Усиление перекрытий железобетонных углеволокно

8 апреля, 202211 апреля, 2022 - admin

В практике реконструкций промышленных и жилых зданий очень часто возникает необходимость усиления конструкций и их отдельных элементов. Это может быть вызвано модернизацией объекта, эксплуатационным износом, наличием строительных или проектных дефектов, случайными повреждениями, нарушением прочности. Инновационным решением в области строительных технологий является усиление конструкций углеволокном, которое широко применяется во всем мире. Данный метод предполагает использование композитного материала с углеродными волокнами. Он уже прошел успешную эксплуатацию и доказал высокую эффективность в различных условиях, в том числе при использовании в зонах сейсмической активности.

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:

Традиционные, или же стандартные.
Инновационные, или технологичные.
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.

Потребность усиления фундамента

Усиление ленточного фундамента – это очень важное и ответственное решение по отношению к долговечности вашего дома

Если ваша основная цель – это прочный и надежный дом, то первое, что вы обязаны делать, это следить за состоянием его основания и фундамента. Так как ленточный тип самый популярный на сегодняшний день, то мы как раз все вопросы будет рассматривать на его примере. Стоит заметить, что постройки этого вида предусматривают дополнительные крепления, которые могут монтироваться как при возведении здания, так и после завершения строительства.

Внимание! Укрепление фундамента после его возведения займет намного больше сил, чем заняться этим процессом во время строительства. Это очень экстремальный вариант развития событий, так как проект был заготовлен для одного формата основания, но приходиться пересматривать его.

Когда совершать усиление фундамента после окончания стройки, то процесс потребует больших денежных затрат. Поэтому специалисты данной отрасли советуют подумать об этом при проектировании дома, но, к сожалению практика показывает, что все-таки рекомендациям люди прислушиваются очень редко.

Давайте все-таки выясним, почему может возникнуть потребность данных работ для дома. Итак, первое – это достройка дома, второе – если на постройке появились трещины. Также следует сюда добавить негативное воздействие морозов на структуру здания и различного рода механические повреждения.

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.

Как усилить перекрытие

Чаще остальных усиление углеродным полотном производится для перекрытий. Для этого элемента очень важно, что углеродный материал не добавляет дополнительную нагрузку, за счет своего веса, защищает от коррозионных разрушительных процессов. Так же он не меняет геометричность объекта, так как толщина полотна 1-5 мм.

Усиленное перекрытие таким способом прослужит долгий срок. Монтируется очень легко, стоит только приклеить и закрепить полотно. Дополнительной рабочей силы в лице большой бригады работников и громоздкого оборудования не требует.

Каким образом выполняется усиление перекрытий:

Первым дело необходимо тщательно осмотреть, проанализировать элемент на наличие слабых участков, которые требуют упрочнения. Любые вмятины и трещины подвергаются скрупулезному исследованию.
После выявления недостатков необходимо приступить к созданию проекта по усилению ослабленных участков.
Затем формируется окончательная смета.
При необходимости поверхность перекрытия выравнивается. Все дефекты, включая трещины, заделываются цементным составом. После застывания шлифуются для создания идеально ровной плоскости. Заключительный этап – избавление от излишней пыли и других частиц. Это важно для лучшего скрепления клеящего вещества с поверхностью.
Чертятся разметки на месте крепления будущей углеродной ленты. Не стоит избегать этого пункта, важно прикрепить волокно аккуратно. Подробнее все этапы монтажа были разобраны в главе «монтаж углеродного волокна для усиления бетона».
В заключение посыпать кварцевым песком для наиболее надежного соединения.

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.

содержание .. 1 2 3 9 ..

Лекция 9

1. Устройство железобетонной обоймы

Устройство железобетонных обойм выполняют в тех случаях, когда на отдельных участках фундамента прочность кладки нижележащих слоев меньше прочности вышележащих. Работы выполняют по захваткам длиной 2…2,5 м. Железобетонные обоймы могут устраиваться с одной или с двух сторон. При устройстве двухсторонней железобетонной обоймы (рис. 4, а) в теле фундамента в шахматном порядке через 1…1,5 м просверливают сквозные поперечные отверстия. Затем с обеих сторон устанавливают арматурные сетки Арматурные сетки соединяют между собой затяжками (арматурными стержнями диаметром 12…20 мм), которые устанавливают в просверленные отверстия. Затем устанавливают опалубку и выполняют бетонирование подвижной бетонной смесью (осадка конуса более 15 см). Бетонирование может выполняться методом послойного торкретирования. Минимальная толщина обоймы — 150 мм.

При устройстве односторонней железобетонной обоймы (рис. 4, б) поперечные арматурные стержни анкеруют в ранее просверленные гнезда в теле фундамента, а затем к ним крепят арматурные сетки.

2. Устройство буроинъекционных свай

Увеличить одновременно несущую способность фундамента и основания можем путем устройства буроинъекционных свай. Их применение позволяет производить работы по усилению фундамента без разработки траншей и нарушения структуры грунта в основании.

Сущность способа заключается в устройстве под зданием буроинъекционных (корневидных) свай, которые передают значительную часть нагрузки на более плотные слои грунта (рис. 5). Сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины диаметром от 80 до 250 мм не только в грунтах основания, но и в теле фундамента. Устройство буроиньекционных свай выполняется в следующей последовательности:

бурение «лидерной» скважины; заполнение ее пластичным цементно-песчаным раствором; установка трубы-кондуктора до начала схватывания раствора; технологический перерыв для набора раствором требуемой прочности; бурение рабочей скважины до проектной отметки под защитой глинистого раствора или обсадной трубы; заполнение скважины цементно-песчаным раствором через буровой остов или трубу-инъектор снизу вверх до полного вытеснения глинистого раствора; посекционная установка арматурных каркасов; опрессовка свай.

При установке арматурных каркасов понижение уровня раствора в скважине не должно превышать более 0,5 м. Для опрессовки сваи на верхнюю часть трубы-кондуктора устанавливают тампон (обтюратор) с манометром и через инъектор нагнетают под давлением цементно-песчаный раствор. При значительном расходе раствора из-за фильт-рации грунта основания делают технологический перерыв в течение 1 суток и опрессовку повторяют.

3. Уширение подошвы банкетамии сборными ж/б отливами

Уширение подошвы фундамента выполняют банкетами из бутовой кладки или из монолитного бетона и железобетона, банкетами балочного типа, а также с помощью монолитных и сборных железобетонных подушек.

Устройство банкет из бутовой кладки выполняется крайне редко из-за большой трудоемкости работ. Чаще всего применяют одно- и двусторонние банкеты из монолитного бетона и железобетона. Конструкция банкет зависит от способа их связи с существующим фундаментом и схем передачи нагрузки от сооружения на усиляемый фундамент.

Наибольшее распространение получили банкеты, где передача нагрузки от сооружения осуществляется с помощью опорных балок (рис. 6). Для этого в стене пробивают сквозные отверстия с шагом 1,5…2 м. в которые перпендикулярно к стене устанавливают опорные балки из стального швеллера (двутавра) или железобетона. Нагрузка на банкеты передается через распределительные балки из швеллера или двутавра №16… 18, которые располагают вдоль стены. Работы выполняются в следующей последовательности:

разбирают отмостку (при необходимости) и пол первого этажа;

устраивают водосборные колодцы, ограждения;

в пределах захватки (длина 1,5…2 м) отрывают траншею с одной или обеих сторон фундамента;

очищают боковые поверхности фундамента;

устраивают основание под банкет из щебня толщиной 50… 100 мм путем втрамбовывания его в грунт;

в теле фундамента просверливают отверстия (в шахматном порядке через 0,25…0,35 м по высоте 1,2… 1,5 м по длине фундамента) и забивают в них анкерные стержни диаметром 16 мм;

устанавливают опалубку и бетонируют банкет до отметки низа распределительных балок;

после набора бетоном требуемой прочности (не менее 70% проектной) устраивают в стене «окна» и устанавливают в них опорные балки;

монтируют распределительные балки и сваривают их с опорными балками;

производят добетонирование банкета на высоту распределительных балок и заделку зазоров в «окнах»‘ для опорных балок. Допускается также и обетонированне опорных балок. Класс бетона — не менее В12,5.

Также известен способо устройства сборных железобетонных отливов (рис. 7).

4. Уширение подошвы сборными и монолитными железобетонными плитами

При уширении подошвы фундамента путем подводки монолитных или сборных железобетонных плит (рис. из-под него в пределах захватки длиной 1,5…2 м удаляют грунт.

Железобетонные плиты монтируют на подготовленное выровненное основание. Зазор между поверхностью плит и подошвой фундамента зачеканивают жестким цементно-песчаным раствором марки 100.

Процесс устройства монолитной железобетонной подушки менее трудоемок. Для этого на подготовленное основание укладывают арматурные сетки, устанавливают опалубку и укладывают бетонную смесь. Уплотнение бетонной смеси выполняют вибрированием. Для обеспечения надежного контакта укладываемой бетонной смеси с фундаментом бетонирование производят на 100… 150 мм выше отметки его подошвы. Класс бетона В12,5 и более.

5. Увеличение глубины заложения фундаментов

Увеличение глубины заложения фундамента

Углубление фундаментов выполняют с применением бутовой (кирпичной) кладки, монолитного бетона и железобетона.

Способ углубления фундаментов с использованием бутовой кладки отличается высокой трудоемкостью и применяется при незначительных нагрузках. В этом случае вначале разгружают фундаменты и при наличии ослабленных участков стен устанавливают рандбалки. Затем на отдельных захватках длиной 1,5…2 м в заранее намеченной очередности отрывают колодцы на проектную глубину с временным креплением стенок, разбирают нижнюю ослабленную часть фундамента (при необходимости) и удаляют грунт, подводя под фундамент временные крепления. Кладку нового фундамента выполняют с перевязкой швов, удаляя крепление снизу вверх. Зазор между верхним обрезом новой кладки и нижним обрезом старого фундамента зачеканивают полусухим цементно-песчаным раствором состава 1:3.

Более эффективным является способ углубления фундаментов с применением монолитного бетона (рис. 9). Как и в предыдущем случае, вначале разгружают фундамент, а затем отрывают шурфы на 0,7…1 м ниже подошвы фундамента, стенки шурфов крепят щитами. У передней стенки устанавливают прочную раму из бруса или круглого леса. Верхняя перекладина рамы должна находиться на 30…50 мм ниже подошвы фундамента. Между подошвой и верхней перекладиной рамы в грунт забивают доски, т.е. устраивают забирку, под защитой которой на проектную глубину отрывают колодец. Затем в колодец укладывают и уплотняют бетонную смесь, оставляя между подошвой фундамента и поверхностью бетона зазор 300…400 мм. После набора бетоном требуемой прочности с помощью домкратов производят обжатие основания новой части фундамента, используя при этом массу существующего здания. После этого бетонируют зазор, укладывая бетонную смесь на 100 мм выше подошвы старого фундамента с целью обеспечения плотного контакта.

Исключить трудоемкие работы по разгрузке фундамента позволяет технология выполнения работ по его углублению и одновременному расширению (рис. 10). На захватке отрывают траншею на глубину заложения фундамента. Затем устраивают подкоп под подошву существующего фундамента по всей длине захватки на половину его ширины. В боковую стенку подкопа забивают горизонтальные поперечные арматурные стержни диаметром 14…18 мм. Нижний ряд стержней устанавливают с шагом 200 мм на 100 мм выше дна траншеи, а верхний ряд — с таким же шагом на 50…70 мм ниже подошвы существующего фундамента. К поперечным стержням приваривают профильные стержни такого же диаметра с шагом 200 мм. В траншее устанавливают щит опалубки на уровне подошвы фундамента и на расстоянии 200 мм от его боковой поверхности. Затем укладывают и уплотняют бетонную смесь, монтируют вертикальную арматурную сетку (размер ячейки 200×200 мм, диаметр вертикальных стержней 14…18 мм, горизонтальных — 6 мм). Арматурную сетку втапливают на 200…250 мм в свежеуложенный слой бетонной смеси, устанавливают опалубку второго яруса, укладывают и уплотняют бетонную смесь. После набора бетоном требуемой прочности опалубку разбирают, выполняют гидроизоляцию и обратную засыпку траншеи. Затем аналогично выполняют работы с противоположной стороны (исключая установку горизонтальных поперечных стержней).

содержание .. 1 2 3 9 ..

Технологии усиления с углепластиком

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

Применение лент из углеродного волокна (укрепление мостов и пролетных построек).
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.
Применение сеток из углеродного волокна (используются чаще всего при работе с железобетонными конструкциями). Такие сетки огнеупорны.

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.

Выполнение работ. Подготовка поверхности.

При усилении железобетонных конструкций углеволокном выполнение работ начинается с разметки конструкции – отчерчиваются зоны в которых будут располагаться элементы усиления. Затем эти зоны очищаются от отделочных материалов, загрязнений и цементного молочка до обнажения крупного заполнителя бетона. Для этого применяют, либо угол-шлифовальные машинки с алмазными чашками, либо водо-пескоструйные установки.

Качество подготовленного основания (поверхности на которую приклеивают углеволокно) напрямую влияет на совместность работы конструкции с элементом усиления, поэтому при подготовке основания, в обязательном порядке, контролируют следующие параметры:

ровность поверхности;
прочность и целостность материала усиливаемой конструкции;
температуру поверхности конструкции;
отсутствие загрязнений и пыли;
влажность;
и другие (полный перечень и допустимые значения контролируемых параметров приводятся в технологических картах на выполнение строительных работ).

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.

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:

Заделываются щели.
Убирает прогибы и другие деформации, которые появляются со временем.
Защита от коррозии и других внешних факторов (температуры, влаги и т. д.)
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.

Преимущества композитных материалов

Усиление конструкций углеволокном представляет собой современный эффективный метод, демонстрирующий целый ряд явных преимуществ. Технология внешнего армирования ЖБ конструкций композитными материалами дает возможность выполнить процесс быстро и увеличить несущую способность конструкции в среднем в 4 раза (если сравнивать с иными материалами).

Основные достоинства усиления углеволокном:

Отсутствие необходимости привлекать для выполнения работ специальную технику благодаря малому весу материала.
Длительный срок эксплуатации (до 75 лет) – углеволокно не боится коррозии, агрессивного воздействия внешних факторов.
Нагрузка на здание не увеличивается, так как вес волокна минимален.
Возможность исключить серьезные эксплуатационные проблемы, появляющиеся в случае повреждения конструкций, минимизировать последствия повреждений.

Защита бетона от влаги, арматуры внутри монолита от коррозии благодаря способности волокна создавать водонепроницаемый плотный слой.
Высокая прочность на растяжение – материал демонстрирует значения в диапазоне 4900 МПа.
Простота, высокая скорость монтажа, что позволяет усилить любую конструкцию в малые сроки и без существенных затрат на привлечение людей, техники.
Работы можно проводить без остановки производства, движения транспорта.
Существенная экономия на трудозатратах, времени, финансах.

Общий принцип технологии простой – углеволокно наносят на участки бетонной или железобетонной конструкции в местах наибольшего напряжения. Решение конкретных задач может выполняться с применением сеток, ламелей, лент.

Работы проводятся эффективно и быстро. Любой бетонный или железобетонный элемент восстанавливает свои несущие характеристики, становится защищенным от влаги и коррозии, механических воздействий.

Усиление бетонных и железобетонных конструкций – это процесс, путем которого достигается наибольшая прочность, надежность конструкции, увеличивается продолжительность срока службы. Это необходимо для строительства новых объектов и для укрепления старых. В случае, если полная замена еще не требуется, но конструкция имеет какие-либо нарекания – применяют метод усиления углеволокном.

Применение данного метода обходится гораздо дешевле, нежели менять и строить заново.

Важным критерием является то, что эксплуатация помещения или производство при выполнении строительных работ не останавливается. Использовать помещение разрешено в обычном режиме, возможны только не продолжительные остановки производства или использования помещения.

Характеристики, которые должны присутствовать в качественном углеволокне:

Гибкость полотна, легкость разрезания;
высокая термостойкость, достигающая температур 2000 градусов по цельсию;
хорошая теплоемкость, коррозионная стойкость;
правильное сплетение волокон в структурном элементе;
соблюдение всех правил и технологий в производстве;
прочность порядка 0,5—1 ГПа и модуль 20—70 Гпа.

Соблюдая вышеупомянутые пункты, углеродное волокно будет наделено свойствами, которые стоят внимания в строительном мире. К ним относятся: высокая прочность, увеличение механических характеристик, уменьшение нагрузки на конструкцию, не изменяя при этом геометричность сооружения.

Прочность данного элемента как у стального изделия, но с весом в 5 раз меньше. Это по праву дает ему возможность называться композитным материалом (КМ).

Способы усиления конструкций, зданий и сооружений

На данный момент существует всего 3 основных способа усиления конструкций:

Традиционные, или же стандартные.
Инновационные, или технологичные.
Комбинированные.

Монтаж углеродного волокна для усиления бетона

Усиление сооружений необходимый этап для возведения долговечного и качественного здания. Главной целью применения усилителей является повышение показателя прочности несущих характеристик. Такие технологии необходимы для строительства и реставрации сооружений после воздействия на них внешних раздражителей.

В том числе, при локальных повреждениях нет смысла проводить демонтаж конструкции и возведение новой. Гораздо проще исправить положение, умея применять углеродное полотно.

На фото выше наглядным образом можно восстановить полную картину всего вышесказанного. Монтаж углеволокна достаточно прост, чтобы выполнить его даже самостоятельно. Главное знать методы установки и основные принципы перед выполнением установки:

Перед монтажными работами необходимо выровнять ремонтируемую поверхность, затем снять с нее верхние слои пыли.
Устранить все видимые вмятины, трещины, прочие дефекты на рабочей плоскости. Плотно замазывая их цементными составами.
Выполнить выравнивание, сгладить все выступающие неровности.
Рекомендуется начертить разметку для аккуратного и простого наклеивания.

Существует два метода установки

«Сухой метод». В качестве клеящего вещества применяются материалы с адгезионными составами. Первым делом смешивают связующие составы для монтажа. Раскраивают углеволокно с учетом необходимого размера. Нанесение адгезива производится на ремонтируемую поверхность. Раскроенное полотно наклеивается на адгезивный состав, сверху накладывается укрывающий слой полимерцементного состава. При желании посыпается песком для лучшего сцепления.
«Мокрый метод» несколько отличается от первого. После смешивания связующих составов для установки, раскраивается волокно в соответствии с необходимыми размерами и формами. Адгезивный состав наносится на ремонтируемую поверхность. Кроме того, им производится пропитывание полотна с двух сторон. После чего полотно аккуратно наклеивается, посыпается песком. Заключительный этап – нанесение защитного покрытия полимерцементным составом. Выполнить заключительную отделку.

Усиление конструкций при помощи углеродного волокна находит применение для улучшения прочности зданий, построенных из разных материалов. Подойдут для укрепления бетонные, железобетонные здания, сооружения, выполненные из деревянных, металлических, каменных материалов.

Методом усиления можно укрепить конструкции любой сложности и геометричности (арки, колонны, несущие стены, потолочные проемы и др.).

Как понять в каком случае монтаж усиливающего полотна необходим? Существует несколько основных причин, по которым желательно усиление конструкций:

Просчеты, неточности в изначальном проектировании здания.
Грунт под построенным объектом оказался склонным к подвижности.
Здание возведено давно, появились первые признаки износа материалов, отдельных деталей. Ранний износ возможен в случае агрессивного воздействия внешних факторов.
Перепланировка, которая влечет за собой изменения несущих стен и других фундаментальных конструкций.
Требуется увеличение уровня безопасности, чтобы избежать неприятных исходов возможных аварийных случаев.
Несущая конструкция помещения была значительно повреждена. В таком случае необходимо увеличить уровень прочности этого элемента.
Возведение дополнительных этажей, их перестройка требуют повышения надежности нижней части здания.
Для профилактических мероприятий при реконструкции старого объекта. Использование усиления углеродным волокном в качестве внедрения нового технологического метода.
Любые случайные повреждения

Почему стоит остановить свой выбор на углеволокне?

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.

Приготовление компонентов

Технология усиления железобетона углеродными материалами

Давайте пошагово рассмотрим технологию усиления углеволокном (карбоном, углепластиком) железобетона. Для примера рассмотрим усиление железобетонных конструкций углеродными лентами (холстами) и углеродными сетками. Важно помнить, что работы по усилению (армированию) ж/б конструкций углеродными композитными материалами могут проводиться только при температуре окружающей среды выше 5 С! В противном случае необходимо сооружение теплового контура для поддержания необходимой температуры.

1. Подготовка поверхности

На данном этапе поверхность железобетонной конструкции готовится для усиления. Удаляется старый рыхлый бетон, специальными ремонтными составами выравниваются все неровности и каверны, поверхности конструкции придается правильная геометрическая форма. Выполняется шлифовка поверхности для снятия цементного молока и обеспечения высокой адгезии элементов усиления к бетону. Шлифовке подвергается только поверхностный слой до обнажения крупного заполнителя.

2. Раскрой ленты

Углеродная лента или углеродная сетка раскраиваются согласно решениям в проектной документации. Раскрой осуществляется ножницами. Заготовки нарезаются в нужном количестве, и сматываются в рулон снабжаются этикетками.

3. Подготовка и нанесение связующего (клея)

Традиционно связующее (компоненты) поставляется в двух емкостях. Одна емкость (меньшего размера) выливается во вторую и связующее перемешивается. Срок жизни подготовленного связующего не более часа (зависит от производителя и назначения клея), поэтому важно сразу после подготовки адгезива приступить к работам по усилению. Если используется углеродная сетка, то связующее здесь — это специальный полимерцементный состав. Он затворяется водой в нужной пропорции согласно инструкции производителя.

После подготовки связующего (клея) на подготовленную поверхность наносится первый слой в объеме до 1,5 кг (зависит от плотности ленты).

4.Монтаж углеродных лент и углеродных сеток

Углеродная лента (холст) монтируется на подготовленную поверхность железобетона с уже нанесенным клеем. Затем лента прижимается (прикатывается) валиком или шпателем. В случае с углеродной сеткой — она равномерно вдавливается в слой полимерцементного раствора.

5.Нанесение укрывающего слоя связующего и запечатывающий защитный слой

После монтажа углеродных материалов наносится укрывающий защитный слой связующего (расход обычно не более 0,5 кг на м2) и после полимеризации углепластика наносится защитный слой полимерцементного раствора. Поверх полимерцементного раствора поверхность можно красить или производить необходимые работы по отделке. При необходимости, монтируется огнезащита (это может быть как и специальная штукатурка, так и плиты из минеральной ваты).

Как мы уже говорили усилить (произвести армирование) углепластиком можно практически любую бетонную или железобетонную конструкцию: балку, плиту перекрытия, ригель или колонну. Важно, чтобы работы по усилению производились специализированной организацией, предоставляющей гарантии на выполненные работы. О том, как сегодня формируется цена на усиление углепластиком Вы можете прочитать здесь.

ПСК «Прогресстрой» предлагает приобрести всю линейку CarbonWrap: углеродные ленты CarbonWrap Tape 530/300 и CarbonWrap Tape 230/300 , углеродные ламели CarbonWrap Lamel 14/100, клеи и связующие CarbonWrap Resin 230+ и CarbonWrap Resin 530+ , составы для ремонта железобетонных конструкций CarbonWrap Repair ST и CarbonWrap Repair FS.

У нас вы можете приобрести продукцию CarbonWrap со скидкой, в зависимости от объема. Наши специалисты подскажут особенности каждого вида продукции, нюансы применения и эксплуатации усиленных конструкций.

Технологии усиления с углепластиком

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

Применение лент из углеродного волокна (укрепление мостов и пролетных построек).
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.
Применение сеток из углеродного волокна (используются чаще всего при работе с железобетонными конструкциями). Такие сетки огнеупорны.

Преимущества усиления композитными материалами балок и ригелей

Сравнивая классические методы с усилением на основе углепластика, можно заметить ряд неоспоримых преимуществ композитной технологии.

Высокие критерии коррозионной стойкости.
Углепластик имеет сравнительно малый вес, не более 230 г/м2.
Толщина пластины углеволокна будет не более 1 мм, что никак не повлияет на геометрию конструкции.
Метод подходит для любых типов материалов – железобетон, дерево, бетон, стальные конструкции.
Нет необходимости использовать дополнительные технологии, инструменты и оборудование, достаточно иметь только клеевой состав.
Углеволокно хорошо реагирует на экстремальную усталость несущей конструкции материала балок, ригелей.

Для традиционного способа усиления балок металлическими конструкциями необходимо использовать сопутствующие материалы, инструменты, дорогостоящее оборудование, обеспечивать необходимые трудозатраты. В итоге цена будет не сопоставимо выше по сравнению с усилением балок углеволокном, но ресурс надёжности будет в 15 раз ниже.

Процесс работы по этапам

Этапы работ по укреплению углеродным волокном

Пустотная или монолитная плита испытывает нагрузку на сжатие вверху, на растяжение внизу. Предельные показатели на сжатие превышают предел нагрузки на растяжение в несколько десятков раз. Для укрепления бетонных элементов используют углепластик.

Перед восстановлением несущей способности ЖБ плит и балок проводят технический расчет и проект усиления. К основным этапам работ относят:

анализ состояния перекрытий и причин появления дефектов;
составление схем повреждений;
разработку проекта по укреплению или ремонту, который содержит расчеты, моделирует ситуацию;
выбор количества слоев и схемы монтажа углеволокна и типа материала;
составление и согласование проектной документации с владельцем здания;
определение графика производства работ, составление сметы;
демонтаж покрытия;
разгрузку строительной конструкции домкратами;
проведение подготовительных работ перед монтажом углеродной ленты или полотна – удаление поврежденных слоев, разделка и очистка зоны от загрязнений, монтаж ремонтного слоя композитного материала;
укладку углепластиковых слоев на загрунтованную поверхность;
проведение косметического ремонта или восстановление напольного покрытия;
сдача выполненного задания.

Укрепление строительной конструкции осуществляется при температуре +5 градусов и влажности меньше 4%. В зависимости от скорости полимеризации эпоксидных составов определяется время укладки следующих слоев. Если влажность воздуха в помещении увеличена, то необходимо его просушить.

Усиление железобетонной конструкции или строения

Методы усиления

После проведения экспертизы объекта выбирается подходящий метод усиления его железобетонных конструкций. Таких методик несколько, и существует условная их классификация. Они бывают традиционными, инновационными и комбинированными.

Инновационные методы

Это наиболее современные методики, обладающие наибольшей эффективностью. К таким способам укрепления конструкций из железобетона относится усиление композитными материалами (чаще это углепластик), инъектирование и укрепление преднапряжёнными канатами.

Расскажем о каждой методике подробнее.

Усиление композитами
– это технология, которая оправдывает себя при существенном повышении несущей способности конструкций здания. Метод оперативно реализуется бригадой профессионалов. Он состоит в наклеивании тонких пластов углеволокна на те конструкции, которым требуются усиление. Внутренние габариты помещения неизменны, поскольку углепластик обладает толщиной всего в несколько миллиметров.
Инъектирование
– это значит заполнение. Метод эффективен только, когда в несущих элементах зданий есть трещины или иные полости. Образующиеся трещины вызывают разрозненность в структуре железобетона. Инъектирование может склеить, объединить вместе эти разрозненные участки. Если нужно укрепление фундамента – можно ещё сделать монолитным грунт.
Усиление преднапряжёнными канатами
повышает прочностные характеристики конструкции, её жёсткость и стойкость к образованию трещин. Смысл подхода в том, что в нём применяются напряжённые элементы или канаты, но напряжение в них имеет знак, противоположный знаку напряжения при фактической нагрузке. Такая технология как правило используется для укрепления монолитных структур.

Традиционные методы

Это строительная «классика», методы старые и проверенные. К ним относится

Обетонирование. Этот метод состоит в том, что наносится дополнительный слой бетона. Это увеличивает площадь сечения, а стало быть и прочность всей конструкции.
Укрепление стальным прокатом подразумевает, скажем, обнесение стен стальными тяжами, а отверстий – швеллерами или уголками и тому подобные манипуляции.
Установка дополнительных несущих элементов. Примером могут служить распорки, добавляемые при укреплении колонн.

Комбинация методов

Совмещение применения традиционных и передовых методик называют комбинированным методом. В некоторых ситуациях следует применить именно такой подход.

Чем отличается усиление железобетонных конструкций от других?

Усиление железобетонной конструкции позволяет достичь следующих целей:

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

Особенности усиления плит перекрытия

При строительстве зданий и сооружений используются различные типы плит перекрытия: пустотные, монолитные и ребристые. В зависимости от типа плиты, условий эксплуатации и характера разрушения инженер-строитель принимает решение какой тип или типы усиления применить. Решение принимается в каждом конкретном случае, производится прочностной расчет усиления плиты перекрытия, а также оформляется и согласовывается технический проект.

На данный момент времени в арсенале конструктора есть следующие технологии усиления повреждённой плиты перекрытия: усиление плит перекрытия углеволокном, усиление плит перекрытия металлическими балками, а также усиление плиты перекрытия сверху или снизу наращиванием арматуры и слоя бетона. Рассмотрим технологии восстановления несущей способности плит перекрытия подробнее.

Усиление пустотных плит перекрытия

Технология усиления и ремонта пустотных плит перекрытия, является одной из самых простых и самых малозатратных. Суть технологии заключается в высвобождении плиты от всех механических нагрузок (оборудование, мебель и пр.). Далее производится механическое вскрытие пустот, установка арматуры и принудительное, под давлением, наполнение пустот высокопрочным бетонным раствором.

Усиление монолитных плит перекрытия

Вид усиления железобетонных изделий этого вида принимается конструктором на основании обследования конкурентного сооружения и расчета величины механических нагрузок. В подавляющем большинстве случаев принимается решение об усилении плиты перекрытия снизу, в зоне изгибающих нагрузок. Разработано и используется две технологии усиления монолитной плиты снизу.

В обоих вариантах присутствует дополнительный арматурный пояс, на который методом торкретирования «набрасывается» дополнительный бетонный материал. Разница заключается в том, что в первом варианте дополнительный арматурный пояс крепится к усиливаемой плите через специальные отгибы, приваренные к вскрытой арматуре усиливаемой плиты. А во втором случае армпояс крепится к стальной полосе, смонтированной на сквозных анкерных болтах.

Усиление конструкции – один из основных (если не самый основной) этапов любого процесса строительства, который связан со стабилизацией и ростом общей прочности сооружения. Усиление конструкций углетканью – технология, которой чуть больше 20 лет и которая справедливо считается прогрессивной.

Особенности

У этого простого, но супердейственного метода внушительный перечень преимуществ, который объясняется свойствами материала. Чтобы выполнить действия по усилению, не нужно пользоваться специальной техникой с большими возможностями грузоподъемности, так как углеродное волокно маловесно. Сами работы ведутся в10 раз быстрее по сравнению с другими технологиями. При этом углеткань не только делает конструкцию прочнее – она улучшает и несущую способность.

Углеродное волокно – это полиакрилонитрил (обработанный высочайшими температурами). В ходе армирования волокно подвергается пропитке двухкомпонентной эпоксидной смолой, после чего фиксируется на поверхность самого объекта. Та же эпоксидная смола демонстрирует очень эффективную адгезию относительно железобетона, и когда случается химическая реакция, углеродное волокно становится жестким пластиком, который по своей прочности в 6, а то и 7 раз превышает прочность стали.

Углеволокно ценится и за то, что оно не боится коррозии, устойчиво к агрессивным факторам окружающей среды. Нагрузка на объект по массе не растет, а эксплуатироваться усилитель способен 75 лет и более.

Требования к углеволокну:

волокна должны располагаться параллельно;
чтобы сохранить структуру элементов армирования, используется особая стеклосетка;
углеволокно производится строго по требованиям технологий и соответствует стандартам качества.

Среди других замечательных свойств материала – защита конструкции от влаги. Волокно прекрасно справляется с такой функцией, как создание плотного водонепроницаемого слоя. Это высокопрочный материал, если дело касается характеристик растяжения, значение углеродного волокна достигает 4900 МПа.

Привлекают и простота, действительно высокая скорость монтажного процесса, то есть всякий объект можно усилить в сжатые сроки, не тратясь на аренду техники и вызов большого числа специалистов. И эта экономия на трудозатратах, на ресурсах временных и денежных делает углеродное волокно топовым продуктом в своем сегменте.

Отдельно стоит отметить эффективность технологии армирования углеволокном. Она будет таковой, если соблюдено несколько условий: это и естественная влажность сооружения, не препятствующая самой возможности монтажа армирующего материала, и надежность крепления, и стабильные по временным параметрам свойства как волокна, так и клея.

Где применяется?

Основное направление применения – усиление железобетонных конструкций. Укладывается волокно на те участки конструкции, на которые приходится наибольшее напряжение.

Какие основания для усиления строительных конструкций можно выделить:

физическое старение объекта, фактический износ материала и отдельных элементов конструкции (плит перекрытия, колонн и т. д.);
такое повреждение бетонной конструкции, которое снизило ее несущую способность;
перепланировка помещения, при которой в несущие конструктивные узлы вносятся коррективы;
ситуации, когда поступает запрос на увеличение этажности зданий;
усиление конструкций, продиктованное аварийной ситуацией и ее срочным разрешением;
грунтовые подвижки.

Но не только с железобетоном так удачно взаимодействует углеволокно. То же относится и к металлоконструкциям, обладающим родственным к углеродному волокну модулем прочности и упругости. Можно работать и с каменными конструкциями, например столбами, стенами домов из кирпича.

Деревянные балки перекрытия тоже нужно усиливать, если состояние балочной системы требует вмешательства, если несущая способность очевидно снижена.

То есть углеволокно является отличным и многофункциональным материалом внешней защиты конструкций из бетона, металла, камня, дерева.

Технология армирования

Рекомендации – это теоретическая основа процесса, не очень трудоемкого, но все же требующего внимания ко всем деталям.

Подготовка основания

До начала внешнего армирования углеродным волокном нужно осуществить конструкционную разметку, то есть надо очертить участки, где будут зафиксированы укрепляющие элементы. Замеры производятся вместе с очищением поверхности от старой отделки, от цементного молочка. Для этого используется углошлифовальный прибор с алмазной чашкой. Другой вариант – водо-пескоструйный аппарат. И очищение происходит до того момента, пока не будет обнаружен крупный бетонный заполнитель.

Все вышеуказанные действия нуждаются в очень ответственном исполнении, так как уровень подготовки основания к армированию напрямую влияет на конечный результат. Работа по эффективности усиления начинается еще с подготовительных действий.

На что надо обратить внимание:

каковы характеристики целостности/прочности материала объекта, который предстоит усиливать;
ровной ли является поверхность, куда будет монтироваться углеродное волокно;
каковы температурные и влажностные показатели поверхности, куда фиксируют усиливающий материал;
есть ли на месте наклеивания пыль, грязь, достаточно ли она очищена перед предстоящими процедурами, не будет ли недостаточная очистка мешать адгезии основания и углеродного волокна.

Конечно, производится и расчет усиления конструкций, на основании которого и осуществляются работы. Этим делом должны заниматься только высококвалифицированные специалисты. Безусловно, любые самостоятельные расчеты чреваты непростительными ошибками. Обычно такие задачи решают профи проектных организаций.

Для расчета усиления объекта углеволокном нужны:

результаты экспертиз и обследования самих объектов усиления;
качественные, детализированные фото поверхности объекта;
детальные пояснения.

Расчет обычно занимает 1-5 рабочих дней, это зависит от востребованности специалистов, их занятости и пр.

Приготовление компонентов

Само углеволокно реализуется рулонами, запакованными в полиэтилен. Важно, чтобы в ходе подготовки рабочей поверхности на материал армирования не попадала пыль. А она будет – и чаще всего в ходе бетонной шлифовки. Если поверхность не обеспылить, не защитить от ее попадания, материал просто не сможет пропитаться веществом – работа будет бракованной.

Потому перед раскроем сетки/ленты рабочая поверхность всегда застилается полиэтиленом, и лишь затем можно приступать к замерам. Чтобы обрезать углеводородную сетку и ленту, подготовить надо или ножницы по металлу, или канцелярский нож.

А вот углеволокно в виде ламелей режется углошлифовальной машинкой с отрезным кругом.

Адгезивом служат составы из двух компонентов, потому придется самому эти компоненты смешивать в нужных пропорциях. Чтобы эти пропорции не нарушить, в процессе дозирования надо пользоваться весами. Правило железное, и оно такое: смешиваются компоненты плавно, постепенно соединяясь, масса перемешивается дрелью со специальной насадкой. Если в этом процессе допущены ошибки, это может стать причиной закипания адгезива.

Важно! На стройрынке сегодня можно найти адгезивный материал, который продается в двух ведрах. Нужные пропорции двух компонентов уже отмеряны, их просто останется перемешать по инструкции.

Еще одно средство, которое берется в процессе приготовления смеси, – это полимерцементный адгезив.

Он реализуется в мешках, отличается от предыдущего состава тем, что его разводят водой по инструкции.

Монтаж материалов

Монтажная технология зависит от того, какой тип материала выбран. Углеродная лента крепиться к базе может двумя способами: сухим либо мокрым. Технологии имеют общее свойство: на поверхность базы наносится адгезивный слой. Но при сухом методе лента крепится к базе и пропитывается адгезивом исключительно после прикатки валиком. При мокром способе эта же лента изначально пропитывается адгезивным составом и уже потом прикатывается валиком к обрабатываемому основанию.

Вывод: эти способы отличаются последовательностью монтажного процесса.

Особенности монтажа:

Чтобы пропитать углеволокно адгезивом, слой этого состава наносят на поверхность волокна, проходятся валиком, добиваясь следующего: верхний слой адгезива попадает вглубь материала, а нижний – появляется снаружи.

Углеродную ленту клеят и в несколько слоев, но все же больше двух делать не стоит. Это чревато тем, что при фиксации к потолочной поверхности материал просто сползет под своим же весом.

Когда адгезив полимеризуется, он будет идеально гладким, то есть отделка в дальнейшем фактически исключена.

Потому не надо ждать засыхания, а на только что обработанную поверхность нужно нанести песочный слой.

Когда монтируются углеродные ламели, связующий состав наносится не только на тот объект, который предстоит усилить, но и на сам монтируемый элемент. Ламель после фиксации нужно прикатить шпателем/ валиком.

Углеродная сетка крепится на бетонную, изначально увлажненную базу. Как только нанесен адгезив (вручную или механически), тут же нужно раскатить сетку, не дожидаясь высыхания состава сцепления. Сетка должна немного вдавиться в адгезивный состав. Специалисты предпочитают на этом этапе пользоваться шпателем.

После этого надо дождаться, пока состав первично схватится. А понять это можно путем надавливания – это не должно быть легко. Если палец продавливается с большими усилиями, значит, материал схватился.

И это служит сигналом, что пора наносить финишный слой полимерного цемента.

Защитные покрытия

Адгезив, сделанный на базе эпоксидных смол, является горючим веществом. Под ультрафиолетовым воздействием он еще и рискует стать очень хрупкими. Потому использовать такие составы нужно с предусмотренной огнезащитой объектов, которые предстоит усилить.

В целом усиление сооружения углеродным волокном – это прогрессивный, со многих точек зрения экономичный способ упрочнения сооружения и его элементов. Композиты, которые применяются при усилении, гораздо легче и гораздо тоньше более привычных материалов. К тому же внешнее армирование – это универсальная современная методика. Она используется как на этапе строительства здания, так и при ремонте, при реставрационных работах, то есть чтобы усилить конструкцию, во многих случаях даже нет необходимости приостанавливать ее эксплуатацию.

Углеродное волокно усиливает элементы жилых и производственных зданий, архитектурных сооружений, транспортных и гидротехнических объектов и даже объектов атомной промышленности.

Ну а те, кто считает, что использование новых материалов и технологий – это всегда дороже традиционных решений, априори ошибаются в расчетах. Прочность конструкций повышается в разы, здание не перестает эксплуатироваться во время ремонта (а это могло бы вызвать финансовые потери более серьезных размеров), по времени такой ремонт очень быстр.

Специалисты считают, что экономия средств составляет около 20%.

О том, как усилить доски углеволокном, вы можете узнать из видео ниже.