Використання вуглецевого волокна в будівництві: посилення та зміцнення опорних конструкцій своїми руками

Сучасне будівництво, як і будь -яка інша галузь, не має без впровадження інноваційних технологій, і сьогодні матеріали, які раніше використовувались лише у високотехнологічних галузях, таких як ракетна наука, широко використовуються в будівельній сфері, утворюючи архітектуру майбутнього. Одним з найважливіших завдань сучасної конструкції є запобігання проблем, пов’язаних із силою будівель та споруд, на які впливають динамічні навантаження, зміни температури та інші агресивні кліматичні фактори. В результаті цього на бетонних стінах будівель з’являються тріщини, захисний шар відлущується, що призводить до зменшення оперативних характеристик будівель. У зв'язку з цим інтегральна стадія будівництва підсилювала допоміжні споруди, розроблені для запобігання передчасного знищення. Якщо раніше популярний матеріал, що використовується для цих цілей, був тривалий час, скляний хлорид, сьогодні він поступово замінюється новим вимаганим матеріалом з вуглецевого волокна, про характеристики та особливості якого ми поговоримо далі.

Зміст

Що таке вуглецеве волокно? Особливості використання матеріалу

Вуглецеве волокно лінійно-стійкий композитно-полімерний матеріал штучного походження, структурним елементом якого є тонкі вуглецеві нитки діаметром від 3 до 15 мкм, що складається з атомів вуглецю. Останні, у свою чергу, поєднуються в кристали мікроскопічних розмірів, які, завдяки вирівнюванням, паралельні один одному. Вирівнювання допомагає збільшити міцність волокна для розтягування. Відповідно до його технічних характеристик, зокрема твердість, вуглецеве волокно в кілька разів вище, ніж метал, в результаті якого він широко використовується в оборонній промисловості, аерокосмічному виробництві та будівельній сфері. Незважаючи на те, що унікальні характеристики вуглецевого волокна дозволяють вважати цей матеріал інноваційним, він не є винаходом нашого століття і давно використовується в ефірі та ракетній науці, а також з кінця минулого століття та в будівництві. Вперше в цій місцевості він з'явився в 1980 році, коли в Каліфорнії всі будівлі та споруди почали споруджувати за допомогою вуглецевого волокна, що дозволило зміцнити будівлі, розташовані на сейсмічно активній території. Взявши цю власність на службу, вітчизняні будівельники знайшли використання цього матеріалу в процесі ремонту заходів у житлових будинках, і з тих пір його популярність лише зростає.

Важливо! Слід пам’ятати, що вуглецеве волокно, аналогічно бетону, є лише матеріалом, а не остаточним готовим продуктом. Це основа для виготовлення великої кількості матеріалів, що використовуються в будівництві для армування власними руками. До них відносяться вуглецеві сітки, ламели та стрічки.

Технічні характеристики вуглецевого волокна: основні переваги

Вуглецеве волокно складається з поліакрилнітриту, який зазнав попередньої обробки високою температурою (до 3-5 тис. Градусів). Завдяки технічним особливостям вуглецеве волокно використовується для зовнішнього арматури, під час якого воно просочене в'яжучою (двокомпонентна епоксидна смола) і аналогічно шпалерам приклеєна до поверхні конструкції, яка потребує зміцнення. Доцільність використання цього конкретного в'яжучого доводиться в декількох областях:

По -перше, епоксидна смола має високу адгезію для залізобетону;
По-друге, після вступу в хімічну реакцію з смолою вуглецеве волокно перетворюється на жорсткий пластик, набуваючи міцності, в 6-7 разів вище, ніж міцність сталі.

На сьогоднішній день вуглецеве волокно характеризується найпопулярнішим серед інших композитних матеріалів. Незважаючи на те, що він на 30 % легший, ніж алюміній і на 75 % легший, ніж залізо, його міцність у чотири рази більша, ніж найкращі штампи сталі. Вироблений на основі вуглецю вуглецеве волокно має низьку питому вагу і при нагріванні трохи розширюється, в той час як вона не піддається агресивним хімікатам. Враховуючи вищезазначені характеристики, вуглецеве волокно можна вважати універсальним матеріалом, адаптованим для використання в різних кліматичних зонах.

Довготерміновий оперативний період матеріалу пояснюється поєднанням його наступних переваг:

Високі гідроізоляційні характеристики за рахунок глянсової поверхні вуглецевого волокна, завдяки якому матеріал не реагує з водою;
Висока адгезія до різних поверхонь;
Виняткова стійкість до корозійних процесів;
Легка властивість, завдяки якій система арматури не створює додаткових навантажень на конструкцію. Незважаючи на те, що вуглецеве волокно важить набагато менше, ніж сталь, воно має високі характеристики;
Використовуючи вуглецеве волокно, ви отримуєте можливість застосовувати посилюючий матеріал у кілька шарів;
У процесі ремонтних робіт ви не можете зупинити роботу розширеної будівлі;
Використання вуглецевого волокна для посилення фундаменту своїми руками допомагає зменшити тимчасові та робочі витрати під час роботи;
Вуглецеве волокна справедливо вважається універсальним матеріалом, який може бути використаний для підсилення структур будь -якої складності та конфігурації, включаючи закруглені та кутові поверхні, на ребристих підлогах стелі, елементів променів рамок, а також таворі промені мостів, які характеризуються низькою шириною ребра;
Вуглецеве волокно є екологічно чистим та токсично безпечним для посилення;
Крім того, цей матеріал характеризується рефрактерною та ударною стійкістю.

Які вимоги повинні відповідати ефективну технологію підкріплення?

Для забезпечення ефективного підкріплення дизайну технологія посилення повинна гарантувати виконання ряду умов:

Природна вологість конструкцій не повинна бути перешкодою для встановлення арматурних елементів;
Елементи посилення повинні бути надійно приклеєні до будь -яких будівельних матеріалів, які будуть ефективними для передачі зусиль від посиленої структури до арматури елементів;
Усі матеріали, що використовуються в процесі арматури, включаючи клей у встановленні, повинні характеризуватися властивостями, стабільними в часі, що підвищить ефективність арматури;
Через те, що структури різних матеріалів піддаються арматурі, модуль еластичності та міцність арматури елементи повинні бути представлені досить широким правителем.

Елементи зовнішнього арматури, представлених волокнами штучного походження, зокрема Араміда та вуглецю, зустрічаються, останні, демонструючи найкраще співвідношення ціни/якості, є найбільш поширеними.

У яких ситуаціях потрібно здійснити зовнішнє підкріплення?

На сьогоднішній день вуглецеве волокно використовується для посилення структур з різних матеріалів:

Залізобетонні будівлі - До них відносяться мости, гідравлічні структури та архітектурні пам’ятки, які необхідно захищати від корозії, зміцнення стиснених елементів та їх захист від перевантажень. Вуглецеве волокно повністю справляється з цією функцією;
Металеві конструкціїякі мають модуль еластичності та міцності, близьку до вуглецевого волокна;
Кам'яні споруди, зокрема, кам'яні стовпи, стіни з цегляних будинків та пілонів.

Необхідність зміцнення будівель за допомогою зовнішнього посилення виникає в таких ситуаціях:

У разі пошкодження структури, що спричиняє зменшення його несучої здатності, жорсткості та стійкості до тріщин;
Якщо відбудеться зміна умов експлуатації конструкції, яка виражається в зміні розміру та характеру навантажень;
В процесі проектування та будівельних конструкцій з метою підвищення їх сейсмічної стійкості та збільшення перехоплення ремонту;
У випадку тривалого впливу проектування механічних факторів або агресивних природних середовищ, що призвело до знищення бетону або корозії арматури, стає необхідним усунути невтішні наслідки та зміцнити структуру.
Проаналізувавши певний набір технічних та економічних показників, ми можемо зробити висновок, що посилення вуглецевих волокон найчастіше доцільно для залізобетонних конструкцій, однак це застосовується до металів, бетону та навіть дерев’яних будівель та споруд.

Загальні конструктивні рішення для вуглецевого волокна

Якщо ви віддаєте перевагу вуглецевим волокном та зовнішнім арматура з його використанням, пам’ятайте, що під час проектування арматурних систем необхідно керувати кодексом правил SP 164.1325800.2014 Посилення залізобетонних конструкцій із композиційними матеріалами. Правила дизайну.

Відмовившись від арматури стелі руками фахівців і виконуючи їх зміцнення самостійно, майте на увазі, що воно здійснюється, склеюючи вуглецеве волокно в районах найбільшого навантаження, вони зазвичай трапляються на центральній частині прольоту і контактуйте з нижньою лінією структури. Завдяки цій техніці, несуча здатність до згинальних моментів значно зростає. Для вирішення цієї проблеми експерти рекомендують використовувати будь -який з доступних видів вуглецевих матеріалів ламел, стрічок або сітків.

Важливо! У процесі зміцнення променів часто виникає потреба у зміцненні споконвічних зон, що збільшить підшипник структури при вплиді поперечними силами. З цією метою U-подібні затискачі, виготовлені з вуглецевих мереж або стрічок, приклеюються.

Важливо! Що стосується особливостей використання матеріалів з вуглецевого волокна, слід зазначити, що завдяки подібності методів встановлення та клейових композицій, вуглецеві стрічки та ламелі зазвичай встановлюються разом, тоді як використання вуглецевих сітків через встановлення матеріалу з вологим методом виключає використання стрічок та ламелей.

У рамках обговорення технології бетонного арматури, окремо необхідно говорити про зміцнення колон, які здійснюються шляхом вставки вуглецевими сітками або стрічками, які встановлюються в поперечному напрямку. Завдяки цьому можна досягти ефекту неволі, що допомагає запобігти поперечним деформаціям бетону.

Зроби підсилення Фонду: Крок -By -кроки інструкцій

Якщо ви шукаєте відповідь на запитання: як зробити підкріплення фундаменту своїми руками?, Перегляньте наші рекомендації, представлені нижче, і ви дізнаєтесь, як посилювати фондову табличку своїми руками.

Підготовка поверхні: Рекомендації фахівців

Перш ніж запустити встановлення зовнішньої арматури за допомогою вуглецевого волокна, необхідно позначити структуру, малюючи зону, в якій будуть розташовані збільшені елементи. Після виробництва розмірів очистіть поверхню залишків оздоблювальних матеріалів, цементне молоко за допомогою кутової шліфувальної машини з діамантовою чашкою або водопровідною рослиною до тих пір, поки не буде викрито великий бетонний агрегат. Спробуйте ефективно створити ці маніпуляції, оскільки ефективність системи зміцнення безпосередньо залежить від характеристик підготовленої основи. У зв'язку з цим, в процесі підготовки бази зверніть увагу на такі параметри:

Цілісність та міцність матеріалу, з якого зроблена конструкція підсилення;
Гладкість поверхні, на яку буде встановлено вуглецеве волокно;
Температура та волога поверхні, на якій буде склеєна вуглецева матеріал;
Відсутність пилу та іншого забруднення;
Крім того, все ще існує ряд контрольованих параметрів, які можна знайти в технологічних картах для виконання типу роботи.

Підготовка підсилюючих матеріалів

Вуглецеве волокно продається в рулонах, упакованих у пластикову плівку. У процесі підготовки робочої поверхні важливо переконатися, що пил не потрапляє на арматурний матеріал, у великих кількостях, утворених у процесі подрібнення бетону, оскільки це призведе до того, що матеріал не насичений в'яжуть і спричинить виробничий шлюб.

Щоб запобігти цьому, перед тим, як повернути матеріал, покрийте робочу поверхню поліетилену і лише після цього проведіть вимірювання. Для обрізки вуглецевих сітків та стрічок ви можете використовувати канцтовари або ножиці для металу, ламелла з кутовою шліфувальною машиною, оснащеною різанням кола для металу.

Як клеї, рекомендується використовувати двокомпонентні композиції, а отже, невід'ємною стадією їх підготовки буде змішування двох компонентів у певній пропорції. Для того, щоб не випадково порушити їх співвідношення, в процесі дозування необхідно використовувати виміряні страви або ваги. Існує важливе правило для підготовки компонентів суміші, поступово додаючи один до одного і змішування отриманої маси з свердлом, оснащеним спеціальною насадкою.

Важливо! Помилки, допущені в процесі приготування суміші, можуть призвести до кип'ятіння клей.

Важливо!На сучасному будівельному ринку ви можете знайти клеї, доставлені в комплекті, тобто. У двох відрах, в яких необхідний об'єм компонентів вже дозований. Таким чином, працюючи з уже дозуваннями сумішей, достатньо змішати вміст одного відра із вмістом іншого (для зручності роботи одне з відра постачається з більшим обсягом і залишається наполовину порожнім).

Для вуглецевих мереж використовується полімерний клей, який постачається в мішках і ділиться на воду відповідно до інструкцій перед роботою.

Як встановити вуглеводи?

Технологія установки системи армуючої системи значно відрізняється залежно від типу використовуваного матеріалу.

Встановлення вуглецевої стрічки можна проводити сухим або вологим способом. В обох випадках, а в іншому випадку клейовий шар наноситься на поверхню посиленої основи, однак вологий метод передбачає просочення вуглецевої стрічки з клеєм з подальшим коченням валика в основу, тоді як сухий метод - Кріплення стрічки до основи і лише після того, як прокат її валиком просочується клейкою сумішшю. Таким чином, послідовність етапів встановлення змінює місця. Для просочення вуглецевої стрічки на його поверхню наносяться клейовий склад на його поверхню клейовим шаром і, котячи валик, переконайтеся, що верхній шар палітурки потрапляє в глибину вуглецевого волокна, а нижній виходить.

Вуглецеві стрічки можна склеювати в декілька шарів, однак, при склеєні до поверхні стелі, не рекомендується наносити більше двох шарів, що запобіжить матеріал під вагою власної ваги.

Важливо! Пам'ятайте, що після полімеризації клею відбувається, її поверхня стане ідеально гладкою і рівною, що зробить її обробку майже неможливим. У зв'язку з цим, не чекаючи затвердіння в'яжучого, на свіжу поверхню наноситься шар великого піску.

Під час встановлення вуглецевих ламелів наноситься шар в'яжучого не лише до посиленої структури, але й до встановленого арматури. В кінці роботи ламелла котить роликом або шпателем.

Монтаж вуглецевої сітки, в процесі армування смугової основи її власними руками прикріплюється до зволоженої бетонної поверхні. Після нанесення першого шару полімерного клею вручну або механізованого шляху, не чекаючи його висихання, розкачайте вуглецеву сітку, трохи притискаючи її до нанесеної композиції. Для зручності роботи експерти рекомендують використовувати шпатель. Тоді необхідно чекати початкового налаштування композиції, час якого залежить від характеристик вибраного композиції та температури навколишнього середовища. Щоб переконатися, що композиція починає затвердіти, натисніть на поверхню пальцем, його слід натиснути з великими зусиллями. Після цього застосовується кінцевий шар полімерного цементу.

Важливо!Клеї, засновані на епоксидних смолах, піддаються пожежі та руйнуванню під впливом ультрафіолетових променів, і тому їх потрібно перевірити на наявність пожежної стійкості та захистити від ультрафіолетового випромінювання.

Пошук по сайту