Усиление конструкций углеволокном

Способы усиления конструкций, зданий и сооружений

В строительстве бетонные материалы используются уже более четырех тысяч лет, последние несколько столетий этот материал поддерживается железом, но это не помогает ему в защите от неблагоприятной внешней среды, катастроф. Только в России, на сегодняшний день, находятся тысячи домов изготовленные из железобетона, которые требуют усиления конструкции. Наиболее прогрессивным и экономичным способом является укрепление с помощью углеродного волокна.

На данный момент существует всего 3 основных способа усиления конструкций:

1. Традиционные, или же стандартные.
2. Инновационные, или технологичные.
3. Комбинированные.

Традиционный способ – первым делом происходит обитонирование, наносятся бетонные слои для увеличения площади сечения. Далее используется стальной прокат, установка металлических стяжней, укрепление отверстий уголками или швеллерами. Заканчиваются работы монтажам дополнительных элемент,ов для усиления колонн, перекрытий, происходит установка распорок или свай.

Инновационный способ – такой метод усиления конструкций основан на применении композитов. Его суть заключается в наклеивании углеволокна слоями на несущие поверхности. Размеры помещения из–за этого не меняются, толщина материала не превышает несколько миллиметров.

Комбинированный способ – метод работы по заполнению материалом всех трещин и полостей. Такой способ помогает надолго соединить разрозненные части построения. Работа производится с помощью различных смесей.

Для укрепления сооружений из железобетона подходит третий способ (комбинированный). Таким образом, совмещаются традиционный и инновационный способы.

Основные способы усиления бетонных объектов

Усиление углеродными полотнами основывается на двух способах:

Инновационный – способ, про который не раз упоминалось по тексту (делится на «сухой» и «мокрый» метод). Он заключается в использовании композитного материала (углеродное, карбоновое волокно или кевлар) с использованием адгезионных составов для прочного скрепления. Путем закрепления, как правило, цементными материалами.

Комбинированный – по самому названию понятно, что он совмещает в себе несколько способов. Из них инновационный и традиционный. Второй метод заключается в наращивании уровня прочности путем использования других материалов, отличающихся от углеволокна. Такие материалы менее удобны в строительстве, так как имеют вес сравнительно больше. Таким образом, комбинированный метод заключается в использовании углеродного полотна и других усилительных материалов. Обычно применяется такой способ в зонах повышенной нагрузки.

На что следует обратить внимание при создании проекта на усиление:

• В первую очередь следует обратить внимание на итоги анализа, экспертизы сооружения. Такой анализ проводится в случае видимых дефектов, при уменьшении уровня прочности.
• Какая продолжительность эксплуатации здания. Старые сооружения больше подвержены разрушительному процессу.
• Необходим сбор информации о грунте, на котором планируется строительство объекта. Важно указать имеются ли в наличии водоемы, которые могли бы создать подтопление, другие имеющиеся природные особенности (агрессивное воздействие внешних факторов)
• Информация об аварийных ситуациях, положениях. Необходимо указать на имеющиеся дефекты.
• Действительные характеристики всех используемых материалов (бетон, сталь и т. д.).
• Информация об усиленных ранее деталях.
• Данные о возможных увеличительных нагрузках.

Почему стоит остановить свой выбор на углеволокне?

Прежде всего, стоит разобраться, что такое углеволокно. Углеродное волокно представляет собой композит, состоящий из углеродных нитей, толщина которых примерно 5–15 микрон. Появился такой метод усиления архитектурных конструкций в 1998 году. Материал принимает на себя большую часть усилий.

Чем он отличается от других? Углеродное волокно в несколько раз превосходит такие материалы как конструкционная сталь, алюминий, распространенные сплавы по физико–механическим параметрам.

Положительные свойства углеродного волокна:

• термостойкость;
• устойчивость к ударам и химической внешней среде;
• время службы практически неограниченно;
• наносится в несколько слоев, при необходимости;
• при строительстве, не требуется прекращение работы всего здания;
• вес материала;
• прочность материала.

Таким образом, любое сооружение будет служить намного дольше с использованием углеволокна в строительстве. Углепластик прекрасно справляется со всеми своими задачами, при этом не изменяет саму конструкцию здания. Сам процесс укрепления проходит довольно быстро и не требует масштабных подготовительных действий.

Приготовление компонентов

Углеродные материалы продаются смотанными и упакованными в специальный защитный полиэтилен. Не допускается попадание пыли, которой после шлифования бетона будет достаточно, иначе углеродное волокно не будет приклеиваться с помощью строительного клея на основе смолы, т. е. получится производственный брак. Поэтому, заготовительную зону следует застелить плотным полиэтиленом и уже по нему отматывать требуемую длину углеродного материала. Обрезка углеродных лент и сеток может осуществляться обычным ножом, или ножницами по металлу, а углеродных ламелей – угол–шлифовальной машинкой с отрезным кругом по металлу.

Адгезивы, могут быть, как правило, двухкомпонентные – т. е. необходимо объединить два материала в определенных количествах. Необходимо точно прислушиваться к инструкции производителя и при смешивании элементов использовать специальные весы или мерную колбу. Объединение элементов заключается в постепенном добавлении одного компонента в другой, при непрерывном перемешивании дрелью на низких оборотах. Ошибки дозирования, или неправильное добавление одного элемента в другой, могут привести к кипению клея. В последнее время, примерно несколько лет, большинство специалистов присылают адгезив в комплектах – т. е. в двух емкостях с уже дозированными объемами компонентов. Таким образом, появилась возможность просто смешать содержимое одной емкости в другой (для этого емкость присылается полупустой) и получить готовый адгезивный состав.

Строительные адгезивы (для углеродного волокна) поставляются в мешках и затворяются водой согласно инструкции, как любой ремонтный материал. Помните, что связующее имеет ограниченный срок жизни – порядка 35–45 минут и он резко сокращается при повышении температуры выше 22 оС, поэтому объем приготовляемого адгезива не должен превышать физических возможностей его выработки.

Технологии усиления с углепластиком

Существует 3 технологии усиления железобетонных конструкций с использованием углеволокна (углепластика):

1. Применение лент из углеродного волокна (укрепление мостов и пролетных построек).
2. Использование холстов из углеродного волокна (применяется в укрепление балок, ригелей, отверстий и колонн). Основной плюс холстов – это их гибкость, им можно легко придать нужную форму.
3. Применение сеток из углеродного волокна (используются чаще всего при работе с железобетонными конструкциями). Такие сетки огнеупорны.

Наши гарантии

Только уверенная в уровне услуг компания даёт серьёзные гарантии. В REINFORCE есть такая уверенность, потому мы предоставляем гарантию сроком до 5 лет на все проведенные работы.

3 технологии усиления углепластиком, практикуемые компанией REINFORCE

Вариантов усиления, когда применяются композитный материал, а именно углепластик достаточно много. Какой из трёх типов усиления выбрать определяет конкретика задачи.

1. Углепластиковые ленты с эпоксидным клеем
   применяются в случае протяжённых объектов, таких как мосты, длинные пролётные строения. Неудивительно, ведь длина рулона достигает 250 погонных метров. Это материал высокой жёсткости и отличной несущей способности.
2. Углеродные холсты с эпоксидным клеем
   используются, чтобы укреплять колонны, балки, ригели, перекрытия, отверстия, другие элементы гражданского строительства. Им придают практически любую форму, благодаря хорошей гибкости материала.
3. Углепластиковые сетки на цементном связующем.
   Области их применения – укрепление кладки, кирпичной и каменной, и железобетона. Такие сетки обладают огнеупорными качествами, высокой проницаемостью паров и безусловно отличной прочностью.

Процесс работы по этапам

Укрепление железобетонной поверхности может потребоваться при нарушении целостности конструкции, увеличении нагрузки или для повышения сейсмической устойчивости.

Прежде, чем приступить к усилению, строители обязаны выполнить ряд дополнительных процедур, без которых качественно завершить усиление не получится.

Стоимость работы по усилению железобетонной конструкции строится по результатам расчёта, проведённом на основании обследования несущих конструкций и выявления дефицита ее способностей. Необходимо помнить, что речь идет об ответственных строительных операциях, для которых важно наличие определенных навыков проектирования и обладание довольно высокой квалификацией для верного расчета всего процесса.

Усиление железобетонной конструкции или строения

Работа может проходить двумя способами «сухим» или «мокрым». Каждый из способов предполагает обработку материала специальным связующим – адгезивом. Различаются они лишь последовательностью использования адгезива, в первом случае он наносится на материал, во втором случае на поверхность строения, а на него материал.

Углеродное волокно слоями накладывается на поверхность, за одну смену (день) можно нанести не более двух слоев, в ином случае они не успеют просохнуть и работа будет с браком. Каждый слой материала прокатывается валиком, он должен полностью просохнуть и затвердеть, после этого накладывается новый. Также могут потребоваться и другие мероприятия для работы. К ним относится ликвидация неисправностей и брака с помощью инъектирования либо склеивания отдельных элементов. В общем, все, что необходимо для реконструкции целостности строения.

Усиление конструкций с использованием углепластика

Композитные варианты, к которым относятся работы с углепластиком, делят на три типа:

1. Ленты углепластика с клеем из эпоксидной смолы – они применяются для усиления конструкций мостов и строений с длинными пролетами (в рулоне находится 250 метров погонных материала, который обладает исключительной жесткостью и высокой несущей способностью);

2. Холсты углеродные с эпоксидным клеем – используются для балок, ригелей, колонн, различных перекрытий и других элементов строительства, холсты гибкие, за счет чего их можно нанести на любую поверхность;

3. Сетка из углепластика на цементной связке – используется для кладки из кирпича или камня, хорошо показала себя и для железобетонных конструкций, имеет высокую огнеупорность и паропроницаемость.

Чем отличается усиление железобетонных конструкций от других?

Несмотря на то, что железобетон является основным материалом в строительстве, он стабилен к статическим динамическим усилиям, его основным минусом или же главным недостатком является слишком большой вес. Усиление железобетонных конструкций не должно увеличивать вес и исходную геометрию. И этому основному условию соответствуют материалы из углеволокна, их масса совершенно неощутима для зданий.

Усиление железобетонной конструкции позволяет достичь следующих целей:

1. Заделываются щели.
2. Убирает прогибы и другие деформации, которые появляются со временем.
3. Защита от коррозии и других внешних факторов (температуры, влаги и т. д.)
4. Повышение сейсмической устойчивости.

При работе с конструкцией, в первую очередь обращают внимание на состояние арматуры. Если она вышла из своего места и появились саморазрушаюшиеся образования (коррозионные образования) их необходимо немедленно убрать, в ином случае здание может разрушиться изнутри. Также, при определении направления укладки углекомпозита на укрепляемой поверхности, следует учесть направление существующей стальной арматуры. Это позволит правильно распределить силы и обеспечить нужную несущую способность.

УСИЛЕНИЕ БАЛОК И РИГЕЛЕЙ

Балки и ригели – это изгибаемые элементы строительной конструкции, предназначенные для восприятия (преимущественно) вертикальных нагрузок. Балки используются при возведении перекрытий в многоэтажных домах, в качестве части несущей конструкции в одноэтажных зданиях, при строительстве мостов, путей подвесного транспорта и т.д.

Задача

При недостаточной прочности или жёсткости балки происходит её деформация, не предусмотренная проектными расчётами. Как итог – повышается краевое напряжение, и процесс деформации развивается ещё больше. Это приводит к тому, что балка перестаёт выполнять своё конструктивное назначение (в лучшем случае) или разрушается (в худшем). Это непосредственно влияет на безопасность всего объекта. Чтобы исключить риск разрушения всей конструкции, балки необходимо усилить.

Решение

Существует свыше 30 способов усиления балок, среди которых наиболее распространенными являются наращивание сечения балки снизу, установка внешней листовой арматуры, уголков или шпренгельных затяжек, а также подведение разгружающих стоек, рам, подкосов или кронштейнов.

Все эти методы, не смотря на активное использование в строительстве, имеют ряд значительных минусов. Они увеличивают вес конструкции, обладают относительно низкой коррозийной стойкостью и требуют значительных подготовительных работ, в частности, возведения рабочих площадок и подмостей.

Усиление балок углеволокном – новое качественное решение

Одна из новых технологий в строительстве – усиление балок композитными материалами – позволяет избежать всех этих трудностей. Не смотря на то, что этот метод является более дорогостоящим, сокращение издержек на рабочую силу, временные затраты и долговечность усиления компенсируют цену углеволокна.

Суть метода очень проста: на растянутые участки вдоль направления основной арматуры производится монтаж углеродных холстов. А для восприятия поперечной нагрузки и закрепления арматуры (анкеровки) устанавливаются поперечные бандажи. Максимальный эффект усиления углеволокном для балок достигается на уровне 2,2- 2,5 раза. На представленной ниже схеме вы можете увидеть типовое укрепление балки углепластиком:

Сравнение традиционных методов и усиления балки углепластиком

Углеволокно может использоваться для усиления монолитных и железобетонных балок различного сечения (квадратных, двутавровых и др.), ригеля и практически любых типов перекрытий. Результат этого метода вы можете оценить на видео испытаний:

Компания СДТ — проверенные решения усиления конструкций

Компания СДТ предлагает услуги по усилению балок, ригелей и перекрытий углепластиком. Поскольку:

1. Мы с успехом выполнили уже свыше 30 аналогичных проектов
2. Инженеры проходят регулярные стажировки в Европе
3. В работе используются самые современные материалы

Вы получите оптимальный проект усиления в рамках решения вашей задачи и его реализацию по приемлемой стоимости. Мы предоставляем договорную гарантию сроком действия 5 лет – перекрытия, балки и ригели будут надёжно защищены от деформации и разрушения.

Общий порядок работ

1. Экспертиза балки, проведение необходимых расчётов и выявление мест, нуждающихся в усилении;
2. Составление проекта усиления и итоговой сметы;
3. Очистка балки от всех частиц (цемента, пыли, масел и т.д.), мешающих прочной адгезии;
4. Выполнение ремонта – заделка трещин и зазоров, устранение дефектов;
5. Нанесение на поверхность адгезионного клея;
6. Установка углепластика;
7. Нанесение запечатывающего слоя;
8. Присыпка поверхности кварцевым песком для высокой адгезии отделочных материалов (производится по желанию клиента).

Сроки и стоимость

Итоговая калькуляция стоимости работ составляется нашим экспертом после обследования вашего объекта. Цена услуги складывается из площади усиливаемой поверхности, использованных материалов и общего объёма работ. Стоимость усиления углепластиком начинается от 3000 рублей за квадратный метр и зависит от плотности материала, которая варьируется от 150 до 650 г/кв. метр. Срок усиления поверхности площадью 500 квадратных метров составляет 14 дней, а 2000 квадратных метров – 30 дней.

Чтобы получить подробную консультацию и вызвать нашего специалиста на объект – свяжитесь с нами по телефону +7. Будем рады новому партнёрству!