formate în procesul de măcinare a betonului, deoarece acest lucru va duce la faptul că materialul nu este saturat cu un liant și va provoca căsătoria de producție.

Pentru a preveni acest lucru, înainte de a inversa materialul, acoperiți suprafața de lucru cu polietilenă și numai după aceea, luați măsurători. Pentru tăierea plaselor și panglici de carbon, puteți utiliza un cuțit de papetărie sau foarfece pentru metal, lamelă cu o mașină de măcinare unghiulară echipată cu un cerc de tăiere pentru metal.

Ca adezivi, se recomandă utilizarea compozițiilor cu două componente și, prin urmare, etapa integrală a pregătirii lor va fi amestecarea a două componente într -o anumită proporție. Pentru a nu -și rupe accidental raportul, în procesul de dozare, este necesar să se utilizeze vase sau scale măsurate. Există o regulă importantă pentru pregătirea componentelor amestecului, adăugarea treptată a celuilalt și amestecarea masei rezultate cu un exercițiu echipat cu o duză specială.

Important! Erorile făcute în procesul de pregătire a amestecului pot duce la fierberea adezivului.

Important!Pe piața modernă a construcțiilor, puteți găsi adezivi livrați în kit de I.E. În două găleți, în care este deja dozat volumul necesar de componente. Astfel, lucrând cu amestecuri deja dozate, este suficient să amestecați conținutul unei găleți cu conținutul celuilalt (pentru comoditatea de lucru, una dintre găleți este furnizată cu un volum mai mare și rămâne pe jumătate obraznic).

Pentru plasele de carbon, se folosește un adeziv de polimer, care este furnizat în pungi și sunt împărțite în apă în conformitate cu instrucțiunile înainte de muncă.

Cum se instalează materiale carbonice?

Tehnologia de instalare a sistemului de consolidare diferă semnificativ în funcție de tipul de material utilizat.

Instalarea benzii de carbon poate fi efectuată într -un mod uscat sau umed. În ambele cazuri, și într -un alt caz, un strat adeziv este aplicat pe suprafața bazei îmbunătățite, cu toate acestea, o metodă umedă implică impregnarea benzii de carbon cu un adeziv cu rularea ulterioară a unui role la bază, în timp ce metoda uscată implică Fixarea benzii la bază și numai după ce o rulează cu un role este impregnată cu un amestec adeziv. Astfel, secvența etapelor de instalare schimbă locurile. Pentru a efectua impregnarea benzii de carbon, o compoziție adezivă este aplicată pe suprafața sa cu un strat adeziv și, rulând un role, asigurați -vă că stratul superior al liantului se încadrează adânc în fibra de carbon, iar cel inferior iese.

Casetele de carbon pot fi lipite în mai multe straturi, cu toate acestea, atunci când sunt lipite de suprafața tavanului, nu este recomandat să se aplice mai mult de două straturi, ceea ce va împiedica materialul sub greutatea propriei greutăți.

Important! Amintiți -vă că, după apariția polimerizării adezivului, suprafața sa va deveni perfect netedă și uniformă, ceea ce va face ca finisajul să fie aproape imposibil. În această privință, fără a aștepta întărirea liantului, se aplică un strat de nisip mare pe suprafața proaspătă.

În timpul instalării lamelelor de carbon, un strat de liant este aplicat nu numai pe o structură îmbunătățită, ci și la un element de întărire montat. La sfârșitul lucrării, lamela este rulată cu o rolă sau o spatulă.

Montarea plasării de carbon, în procesul de consolidare a fundației benzilor cu propriile mâini este atașat de o suprafață de beton umezită. După aplicarea primului strat de polimer -adeziv manual sau mecanizat, fără a aștepta uscarea sa, rotiți o plasă de carbon, apăsând ușor în compoziția aplicată. Pentru o ușurință de lucru, experții recomandă utilizarea unei spatule. Apoi este necesar să așteptați setarea inițială a compoziției, al cărui timp depinde de caracteristicile compoziției selectate și a temperaturii ambiante. Pentru a vă asigura că compoziția începe să se întărească, apăsați pe suprafața sa cu un deget ar trebui să fie împinsă cu eforturi mari. După aceea, se aplică stratul final de ciment polimeric.

Important!Adezivii bazați pe rășini epoxidice sunt supuși focului și distrugerii sub influența razelor ultraviolete și, prin urmare, trebuie să fie verificate pentru rezistența la foc și să se protejeze împotriva radiațiilor ultraviolete.

Cautarea site-ului