Усиление железобетонных плит перекрытия углеволокном

Конструкции старых или претерпевших природные либо техногенные катаклизмы зданий часто теряют свою несущую способность и требуют капитального ремонта. Особую сложность представляет восстановление железобетонных перекрытий, обладающих огромной массой. Конструкторами разработаны разные способы усиления перекрытий, и каждый из них подбирается в индивидуальном порядке после серьезного обследования и расчетов на нагрузки.

В каких случаях требуется усиление

Аварийное или предаварийное состояние зданий, требующее усиления плиты перекрытия, может быть вызвано различными причинами. Большинство из них возникает на производствах, где применяются агрессивные химические вещества, разрушающие бетон и вызывающие коррозию арматуры, а также там, где на перекрытия оказываются постоянные динамические нагрузки от работающего оборудования.

В частных домах к износу плит чаще приводят другие факторы:

• механические повреждения;
• слишком высокая нагрузка на перекрытия, не предусмотренная при проектировании;
• последствия пожаров, взрывов, землетрясений;
• атмосферное воздействие – осадки, смена температуры;
• естественный износ старых конструкций;
• несоблюдение технологии при устройстве перекрытий, отсутствие грамотного расчета.

Усиление перекрытий может потребоваться и при отсутствии повреждений и деформаций, например, если меняется назначение помещений и в них предполагается установить тяжелую мебель, оборудование, на вес которых оно не рассчитано. Или при изменении этажности дома, надстройке второго этажа, мансарды.

В любом случае принимать решение о необходимости укрепления конструкций, оценивать степень повреждений и выбирать методику должен грамотный специалист. Результат самостоятельных действий может быть непредсказуем.

Признаки аварийного состояния перекрытий

Если перечисленные причины разрушений имели место быть, необходимо выяснить, не повлияли ли они на перекрытия. Для чего проводится сначала визуальный осмотр, а затем оценка повреждений инструментальными методами.

Определяемые визуально

В жилых домах, в которых полы и потолки отделаны штукатуркой, краской, подвесными конструкциями и декоративными настилами, необходимость в усилении монолитного перекрытия может остаться незамеченной, поэтому отделку демонтируют. При визуальном осмотре обращают внимание на следующие дефекты:

• изменение геометрических параметров конструкции;
• наличие отслоений, трещин и сколов бетона;
• отслоение и разрушение стяжки;
• обнажение арматурного каркаса и наличие следов коррозии металла;
• изменение цвета на отдельных участках плиты или следов замачивания;

• появление провисаний и прогибов;
• появление трещин и других дефектов в местах опирания плиты на стены, балки, колонны.

Выявляемые экспертизой

Как показывает практика, чаще всего несущая способность плит снижается из-за коррозии арматуры. Этот процесс сопровождается уменьшением её сечения и разрушением окружающих слоев бетона продуктами коррозии. Чтобы обнаружить эти изменения, приходится вскрывать конструкции, после чего усиление железобетонных перекрытий становится неизбежным.

Инструментальное обследование позволяет обойтись без дополнительных разрушений. С помощью специального оборудования можно определить:

• степень коррозии и уменьшения сечения элементов арматуры;
• состав и прочность бетона;
• динамику раскрытия трещин;
• величину прогибов.

Специалисты на основе проведенных исследований определяют слабые места и производят расчеты. Результатом этой работы становится проект ремонта или реконструкции перекрытий.

Подготовка к работам по усилению перекрытий

Чтобы выполнить работы по усилению монолитных плит перекрытия и сборных железобетонных конструкций качественно и с обеспечением безопасности работников, необходимо провести ряд подготовительных мероприятий.

• Укрепление перекрытий.

Под ремонтируемую конструкцию подводят временные поддерживающие балки на опорах из металлических труб, брусьев или бревен сечением от 150 мм.

• Разгрузка.

Пол верхнего этажа освобождают от мебели и техники.

• Демонтаж отделки.

С перекрытия полностью демонтируют подвесные потолки, снимают напольные покрытия, удаляют стяжку, очищают от штукатурки, побелки.

• Очистка.

С поверхности плит снимают рыхлый и отслаивающийся бетон. Обнаженную арматуру очищают от коррозии, используя ручной или электроинструмент, после чего обрабатывают преобразователем ржавчины.

Если усиление железобетонных плит перекрытия будет производиться с использованием бетонного раствора, места соприкосновения нового и старого бетона очищают от пыли и обезжиривают.

Как усилить перекрытия – несколько традиционных способов

Каким способом восстановить несущую способность и целостность перекрытий, зависит от характера разрушений, назначения расположенных на и под ними помещений, расчетной нагрузки на стены и фундамент и многих других факторов. Цена вопроса здесь не самое важное, хотя иногда удается выбрать наименее затратный вариант без ущерба для качества.

Усиление опорных колонн

Если плиты перекрытия опираются на колонны с недостаточной площадью сечения, при увеличении нагрузки (например, при возведении тяжелой кирпичной перегородки на верхнем этаже) возникает риск их продавливания в точках опоры. В таких случаях увеличивают площадь опирания, расширяя верхний торец колонны или наращивая её по всей высоте.

Чтобы заставить существующий и наращиваемый объем железобетона работать единой конструкцией, необходим точный расчет марки бетона и конфигурации арматурного каркаса, а также усиление фундамента под подошвой колонн.

Установка металлических балок

Усиление плит перекрытия металлическими балками снизу из швеллера или двутавра практикуется для всех видов перекрытий с большими пролетами для устранения их провисания. Сечение балки рассчитывается по величине пролета и сумме нагрузок.

Для монтажа балки снизу она подводится под плоскость перекрытия, до отказа прижимается к нему домкратами с большим усилием и подпирается телескопическими стойками. Затем монтируются опорные столбы.

Допускается усиление плит перекрытия металлическими балками сверху. Этот вариант предпочтительнее, когда интерьер нижнего этажа не хочется портить массивными конструкциями. Балку укладывают вдоль стыка плит торцами на несущие стены или в вырубленные в них ниши и притягивают к ним плиты подвесками с опорными пластинами.

Замоноличивание перекрытия сверху

Самый распространенный и вместе с тем самый ненадежный способ, часто применяемый домовладельцами самостоятельно. Обнаружив трещины и сколы в бетонной плите, они заливают поверх неё армированный бетон, скрывая дефекты. Но по внешним повреждениям невозможно установить глубину трещин и их способность к разрастанию, а дополнительный слой бетона серьезно увеличивает нагрузку и ещё больше снижает несущую способность плит.

Чтобы правильно провести усиление плиты перекрытия сверху, необходимы расчеты по нагрузкам и соблюдение следующих условий:

• арматурный каркас новой монолитной плиты должен иметь опору на несущие стены, для чего в них вырубаются ниши или просверливаются отверстия;
• новый каркас нужно связать со старым, вырубив местами защитный слой бетона;
• на поверхности старой плиты необходимо сделать насечки для лучшего сцепления со свежим бетоном.

Усиление монолитной плиты снизу

Поврежденные перекрытия можно укрепить и снизу, усилив их арматурной сеткой с ячейками 15х15 см и накрыв слоем раствора. В этом случае также необходим расчет на дополнительную нагрузку. Если перекрытия опираются на балки и колонны, их тоже обвязывают арматурой и усиливают, чтобы увеличить несущую способность.

Арматурный каркас может крепиться к нижней плоскости перекрытий двумя способами:

• приваривается к вскрытой арматуре плит посредством отгибов;
• приваривается полоскам стали, закрепленным на плитах сквозными болтами через верхнюю плоскость.

Бетонирование выполняют методом торкретирования, который заключается в набрызге раствора под большим давлением торкрет-пушкой. Сильный напор обеспечивает его качественное сцепление со старым бетонным основанием и прочность бетона после застывания. Слой такого покрытия имеет толщину около 5 см, но является весьма неравномерным, поверхность приобретает выраженную рельефную структуру и нуждается в выравнивании штукатуркой или скрытии подвесными системами.

Этим способом можно проводить усиление сборных железобетонных многопустотных плит и монолитных перекрытий. Но с одним условием: усиливающая конструкция не должна просто «подвешиваться» к потолку. Она должна равномерно распределить нагрузку на стены и другие опорные элементы. Как это устроить, решают специалисты-проектировщики.

Усиление ребер швеллером

Швеллер используют в качестве несъемной опалубки и мощного стального каркаса, выполняя усиление П-образных плит перекрытия. Подобрав швеллер такого сечения, чтобы он «сел» на два соседних продольных ребра, его закрепляют шпильками через швы между плитами с шагом 150-200 см. Затем швы заполняют мелкозернистым бетоном более высокой, чем у плит, марки.

Дополнительно можно армировать перекрытие по верху с заливкой монолитного слоя.

Заливка пустот с установкой каркаса

Для устройства перекрытий малоэтажном жилищном строительстве чаще всего используют облегченные многопустотные плиты с круглыми или овальными продольными отверстиями.

При их износе или механических повреждениях применяют дополнительное армирование и бетонирование каналов. Усиление многопустотных плит перекрытия является одним из самых малозатратных способов и выполняется так:

• поверхность плит освобождают от стяжки;
• вскрывают поврежденные каналы, а при отсутствии видимых повреждений прорубают штробы над крайними и одной из средних продольных пустот, делая ширину штробы достаточной для установки внутрь каркаса;
• связывают плоский каркас из арматуры, соединяя верхний и нижний стержни через каждые 25-30 см;
• устанавливают готовый каркас в открытый канал;
• каркас по высоте должен полностью помещаться в канале и находиться ниже поверхности плиты на 2-2,5 см;
• заполняют пустоты мелкозернистым бетоном, используя для его приготовления безусадочный цемент;
• уплотняют бетон вибратором со специальным наконечником и выравнивают по плоскости плиты.

Достоинство этого способа в том, что он не изменяет геометрические параметры, форму и толщину плит. Однако увеличивает их вес, поэтому предварительные расчеты необходимы и в этом случае.

Современный способ – армирование углепластиком

Углепластик или углеволокно – это технологичный полимерный материал, способный заменить собой стальную арматуру и выполнять функции поддерживающих конструкций. У него есть несколько важных преимуществ, которые обращают на себя внимание при выборе способа усиления несущих конструкций.

• Небольшой вес и толщина.

Полотна, ленты и жгуты из этого полимерного материала не утяжеляют перекрытия и практически не изменяют его изначальную геометрию.

• Инертность к агрессивным средам.

Углеволокно не разрушается от воздействия воды, щелочей и кислот.

• Легкость и скорость монтажа.

Для оклеивания конструкций этим материалом не нужны сложные инструменты и техника, работы выполняются быстро, без особой предварительной подготовки.

• Надежность и долговечность.

Срок службы углепластика, наклеенного на бетонную поверхность, составляет не менее 50 лет.

Углепластиком можно выполнить усиление железобетонной балки перекрытия, опорной колонны и всех видов плит перекрытия.

Монолитные конструкции оклеивают полосами материала снизу в продольном направлении, перекрывая всю поверхность. После того, как клей схватится, сплошной холст из углеволокна превратится в жестко-упругий поддерживающий каркас.

Для усиления и частичной разгрузки многопустотных плит достаточно создать на их нижней поверхности сетку из перекрещивающихся полос.

А усиление ребристых плит перекрытия выполняется оклеиванием ребер жесткости с созданием сплошной объединяющей перемычки.

В арсенале строителей есть и другие способы восстановления несущей способности железобетонных перекрытий и поддерживающих их конструкций. Какой из них будет лучшим в каждой конкретной ситуации, уверенно скажет только специалист после проведенных исследований.

Коротко о главном

Несущий каркас любого здания состоит из нескольких жестко связанных друг с другом элементов: фундамента, стен, перекрытий, колонн и балок. Благодаря этой связке они вместе работают на сопротивление нагрузкам, поэтому любое изменение нагрузки на перекрытия отражается и на остальных конструкциях. Это значит, что усиление плит можно выполнять только на основании расчетов на все несущие элементы. Это делается с помощью классических способов – путем дополнительного армирования, заливки монолитной плиты или установки разгрузочных балок и ферм. А также с применением современных технологий и материалов.

Практически каждая строительная конструкция предрасположена в процессе эксплуатации утрате своих изначальных качеств. И если потеря внешних свойств будет приводить исключительно к лишним денежным затратам, то уменьшение прочностных особенностей, по-видимому, станет источником всемирной дилеммы и угрозой для жизни людей. В особенности это затрагивает горизонтально несущие и отгораживающие построения. Вследствие этого важно регулярно проводить инвентаризацию и, в случае необходимости, осуществлять усиление плит перекрытия.

Для чего необходимо усиливать перекрытия?

Усиление железобетонных плит перекрытия изготавливается для того, чтобы возобновить целостность плит, их рабочей особенности, а именно – несущей способности. Это происходит во время реконструкции строений, плановых ремонтных работ, надстройках дополнительных этажей или при нахождении определенных повреждений внешним осмотром. Также вероятен процесс подготовки для повышения несущей способности перекрытий при преобразовании расположения здания — в частности, если в нем предстоит зафиксировать массивное оборудование.

Наиболее общеизвестной причиной образования неполадок на горизонтально несущих конструкциях представляет собой коррозию арматуры, то есть продовольствия в этом процессе возрастают в размерах и часто являются причиной повреждения близлежащего бетона. Наряду с этим в конечном итоге поражения ржавчиной снижается сечение прутков армирующего каркаса, который ведёт к уменьшению несущей способности агрегата.

Находить проблематичные территории достаточно непросто, а именно, когда они скрыты отделочным текстилем. Важно – сосредоточенность к мелочам. Наглядные показатели износа плиты перекрытия:

• Формирование глубоких и неглубоких трещин.
• Возникновение сколов.
• Отслойка стягивания на полу или штукатурки на потолке.
• Образование темных или светлых пятен на поверхности.

Методика усиления выявляется квалифицированными людьми вследствие своеобразия неисправности и практических уникальностей горизонтально несущей конструкции.

Что необходимо сделать перед началом работ?

Сначала необходимо проанализировать состояние перекрытия и его практическую несущую способность. А это, в свою очередь, осуществляется по нижеприведенным понятиям:

• Визуальный осмотр – проявляются геометрические размеры, целостность армирующего каркаса, а также обнаруживаются повреждения конструкции.
• Инструментальный контроль – устанавливается действительный запас прочности полевыми методами, сечение арматуры, фиксируется раскрытие трещин и размер прогиба конструкции, толщина стяжки и штукатурки на потолке.

Общая технология усиления состоит из таких операций, как:

1. Выявляется тактика нарастания несущей способности и участок будущих работ.
2. Формируется проектно-техническая документация на закрепление перекрытия.
3. Производятся необходимые потребные расчеты для исправительных работ.
4. Поставляются закупки стройматериалов для регламентных работ.

Основные правила укрепления

Усиливаемая плита перекрытия – фактическая кладезь угроз, поскольку все неверные маневры могут спровоцировать ее обрушение. Для безвредного проведения восстановительных работ необходимо следовать следующему порядку:

1. Упрочнить конструкцию перекладинами в целях перераспределения активных нагрузок – можно взять металлические трубы, швеллера, брус большого сечения. Опоры при этом распираются клиньями и деревянными подкладками.
2. Необходимо очистить участки в местах, где предполагаются работы с красками или другими отделочными материалами, к тому же от осыпающейся штукатурки. Избавиться от ржавчины с арматуры и бетона посредством щетки по металлу и продезинфицировать специальным преобразователем коррозии.
3. Разобрать с верхней части плиты пол или убрать стяжку.
4. Досконально вычистить и обеспылить места соприкосновения старого и нового бетона.

Как укрепить монолитные плиты из железобетона?

Ввиду того, что монолитное перекрытие характеризуется внушительным весом, его упрочнение и ремонт нуждаются в предварительных расчетах несущей способности для того, чтобы выявить то, как на ней скажется дополнительная тяжесть. Конструктивное усиление и дополнительную обвязку арматурой производить совместно – вернее всех конструкций каркаса.

В целях использования укрепляющего армирования выбирают для работы арматурную сетку с определенными размерами ячейками, а именно 150х150, но допустимо использование более крупной сетки 200х200 мм, в большом размере прутки могут достигать диаметра 14-18 мм. Процесс последующей заливки усиливающего нового слоя бетона нужно производить ручным способом с предполагаемым устройством опалубки. Тем не менее, надежным способом упрочняющего бетонирования монолита является торкретирование. Этот способ предполагает применение специальной торкрет-пушки, с помощью которой бетонная смесь наносится равномерным набрызгом под очень большим давлением и создаёт дополнительный слой.

Плотность используемого метода под названием торкретирования бетонного слоя достигает до 5 см, а происходящий в процессе набрызг под давлением обеспечивает высокую прочность сцепления нового бетона со старым. Отметим, что при такой схеме работы, поверхность получается весьма рельефной и довольно ровно повторяет контуры уже сформированного армирующего каркаса. Но процесс штукатурки является обязательным этапом работы и по основанию необходимо будет пройтись инструментом.

С помощью схожей процедуры ;можно сооружать и сборно-монолитное перекрытие. Однако, важно заранее выполнить перераспределение нагрузок на основу несущей стены и/или значимые опорные элементы.

Усиление перекрытий ребристой конструкции

Близлежащие железобетонные конструкции ребристого типа постоянно разрушаются в одинаковой мере, из-за этого усиление ребристых плит перекрытия организовывается по такой технике:

• Поверх обеих плит вдоль продольных ребер вставляется 2 планки или уголка.
• Внизу изготавливается опалубка вроде прижатой к ребрам доски.
• Дополнительно внизу можно сделать затяжку из арматурной стали с применением специального анкерного устройства.
• Сформировавшийся своеобразный лоток поверх заливается бетоном с его уплотнением игольчатой вибробулавой с гибким валом.

Повышение прочностных свойств пустотных плит

Есть очень много методов усиления многопустотных плит, конкретный способ предпочитается в зависимости от характера разрушения и конструктивных нюансов перекрытия.

Основные методы усиления плит с конструктивными схемами:

Современные методы усиления

Два последующих метода усиления перекрытий нужно разобрать конкретно:

1. Укрепление с применением углекомпозита – повсеместный метод, который можно применить для всех видов конструкции. Число слоев углеленты определяет степень упрочнения.
2. Метод Hilti с применением конкретных стержней и химического состава – применяется для повышения несущей способности плиты на продавливание.

Укрепление углекомпозитом

Метод усиления в зависимости от разновидности перекрытия:

1. Пустотные плиты – углекомпозитный холст накладывается на поверхность изделия снизу с конкретным шагом.
2. Монолитные перекрытия – лента прикрепляется вдоль всей поверхности. Наряду повышения прочностных характеристик, повышается и сейсмоустойчивость конструкции.
3. Ребристые плиты – композитный материал накладывается на нижней части ребер жесткости. Ещё дополнительно укрепляется хомутами из однонаправленной ленты опорная часть конструкций.

Метод усиления Hilti

Этот способ усиления содержится во вклеивании вокруг опорной колонны специальных анкеров HZA-P с помощью особого химического состава HIT-RE 500 в заранее просверленные отверстия. Прутки крепятся в нижней части перекрытия.

Вдобавок необходимо учесть, что малейшие искажение и неверно пробуренные либо смещенные отверстия могут стать причиной разрушения конструкции. Чтобы это предотвратить, нужно правильно соблюдать последовательность установки анкеров.

Этап усиления состоит из нескольких стадий:

1. Сверление отверстий под углом 45°. Форма подготовленного отверстия с расширенной под анкер горловиной.
2. Наполнение отверстий химическим составом и установка анкеров.

Техника усиления по методу Hilti – довольно простая, но имеет свои особенности. Здесь важно правильно соблюдать все указания разработчика и придерживаться оговоренной последовательности.

Если вам необходимо заказать плиты перекрытия, то следует обратиться в IS GROUP. Мы готовы предоставить различные конструкции, в любой регион страны. У нас вы сможете найти различные дорожные плиты, аэродромные плиты блоки ФБС, СВАИ, плиты перекрытия и многие другие плиты ЖБИ. Доставка осуществляется железнодорожным транспортом. Если в вашем городе нет компании, которая может обеспечить вас строительными материалами, то обязательно обратитесь к нам по телефону 8 (800) 300-66-56.

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.

Способы усиления (укрепления) основных видов плит

В строительстве используются самые разные типы плит. Они могут быть монолитные, ребристые, многопустотные. В зависимости от степени и типа разрушения выбирается и способ усиления перекрытий. Перед началом работ проводят необходимые вычисления и создают технический проект.

При проведении расчетов учитывается наличие и местоположение сжатой арматуры, расположенных по ширине прутков армирования. Усиление перекрытий должны проводить опытные работники.

Многопустотных перекрытий

Такие плиты восстанавливают путем заполнения технологических пустот. Этот метод намного эффективнее, чем установка дополнительного монолита. Сначала очищают плиту от стяжки. Затем в ней делают борозду, шириной до 100 мм, вдоль плиты над пустотами. На следующем этапе продувают сжатым воздухом поверхности.

Дальше изготавливают вертикальный армирующий каркас и горизонтальную армирующую сетку. Затем выставляются специальные рейки, пустоты заливаются бетоном.

2 способа для монолитных перекрытий

Самый распространенный способ усиления — это создание еще одной монолитной плиты, которая накладывается поверх старой. Однако многие специалисты считают, что данный метод не всегда эффективен. В некоторых случаях путем расчетов удается доказать, что старое покрытие, наоборот, нагружается еще больше.

Усиление ребер надежнее проводить уголками, предварительно обработав их, удалив с поверхности жир. Размер такого уголка — 100х100 или 120х120 мм. Его заводят под ребро плиты. В опорных частях готовят зазор, глубиной до 120 мм.

Это делается для того, чтобы было куда поставить нижнюю полку уголка. Она должна направляться ко внутренней части блока. При втором способе укрепления монолитных блоков заменяют фрагменты перекрытия.

П образных плит

Такой тип можно усилить двумя способами. Первый способ уже описан — с созданием нового массива из бетона. Второй способ заключается в применении швеллера. Он помогает перераспределить нагрузки, большая часть которых будет приходиться на балки перекрытия и несущие стены. Тот же эффект дает «корсет» из сварных балок.

Ребристых перекрытий

Для ремонта таких перекрытий разработали три методики:

1. Используют ту же технологию, что и при ремонте монолитных плит.
2. Устанавливают поддерживающие колонны.
3. Применяется шпренгельная арматура. Она укладывается по диагонали плиты, тем самым образуя 2 ребра жесткости, усиливая таким образом плиту.

Железобетонных плит углеволокном

Такой тип усиления считается самым прогрессивным. В этом случае углеродная лента приклеивается прямо на саму ЖБ-плиту.

Что делать при перегруженности колон

Многие специалисты, которым приходилось сталкиваться с восстановлением плит, считают, что подобные способы в большинстве случаев полностью не решают проблему. Их можно использовать, когда проводится усиление сжатых колонн, которые совпадающих с проекцией рабочих арматурных стержней каркаса. Колоны в этом случае обматываются жгутами в несколько слоев.

Жгуты сделаны из углеродного волокна. Если нет жгутов, используют полосы из такой же ткани. При применении комплекса этих мер несущая способность всей конструкции повышается.

Плиты любого здания постоянно находятся под напряжением. На них действуют механические, статистические и динамические силы. Дополнительно они разрушаются от неблагоприятных условий окружающей среды, воздействия разных химических веществ. Поэтому обследование их состояния и определение метода усиления являются ответственной работой.

Преимущества композитных материалов

Усиление несущих конструкций углеволокном – это прогрессивный и современный метод, который обладает целым рядом преимуществ, обусловленных свойствами самого материала:

• Для того, чтобы выполнить работы по усилению, вам не понадобится привлечение специальной техники с большой грузоподъемностью, поскольку материал имеет небольшой вес.
• Технология внешнего армирования железобетонных конструкций с помощью композитных материалов позволяет выполнять эти работы до 10 раз быстрее, чем при использовании других технологий.
• Материал, позволяет добиться четырехкратного увеличения несущей способности конструкции по сравнению с аналогичным показателем при использовании других материалов.
• Нагрузка по массе на конструкцию не становится больше
• Углеволокно не подвержено воздействию коррозийных процессов и негативных факторов внешней среды
• Срок службы материала может составлять более 75 лет
• На сегодняшний день углеволокно – это наименее затратный и наиболее эффективный способ исправления ошибок при проектировании и выполнении предварительных строительных работ

Эффективность данной технологии трудно переоценить. Ее применение помогает избежать серьезных эксплуатационных проблем при повреждении конструкций в результате естественного износа или механических воздействий. Усиление позволит не только минимизировать последствия полученных повреждений, вернув конструкции прежнюю несущую способность, но даже существенно повысить ее. Кроме того, плотный и водонепроницаемый композитный материал защитит бетон от влаги и предотвратит появление коррозии в арматуре.

Применение накладок

Применение накладок для усиления и ремонта балок перекрытия используется в том случае, когда есть повреждения на определенном участке. Смысл реставрационных работ заключается в установке с двух сторон проблемного места деревянных накладок, которые крепятся к целым частям бруса болтами в комплекте с гайками и шайбами.

Причем накладки можно ставить как с боков балки, так сверху и снизу. Однако, в любом случае для ремонта необходимо использовать высохшею древесину, обработанную антисептиком или антигрибковым раствором.

Если участок балки перекрытия поврежден до такой степени, что от него не осталось практически ничего ‒ накладки необходимо установить по всей длине балки: от одной стены до другой. В местах примыкания следует использовать металлические профили. В частности стальной протез, который представляет собой согнутую под 90º металлическую полосу или металлический прут соответствующего диаметра.

Расчет усиления железобетонных конструкций

Расчет упрочнения железобетонных конструкций (стен, перекрытий, фундаментов, колонн) и иных систем зданий предполагает ответственную и сложную работу, которая может быть выполнена исключительно профессионалами высокой квалификации. Самостоятельно выполнять расчеты не рекомендуется однозначно. Обычно задачу поручают целым отделам проектных организаций – отыскать специалистов в пределах Москвы и дальних регионов не составит труда.

Какие данные нужны для расчета усиления ЖБ конструкций:

• Результаты экспертизы, обследований тех строительных конструкций, что планируется усиливать – без них расчеты осуществить невозможно.
• Подробные фото поверхности – очень желательны.
• Детальные пояснения, что и как нужно делать.

Обычно расчеты усиления конструкций проводят в течение 1-5 дней, но желательно уточнить, так как срок может зависеть от объемов работ, загруженности специалистов и других не менее важных параметров.

Усиление бетона углеволокном – современный и эффективный метод повышения несущей способности конструкций, устранения последствий аварий, реконструкции старых элементов и упрочнения новых.

Приготовление компонентов.

Углеродные материалы поставляются смотанными и упакованными в полиэтилен

Очень важно не испачкать их в пыли, которой после шлифования бетона будет очень много, иначе углеродное волокно невозможно будет пропитать связующим, 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 канцелярским ножом, или ножницами по металлу, а углеродных ламелей – угол-шлифовальной машинкой с отрезным кругом по металлу.

Адгезивы, как правило, применяются двухкомпонентные – т.е. требуется смешивать два материала в определенной пропорции. Необходимо четко следовать инструкции производителя и при дозировании использовать весы, или мерную посуду. Смешивание составов происходит путем постепенного добавления одного компонента в другой при постоянном перемешивании низко оборотистой дрелью. Ошибки дозирования, или неправильное вмешивание одного компонента в другой, могут привести к закипанию адгезива.

В последние годы, большинство производителей поставляют адгезив в комплектах – т.е. в двух ведрах с уже дозированными объемами компонентов. Таким образом можно просто вмешать содержимое одного ведра в другое (ведро специально поставляется большего объема (полупустым)) и получить готовый адгезивный состав.

Полимерцементные адгезивы (для углеродных сеток) поставляются в мешках и затворяются водой согласно инструкции, как любой ремонтный материал.

Следует помнить, что адгезив имеет ограниченный срок жизни – порядка 30-40 минут и он резко сокращается при повышении температуры выше 20°С, поэтому объем приготовляемого адгезива не должен превышать физических возможностей его выработки.

Монтаж углеволоконных материалов.

В зависимости от вида углеволоконного материала технология его монтажа существенно отличается:

Монтаж углеродных лент может осуществляться по «мокрому», или «сухому» методу. В обоих случаях на основание наносится слой адгезива, но при «мокром» методе углеродная лента сначала пропитывается адгезивом, а потом прикатывается валиком к основанию, а при «сухом» — лента прикатывается к основанию, а потом сверху ее пропитывают слоем адгезива. Пропитка углеродной ленты осуществляется путем нанесения на ее поверхность слоя адгезива и вдавливания его малярным валиком, или шпателем, добиваясь того, что бы верхний слой связующего проник вглубь углеволокна, а нижний слой связующего вышел наружу. Углеродные ленты могут укладываться в несколько слоев, но при наклейке на потолочную поверхность, не рекомендуется за одну смену выполнять более 2-х слоев – материал начинает «сползать» под собственным весом.

Следует помнить, что после полимеризации адгезива, его поверхность будет гладкой и качественно нанести на нее отделку будет невозможно. Поэтому, еще по «свежему» элементу усиления необходимо нанести слой крупного песка.

При монтаже углеродных ламелей адгезив наносится и на конструкцию, и на усиливающий элемент. После этого, ламель прикатывается к основанию малярным валиком, или шпателем.

Монтаж углеродной сетки выполняется на увлажненную поверхность бетона. Сначала наносится первый слой полимерцементного состава. Он может наноситься как ручным, так и механизированным способом – торкретом. По «свежему» слою полимерцемента раскатывается углеродная сетка с небольшим вдавливанием в состав. Удобнее всего это делать шпателем. Затем необходимо выдержать технологическую паузу до начала схватывания состава. Срок схватывания зависит от выбранного состава и температуры окружающей среды, но требуемое состояние – полимерцемент с трудом продавливается пальцем. После этого наносится закрывающий слой полимерцемента.

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.

Армирование углеволокном

Армирование углеволокном ‒ это способ усиления деревянных балок перекрытия, который является не совсем традиционным, однако используется в случаях где помещение имеет небольшую площадь или же по другим причинам, когда вышеописанные способы применить не представляется возможности.

Углеволокно является инновационным материалом, который прекрасно справляется с любыми механическими нагрузками, в том числе и нагрузками на изгиб.

Выпускаются элементы из углеволокна в различных модификациях, включающих пластины, листы, нити, ленты или просто в виде тканей. Сам процесс армирования балок углеволокном заключается в накладывании слоев с помощью клея (эпоксидной смолы) друг на друга до получения достаточной жесткости балки.

После застывания клея слои представляют собой монолитное покрытие, по своим характеристикам не уступающим металлу.

Применяем современные технологии

В последнее время имеют место экспериментальные попытки при усилении перекрытия углеволокном или углепластиками заменить металлическую арматуру. Действительно, материалы, в основном жгуты и ткани на основе углеволокна или «кевлара», применяющегося при изготовлении бронежилетов, обладают даже более высокой прочностью на разрыв, чем традиционная металлическая арматура.

Где лучше применить

Использование таких материалов должно быть подчинено определенным требованиям:

• поверхность строительного элемента должна быть идеально (до долей миллиметра) выровнена;
• клей необходимо подбирать так, чтобы он создавал необходимую адгезию (сцепление) между склеиваемыми поверхностями и был химически нейтрален к их структуре;
• обеспечение надежной защиты конструкции при последующей эксплуатации (такие материалы, как углеткань трудно порвать, но легко разрезать).

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

Этапы работ и виды армирующих элементов

Общий принцип усиления везде одинаков – углеволокно наносится на те участки конструкции, где присутствует наибольшее напряжение. Чаще всего это – центр пролета конструкции по нижней грани. А для решения конкретных задач нужно будет определиться с тем, какой вид армирующих элементов подойдёт лучше всего – ленты, ламели или сетка.

Ленты и ламели

Усиление строительных конструкций лентами и ламелями из углеволокна происходит сходным образом. Для этого применяются одинаковые или схожие адгезивы, а монтаж осуществляется по общим принципам. Именно поэтому их часто используют в совокупности.

Применение углеродной сетки практически в ста процентах случаев исключает возможность использования ленты и ламелей, поскольку ее монтаж сопряжен с выполнением «мокрых» работ.

Как происходит выполнение работ?

Изначально, главное, что необходимо сделать –это определить те самые участки конструкции, которые испытывают наибольшие нагрузки, а, следовательно, нуждаются в усилении. После этого происходит разметка конструкции и начинаются подготовительные работ, в ходе которых, участки, на которые будет наклеиваться композит тщательно очищают от отделки, грязи и т.д. Очистка происходит с применением специального шлифовочного оборудования.

Шлифовка

То, насколько хорошо подготовлена была поверхность бетона к наклеиванию композитного усиления, напрямую влияет на его эффективность, поскольку от этого зависит совместная работа бетона и композита по распределению нагрузки. Шлифовка должна осуществляться с соблюдением технологии. Полностью должно быть исключено попадание влаги на шлифуемую поверхность, а также после шлифовки следует полностью удалить пыль и грязь.

Компоненты

После того, как была подготовлена поверхность усиливаемой бетонной конструкции, настает очередь подготовки армирующих компонентов. Углеволокно поставляется в заводской упаковке в скатанном виде. Для того, чтобы начать работать с материалом, подготовьте для этого специальную зону на строительной площадке, застеленную полиэтиленом. Делается это для того, чтобы исключить попадание бетонной пыли на материал, поскольку это приведет к браку. Нарезать углеродное полотно можно при помощи обычного строительного ножа, ножниц по металлу. Отрезка ламелей может быть осуществлена при помощи угол-шлифовальной машинки.

Для наклейки чаще всего используют двухкомпонентные клеящие составы. Приобрести ингредиенты не составит труда, но следует строго соблюдать инструкции производителя при их смешивании, четко рассчитывать дозировку с помощью весов. Проблемы с этим возникнуть не должно, поскольку многие современные поставщики строительных адгезивов предлагают их уже упакованными в специальные ведра. Добавляйте адгезив постепенно, чтобы предотвратить его закипание в процессе смешивания компонентов.

Монтаж

Монтаж углеродной ленты производится «сухим» или «мокрым» методом. Разница между ними заключается в том, в первом случае ленту сначала прикладывают к основанию, после чего пропитывают адгезивом, а втором случае пропитка происходит сначала. Состав тщательно наносят на поверхность армирующего компонента таким образом, чтобы об проник вглубь материала и вышел наружу со стороны бетонного основания. Ламели монтируются схожим образом, только связующий состав в этом случае наносится и на основание, и на сам элемент. А углеродная сетка всегда монтируется на слегка увлажненную поверхность бетонного основания.

Виды плит применяемых в строительстве

Плиты перекрытия из железобетона бывают, в основном, следующих видов:

• сборные, которые используются в покрытиях и перекрытиях жилых, промышленных и общественных зданий, укладываемые на железобетонные элементы каркаса – балки, ригели, фермы, а также на кирпичные стены; их типы:
• ребристые, длиной до 12000 мм – с массивными продольными полками трапецеидального сечения, в которых расположена основная рабочая арматура, и тонкими (толщиной до 50 мм) полками, армированными сетками, дополнительно такие плиты имеют с нижней стороны небольшие поперечные ребра жесткости, расположенные с одинаковым шагом.
• пустотные, длиной от 3000 до 6000 мм – прямоугольного сечения протяженными продольными каналами (до 6 шт.), при этом пустоты могут быть, как идеально круглые, так и овальной формы.
• монолитное перекрытие в большинстве случаев изготавливаемое в виде так называемой «балочной клетки», составляющее с балками, на которые оно опирается единое целое. Продольные и поперечные балки в местах перекрещивания также монолитно соединяются и связываются арматурой с предварительно изготовленными, с заданными пролетом и шагом колоннами. В некоторых случаях, для опор монолитных плит перекрытий могут использовать сборные элементы каркасов зданий.
• в старинных зданиях конца 19 — начала 20 века обнаруживаются перекрытия с несущими двутавровыми балками (чаще — обычными рельсами), пространство между которыми заполнено бетоном на битом кирпиче. Для того чтобы при бетонировании эти балки не «разъезжались», они стягивались между собой металлическими полосами кузнечной сваркой.

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.

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

Начало работ

Каждый такой случай внимательно изучается специалистами. Проводится диагностика состояния несущих стен и .

Обязательно изучаются параметры плиты: ее ширина, величина поперечного сечения и пролет. После удаления защитного пласта бетона устанавливают рабочее армирование. Проводят анализ состояния бетона. Изучают имеющиеся дефекты.

Перед началом работ необходимо провести подготовительные мероприятия, которые заключаются в следующем:

1. Под аварийное перекрытие подводят опоры, которые представляют собой бревна большого диаметра и распорки из металлических труб. Это необходимо для снижения и перераспределения нагрузки на плиты.
2. Чтобы четко видеть всю картину повреждений, удаляют слои побелки, штукатурки и краски. Зачищают все осыпающиеся участки бетонного слоя. Металлические прутья очищаются от следов ржавчины. Потом арматуру обрабатывают преобразователем для коррозии.
3. С верхней части плиты убирается оборудование, демонтируется пол.
4. С мест, где будет укладываться новый слой бетона, убирают пыль, а сами участки обезжириваются.

Выявляем нарушение

Основными признаками разрушений становятся трещины и отслоение бетонных элементов, расположенных в нижней части отдела плит. Дефекты перекрытий сопровождаются появлением трещин и отслоением стяжки. К проблемам могут привести прогибы и провисания конструкций, появление трещин в центральной части конструкций и в местах опор. Тревожным звонком может стать появление участков с потемнением или, наоборот, осветлением поверхности.

По результатам обследования вырабатывается тактика решения проблемы. В первую очередь восстанавливают несущую способность конструкции.

Для этого выбирают способ дополнительного усиления . Все эти усилия будут неэффективны, если не устранить причины, вызвавшие разрушение плиты.

Восстанавливаем ребристую платформу

Если разрушены соседние ребристые плиты, все дефекты в них будут одинаковые. При укреплении смежные уголки и опалубка, выполненная в виде прижатой снизу доски, создают лоток. Его заполняют свежим бетоном мелкозернистого типа, затем проводят виброобработку, используя игольчатую вибробулаву с гибким валом.

Для усиления перекрытий лучше брать «расширяющийся» безусадочный цемент. Уголки в дальнейшем станут дополнительной частью арматуры. Также требуется провести обработку антикоррозионной защитой и окрашивание суриком.

Реставрируем старые перекрытия

Конструкции, сделанные из двутавровых несущих балок перекрытия и бетона, в основе которого лежит битый кирпич, ремонтировать приходится редко. Причиной тому большой запас прочности. При строительстве перекрытий такого типа закладывается прочность, в 3 раза превосходящая необходимую.

Повреждение такого перекрытия может произойти только после длительного проникновения воды и возникшей по этой причине коррозии металлических частей. Видимым повреждением таких плит становятся трещины перекрытия.

Поперечные трещины не несут никакой угрозы. Поврежденные участки при реставрации удаляются и заменяются монолитными железобетонными.

Современные технологии

Сейчас все чаще предпринимаются попытки заменить металлические прутья углепластиком. Для этого изготавливают жгуты и ткань из пластика. Эти новые материалы по своей прочности превосходят металлическую арматуру. Если описывать свойства таких тканей, они идентичны кевлару, который используется для производства бронежилетов.