Усиление композитными материалами
Под усилением конструкций композитными (композиционными) материалами понимают технологию, при которой улучшения свойств строительной конструкции достигается с применением для внешнего или внутреннего армирования высокопрочных фиброармированных пластиков (ФАП). Данные материалы также называют композиционными материалами, армированными фиброй (КМФ), и они состоят из матрицы, образованной высокопрочными волокнами (углерод, стекло, арамид) и наполнителя – полимерной (как правило, эпоксидной) смолы. Для применения в строительстве используются готовые системы материалов, компоненты которых подобраны и испытаны для условий эксплуатации строительных конструкций. Такие системы материалов получили название Систем внешнего армирования (СВА). Наиболее эффективно композитные материалы применяют для усиления железобетонных и каменных конструкций.
По типам материалов в системах внешнего армирования, их обычно делят на следующие виды:
- Ткани и ленты
- Сетки
- Ламели (ламинаты)
- Арматура
Отдельным классом материалов выделяют системы, использующие в качестве адгезионного компонента минеральный (цементный) раствор.
Механика работы композитного усиления различна для усиления изгибаемых и сжатых элементов. Усиление углеволокном изгибаемых конструкций производится в зонах растяжения, где внешнее армирование композитом выступает в качестве дополнительного к стальному армированию растянутой зоны. Наклеенные на поверхность конструкции холсты или ламинаты позволяют на 100% и более повысить воспринимаемый сечением изгибающий момент. Монтаж композитного усиления в
приопорных зонах балок и ригелей дает прирост сопротивления конструкции действию поперечной силы. Усиление углепластиком сжатых элементов заключается в создании оболочки, препятствующей поперечным деформациям бетона и созданию трехосного сжатого состояния, что приводит к повышению прочности бетона на сжатие.
Комбинация различных материалов и технологий позволяет решить практически любую задачу усиления. Усиление композитами выполняют для следующих конструкций:
- Сборные и монолитные плиты перекрытия и покрытия, лестничные марши
- Балки, ригели
- Колонны, пилоны, стены
- Фундаменты и фундаментные плиты
- Элементы ферм, оболочки
- Опоры мостов и эстакад
- Пролетные строения мостов и эстакад
- Трубы и градирни
- Емкостные конструкции, силосы
Типовые случаи, при которых выполняется усиление:
- Повышение несущей способности конструкций относительно проектной
- Восстановление несущей способности поврежденных конструкций
- Усиление отдельных участков при прорезке проемов, переносе элементов
- Исправление ошибок проектной документации или ошибок, допущенных при строительстве
- Повышение сеймостойкости конструкций
Проект усиления конструкции выполняется в 3 стадии:
- Изучение (обследование) конструкции, сбор данных о ее техническом состоянии
- Выполнение расчетов и конструирование, выпуск проекта усиления
- Выполнение строительно-монтажные работ на объекте
Усиление железобетонных конструкций методом внешнего армирования
включает следующие этапы работ:
- проведение ремонтных работ по восстановлению разрушенного бетона и арматуры;
- подготовка поверхности конструкций для усиления;
- разметка поверхности конструкций для внешнего армирования в соответствии с принятой проектом схемой наклейки элементов усиления и нарезка лент, холстов, тканей или ламелей;
- приготовление адгезивов и пропитывающих эпоксидных составов;
- наклейка элементов усиления (ламелей, лент, тканей, холстов);
- нанесение защитного покрытия.
Работа с углеродными материалами имеет множество особенностей, как в проектировании усиления, так и при выполнение работ. Для получения надежного и долговечного результата, необходима оценка поставленной заказчиком задачи как с точки зрения работы элемента конструкции в составе здания и сооружения, так и со стороны правильно применения композитов, учитывающего как прочностные параметры, так и действующие нагрузки, параметры окружающей среды и особенности эксплуатации.
Компанияот проектирования до монтажа системы усиления.