Усиление железобетонных конструкций на основе углеродного холста

В данной статье отражены вопросы по усилению железобетонных конструкций с помощью внешнего армирования углеродным холстом FibArm Tape 530/300. Описана технология и преимущества предложенного метода усиления.

Ключевые слова: композитный материал, железобетонные конструкции, усиление, углеродный холст, армирование

Основная часть.

Становится все более важной задачей проведение ремонта и усиления железобетонных конструкций, что требует значительных материальных затрат.

Часто в строительной практике необходимо обеспечить надежную эксплуатацию конструкций после демонтажа перекрытий. В таких случаях одним из оптимальных вариантов усиления является использование внешнего армирования из углеволокна, что является более безопасным способом для увеличения прочности конструкции.

Технология внешнего армирования достаточно проста и не требует дорогостоящего оборудования. Благодаря возможности выбора видов лент и слоев усиления, несущая способность конструкции может быть значительно увеличена, а эффективность метода — высокой.

Основные преимущества представленного метода:

1) Легкость материала обеспечивает удобство в транспортировке и обработке;

2) Эластичность позволяет повторить форму конструкций;

3) Удобен в приклеивании к поверхности, достаточно прижать его рукой;

5) Стойкость к коррозии;

Последовательность устройства внешнего армирования материалами FibArm:

1.Подготовка поверхности:

1.1.Удаление дефектов, цементного молочка и иных материалов, мешающих сцеплению, выравнивание поверхности с отклонением ± 2 мм на 2 метра.

1.2.Удаление раковин производить при помощи безусадочной ремонтной смеси Mapegrout Thixotropic. Толщина нанесения за один слой от 10 до 50 мм, потолочная поверхность до 35 мм.

1.3.Скруглить острые края в местах производства усиления, R-25 мм.

1.4.Обеспылить поверхность.

2.Подготовка материала:

2.1.Подготовленное основание (стол) закрыть полиэтиленовой пленкой

Рис. 1. Стол для нарезки и пропитки холстов

2.2.Произвести нарезку углеродного холста в соответствии с проектом. Беречь от пыли и загрязнения. При разметке FibArm Tape в месте ее реза наклеить бумажный скотч и по нему резать обычными ножницами. Перед пропиткой FibArm Tape, клеем FibArm resin убрать с холста бумажный скотч.

Рис. 2. Разметка и нарезка по бумажному скотчу

2.3. Подготовить из новых черенков для лопаты отрезки длинной 350–400 мм. Перед применением обернуть стрейч пленкой, чтоб сохранить их на следующую рабочую смену. По окончании работы снять стрейч пленку и промыть растворителем.

2.4. Проверить наличие емкости (ведра) для смешивания композитного клея FibArm resin 530+, а также два ведра для компонента «А» и компонента «В» для взвешивания на весах необходимого количества, после чего перелить в емкость для смешивания.

2.5. Произвести разметку на поверхности в местах устройства системы усиления.

2.6. Подготовить сухой кварцевый песок фракции 0,5–1,2 мм для присыпки последнего слоя пред нанесение огнезащиты UMT-90.

3.Приготовление FibArm Resin 530+.

3.1. На весах взвесить необходимое количества FibArm Resin 530+ ком. А и ком. В из расчета 0,6–0,7 кг/м2 в пропорции (А:В) 2:1 по весу.

3.2. Перемешивание.

Тщательно перемешивают компоненты «А» и «Б» низкооборотной мешалкой (300–400 об/мин.) с насадкой для смешивания в течение 3 минут, обращая особое внимание на перемешивание материала у дна и стенок. Смесь должна приобрести однородный светло-желтый цвет. Затем перемешивать в течение 1 минуты на более низкой скорости (для того, чтобы уменьшить вовлечение воздуха). Очень важно при перемешивании материала миксер не доставать из материала, чтоб исключить вовлечение воздуха в материал. После перемешивания произвести медленное переливание клея из одной емкости в другую, это поможет удалить вовлеченный воздух и исключит нанесение не перемешенного клея на стенках и дне емкости.

3.3. Жизнеспособность (6 кг смеси, толщина 4 мм)

— при температуре 10 °С: не менее 100 мин,

— при температуре 20 °С: не менее 50 мин,

— при температуре 30 °С: не менее 30 мин.

Время жизни приготовленного материала в емкости для смешивания сокращается от времени клея на поверхности.

4.1.Материал FibArm Resin 530+ наносится на поверхность бетона при помощи велюрового валика в соответствии с разметкой и плана работы на смену.

4.2.Приготовленный FibArm Resin 530+ при помощи велюрового валика наносится (пропитывается) на FibArm Tape 530. Углеродный холст FibArm Tape 530 для пропитки укладывается на стол, где при помощи велюрового валика наносится клей FibArm Resin 530+ строго вдоль волокон по мере пропитки хост складывается на одном из краев стола в виде восьмерки. По окончании пропитывания с одной стороны, углеродный холст FibArm Tape 530 переворачивается и пропитывается с другой стороны. Для удобства наклеивания на потолочную поверхность (или переноски длинных отрезков) пропитанный холст накручивать на деревянный черенок обернутый стрейч пленкой.

5.Укладка FibArm Tape 530 на поверхность.

5.1.Пропитанный углеродный холст FibArm Tape 530 подносится к месту устройства усиления и укладывается на поверхность одновременно его прижимая к поверхности, не оставляя при этом складок и защемленного воздуха. Разравнивание (прикатку) можно производить при помощи жесткого резинового валика или при помощи пластикового шпателя для разглаживания обоев строго вдоль волокон FibArm Tape 530.

Рис. 4. Валик из черенка для намотки пропитанного холста

5.2. При устройстве композитного усиления на потолочной поверхности после нанесения клея на бетон и пропитки холста дождаться того момента, когда клей становится липким иначе материал не будет клеится к поверхности.

5.3. На потолочную поверхность можно наносить не более двух слоев за одну смену, как правило с перерывом 3–5 часов между слоями.

Рис. 5. Нанесение грунтовочного слоя

5.4. Исключить сквозняки на время работы и полимеризации клея.

5.5. После устройства усиления (последний слой) произвести присыпку поверхности сухим кварцевым песком, данная поверхность будет служить адгезионным слоем для нанесения огнезащиты UMT-90.

Усиление стальных, бетонных, каменных и деревянных конструкций также может применяться в случае:

— увеличения эксплуатационных нагрузок в промышленных и гражданских объектах;

— увеличения эксплуатационных нагрузок на мостах;

— перепрофилирования сооружений;

— повреждения несущих конструкций:

— старения конструкционных материалов;

— коррозии арматуры;

— пожаров;

— землетрясений;

— исправления условий использования конструкции: ограничения упругости, релаксация напряжений в арматуре; уменьшение ширины раскрытия трещин;

— изменения статической схемы: удаление стен, опор, фрагментов перекрытий (дополнительные проемы в перекрытиях);

— исправление ошибок проектирования и строительства: слишком малые сечения арматуры; недостаточные размеры элементов.

Общий опыт использования углеродного холста для восстановления и усиления железобетонных конструкций указывает на перспективность этого направления. С появлением новых видов углеродных тканей и эпоксидных компаундов, которые соответствуют требованиям строительного производства, возможности применения этой технологии будут расширяться.

Литература:

1. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами
2. Чернявский, В. Л. Усиление железобетонных конструкций композитными материалами / В. Л. Чернявский, Е. З. Аксельрод // Жилищное строительство. — 2003. — № 3. — С.15–16
3. Шилин А. А. и др. Внешнее армирование железобетонных конструкций композиционными материалами. М., «Стройиздат», 2007
4. Хаютин, Ю. Г. Повышение надежности железобетонных конструкций при ЧС (зарубежный опыт) / Ю. Г. Хаютин, В. Л. Чернявский // Высотные здания. — 2007. — № 3.