A szénszál alkalmazása az építőiparban: barkács megerősítés és teherhordó szerkezetek megerősítése

A modern építés, mint minden más iparág, nem teljes az innovatív technológiák bevezetése nélkül, és ma már csak a csúcstechnológiás iparágakban használt anyagokat, például a rakétákat széles körben használják az építőiparban, formálva a jövő építészetét. A modern építés egyik legfontosabb feladata az épületek és szerkezetek szilárdságával kapcsolatos problémák megelőzése, amelyeket a dinamikus terhelés, a hőmérsékletváltozás és más agresszív éghajlati tényezők befolyásolnak. Ennek eredményeként repedések jelennek meg az épületek betonfalain, a védőréteg leválik, ami az épületek működési jellemzőinek csökkenéséhez vezet. E tekintetben a teherhordó szerkezetek megerősítése, amelyek célja az idő előtti megsemmisülésük megakadályozása, az építés szerves szakaszává vált. Ha korábban az erre a célra használt népszerű anyag hosszú ideig az üvegszál volt, ma fokozatosan felváltja egy új igényelt anyag – szénszál, amelynek használatának jellemzőiről és jellemzőiről tovább fogunk beszélni.

Mi az a szénszál? Az anyag felhasználásának jellemzői

A szénszál mesterséges eredetű, lineáris rugalmas kompozit polimer anyag, amelynek szerkezeti eleme a vékony, 3–15 mikron átmérőjű szénszálak, amelyek szénatomokból állnak. Ez utóbbiakat viszont mikroszkopikus kristályokká egyesítik, amelyek az igazítás miatt párhuzamosak egymással. Az igazítás segít növelni a szál szakítószilárdságát. Műszaki jellemzői, különösen keménysége szerint a szénszál többszörösen felülmúlja a fémet, ezért széles körben használják a védelmi iparban, a repülőgépgyártásban és az építőiparban. Annak ellenére, hogy a szénszál egyedi jellemzői lehetővé teszik, hogy ezt az anyagot innovatívnak tekintsük, nem századunk találmánya, és régóta használják a repülőgépekben és a rakétákban, valamint a múlt század vége óta az építőiparban. 1980 -ban jelent meg először ezen a területen, amikor Kaliforniában minden épületet és szerkezetet szénszálas építésbe kezdtek, ami lehetővé tette a szeizmikusan aktív területen található épületek megerősítését. Az ingatlan használatba vétele során a hazai építők alkalmazást találtak erre az anyagra a lakóépületek javítási intézkedései során, és azóta csak nőtt a népszerűsége..

Fontos! Emlékeztetni kell arra, hogy a szénszál, mint a beton, csak anyag, és nem végső késztermék. Ez az alapja az önerősítéshez használt építőanyagok nagyszámú anyagának gyártásához. Ide tartoznak a szénhálók, lamellák és szalagok.

Szénszálas specifikációk: legfontosabb előnyök

A szénszál poliakrilonitritből áll, amelyet magas hőmérsékleten (akár 3-5 ezer fokig) előkezeltek. A műszaki jellemzők miatt a szénszálat külső megerősítésre használják, amelynek során kötőanyaggal (kétkomponensű epoxigyanta) impregnálják, és a tapétához hasonlóan ragasztják a megerősítésre szoruló szerkezet felületére. Ennek a kötőanyagnak a célszerűségét többféleképpen bizonyították:

  • Először is, az epoxigyanta nagy tapadást mutat a vasbetonhoz;
  • Másodszor, miután a gyantával kémiai reakcióba lép, a szénszál kemény műanyaggá alakul, és 6-7-szer nagyobb szilárdságot kap, mint az acél.

Ma a szénszál a legnépszerűbb más kompozit anyagok között. Annak ellenére, hogy 30% -kal könnyebb, mint az alumínium, és 75% -kal könnyebb, mint a vas, szakítószilárdsága négyszerese a legjobb acélminőségének. A szén alapján készült szénszál kis fajsúlyú, és hevítéskor kissé kitágul, miközben nincs kitéve erős vegyszereknek. Tekintettel a fenti jellemzőkre, a szénszál sokoldalú anyagnak tekinthető, amelyet különféle éghajlati övezetekben alkalmaznak..

Az anyag hosszú élettartamát az alábbi előnyök kombinációja magyarázza:

  • Magas vízszigetelési tulajdonságok a szénszál fényes felületének köszönhetően, amely miatt az anyag nem reagál a vízzel;
  • Nagy tapadás különböző felületeken;
  • Kivételes korrózióállóság;
  • A könnyedség olyan tulajdonság, amely miatt a megerősítő rendszer nem hoz létre további terhelést az épületre. Annak ellenére, hogy a szénszál sokkal kisebb súlyú, mint az acél, nagy szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik;
  • A szénszál használatával lehetőséget kap arra, hogy az erősítő anyagot több rétegben alkalmazza;
  • A javítási munkálatok során nem állíthatja le a megerősített épület működését;
  • A szénszál használata az alap megerősítéséhez saját kezével segít csökkenteni az idő- és munkaerőköltségeket a munka során;
  • A szénszálat joggal tekintik univerzális anyagnak, amely bármilyen összetettségű és konfigurációjú szerkezet megerősítésére használható, beleértve a lekerekített és szögletes felületeket, a bordázott padlólemezeket, a vázszerkezetek gerendaelemeit, valamint a hídszakaszok T-gerendáit. kis bordaszélesség jellemzi őket;
  • Szénszál – környezetbarát és mérgező biztonságos anyag megerősítéshez;
  • Ezenkívül ez az anyag tűzálló és ütésálló..

Milyen követelményeknek kell megfelelnie egy hatékony megerősítési technológiának??

A szerkezet hatékony megerősítésének biztosítása érdekében a megerősítési technológiának biztosítania kell számos feltétel teljesülését:

  • A szerkezetek természetes nedvességtartalma nem lehet akadálya a megerősítő elemek beépítésének;
  • A megerősítő elemeket megbízhatóan kell ragasztani minden építőanyaghoz, ami miatt az erők hatékony átvitele a megerősített szerkezetről a megerősítő elemekre történik;
  • Az erősítési folyamat során felhasznált összes anyagot, beleértve az összeszerelési ragasztót is, olyan tulajdonságokkal kell jellemezni, amelyek idővel stabilak, ami javítja az erősítés hatékonyságát;
  • Tekintettel arra, hogy a különböző anyagokból készült szerkezeteket megerősítésnek kell alávetni, az erősítő elemek rugalmassági és szilárdsági modulusát meglehetősen széles tartományban kell ábrázolni.

A fent felsorolt ​​valamennyi követelménynek eleget tesznek a külső megerősítés elemei, amelyeket mesterséges eredetű szálak képviselnek, különösen az aramid és a szén, míg az utóbbiak, miután a legjobb ár / minőség arányt mutatják, a legelterjedtebbek.

Milyen helyzetekben szükséges külső megerősítést végezni?

Ma a szénszálat különböző anyagokból készült szerkezetek megerősítésére használják:

  • Vasbeton épületek – ide tartoznak a hidak, hidraulikus szerkezetek és építészeti műemlékek, amelyek védelmet igényelnek a korrózió ellen, a sűrített elemek megerősítése és a túlterhelés elleni védelem. Ezt a funkciót teljes mértékben a szénszál kezeli;
  • Fémszerkezetek, amelyek rugalmassági és szilárdsági modulusa közel áll a szénszálhoz;
  • Kőszerkezetek, különösen kőoszlopok, tégla házak falai és pilonok.

Az épületek külső megerősítéssel történő megerősítésének szükségessége a következő helyzetekben merül fel:

  • A szerkezet sérülése esetén, amely csökkentette teherbírását, merevségét és repedésállóságát;
  • Ha az épület működési feltételeiben változás történt, ami a terhelések nagyságának és jellegének változásában nyilvánul meg;
  • A szerkezetek tervezése és építése során annak szeizmikus ellenállásának növelése és a nagyjavítási időközök növelése érdekében;
  • A mechanikai tényezők szerkezetének vagy agresszív természeti környezetnek való tartós kitettség esetén, amely a beton megsemmisüléséhez vagy a vasalás korróziójához vezet, szükségessé válik a kiábrándító következmények kiküszöbölése és a szerkezet megerősítése..
  • A technikai és gazdasági mutatók egy bizonyos csoportjának elemzése után arra a következtetésre juthatunk, hogy a szénszálas megerősítés leggyakrabban a vasbeton szerkezetek vonatkozásában megfelelő, de alkalmazható fém, beton, sőt fa épületekre és szerkezetekre is..

Általános tervek a szénszálhoz

Ha előnyben részesítette a szénszálas és külső megerősítő rendszereket, akkor ne feledje, hogy a megerősítőrendszerek tervezésekor az SP 164.1325800.2014 „Vasbeton szerkezetek megerősítése kompozit anyagokkal történő szabályzat” című szabályzatának kell követnie. Tervezési szabályok “.

Miután elhagyta a padlók megerősítését szakemberek kezével, és saját maga erősítette meg, ne feledje, hogy azt szénszálas ragasztással végzik a legnagyobb terhelésű területeken – ezek általában a fesztávolság középső részére esnek és érintkeznek a szerkezet alsó szélével. Ennek a technikának köszönhetően jelentősen megnő a szerkezet teherbírása a hajlítónyomatékok tekintetében. A probléma megoldásához a szakértők azt javasolják, hogy a rendelkezésre álló szén -anyagok bármelyikét – lamellákat, szalagot vagy hálót – használják..

Fontos! A gerendák megerősítése során gyakran szükség van a támasztó zónák megerősítésére, ami keresztirányú erők hatására növeli a szerkezet teherbírását. Ebből a célból szénhálókból vagy szalagokból készült U alakú bilincseket ragasztanak..

Fontos! Ami a szénszálas anyagok felhasználásának sajátosságait illeti, meg kell jegyezni, hogy a telepítési módszerek és ragasztók hasonlósága miatt a szénszalagokat és lamellákat általában össze kell szerelni, míg a szénhálók használata a telepítés miatt anyagból “nedves” módon, kizárja a szalagok és lamellák használatát.

A saját kezű vasbeton megerősítésének technológiájának megvitatása részeként külön kell beszélni az oszlopok megerősítéséről, amelyet úgy végeznek, hogy beillesztik őket szénhálókkal vagy szalagokkal, amelyek keresztirányban vannak felszerelve. Ennek köszönhetően lehetséges a “kötés” hatásának elérése, amely megakadályozza a beton keresztirányú deformációit..

DIY alap megerősítés: lépésről lépésre

Ha választ keres a következő kérdésre: “Hogyan készítsünk alapozó megerősítést saját kezűleg?”.

Felület előkészítése: szakértői tanácsadás

Mielőtt folytatná a szénszálas külső megerősítő rendszer telepítését, meg kell jelölni a szerkezetet, körülhatárolva azokat a zónákat, amelyekben a megerősítő elemek elhelyezkednek. A mérések elvégzése után tisztítsa meg a felületet a befejező anyagok, cementtejmaradványoktól gyémántpohárral ellátott sarokcsiszolóval vagy víz-homokfúvógéppel, amíg durva betonanyag nem látható. Próbálja meg hatékonyan végrehajtani ezeket a manipulációkat, mivel a megerősítő rendszer hatékonysága közvetlenül függ az előkészített alap jellemzőitől. Ebben a tekintetben az alap előkészítése során ügyeljen a következő paraméterekre:

  • Az anyag integritása és szilárdsága, amelyből a megerősítendő szerkezet készül;
  • A felület egyenletessége, amelyre a szénszálat szerelik;
  • A felület hőmérséklete és páratartalma, amelyre a szénanyagot ragasztják;
  • Por és egyéb szennyeződések hiánya;
  • Ezenkívül számos ellenőrzött paraméter található a technológiai térképeken az egyik vagy másik típusú munka elvégzésére..

Megerősítő anyagok előkészítése

A szénszálat tekercsben tekercselve, műanyag fóliába csomagolva értékesítik. A munkafelület előkészítése során fontos annak biztosítása, hogy a por ne kerüljön az erősítő anyagra, nagy mennyiségben a beton őrlése során, mivel ez azt eredményezi, hogy az anyag nem telített egy kötőanyagot, és gyártási hibákat okoz.

Ennek elkerülése érdekében az anyag vágása előtt fedje le a munkafelületet polietilénnel, és csak ezután végezzen méréseket. A szénhálók és szalagok vágásához irodai kést vagy ollót használhat fémhez, lamellához – fém vágókoronggal ellátott sarokcsiszolóval..

Javasolt kétkomponensű kompozíciók használata ragasztóként, amelyekkel kapcsolatban a két komponens bizonyos arányú keverése az elkészítésük szerves szakasza lesz. Annak érdekében, hogy véletlenül ne sértse meg arányukat, az adagolás során mérőedényeket vagy mérlegeket kell használni. A keverék elkészítésének fontos szabálya van – az összetevőket összekeverik, fokozatosan egymáshoz adják, és a kapott masszát egy speciális fúvókával felszerelt fúróval keverik össze..

Fontos! A keverék előkészítése során elkövetett hibák a ragasztó forrásához vezethetnek..

Fontos! A modern építőipari piacon találhat ragasztókat, amelyeket egy készletben szállítanak – azaz két vödörben, amelyekbe a szükséges mennyiségű komponenst már adagolták. Így már adagolt keverékekkel dolgozva elegendő az egyik vödör tartalmát a másik tartalmával összekeverni (a munka kényelme érdekében az egyik vödör nagyobb térfogatú, és félig üres marad).

Szénhálókhoz használjon polimer-cement ragasztót, amelyet zsákokban szállítanak és vízzel hígítják használat előtt, az utasításoknak megfelelően..

Hogyan telepítsünk szénszálas anyagokat?

Az erősítő rendszer felszerelési technológiája jelentősen eltér a felhasznált anyag típusától függően..

A szénszalag felszerelése történhet “száraz” vagy “nedves” formában. Mindkét esetben ragasztóréteget visznek fel a megerősítendő alap felületére, azonban a “nedves” módszer magában foglalja a szénszalag ragasztóval történő impregnálását, majd hengerrel az alaphoz való hengerlését, míg a “száraz” Ez a módszer magában foglalja a szalag rögzítését az alaphoz, és csak a hengerlés után ragasztókeverékkel impregnálják. Így a telepítési lépések sorrendje megfordul. A szénszalag ragasztóanyaggal történő impregnálásához ragasztó réteget kell felvinni a felületére, és hengerrel gördülve biztosítják, hogy a kötőanyag felső rétege mélyen a szénszálba essen, és az alsó réteg kijöjjön..

A szénszalagok több rétegben ragaszthatók, azonban a mennyezet felületére ragasztáskor nem ajánlott két rétegnél többet felvinni, ami megakadályozza, hogy az anyag saját súlya alatt “elcsússzon”.

Fontos! Ne feledje, hogy miután a ragasztó megszilárdult, felülete tökéletesen sima és egyenletes lesz, így szinte lehetetlen befejezni. E tekintetben, anélkül, hogy megvárnánk a kötőanyag megkeményedését, durva homokréteget viszünk fel a “friss” felületre..

A széndioxid lamellák beszerelése során nemcsak a megerősítendő szerkezetre, hanem a szerelendő megerősítő elemre is kötőanyagréteget helyeznek. A munka végén a lamellát hengerrel vagy spatulával feltekerjük.

A szénháló felszerelése a szalag alapítvány saját kezű megerősítésének folyamatában nedvesített betonfelülethez van rögzítve. Miután az első réteg polimer-cement ragasztót kézzel vagy mechanikusan felhordta, anélkül, hogy megvárná, amíg megszárad, tekerje ki a szénhálót, kissé nyomja be az alkalmazott készítménybe. A munka kényelme érdekében a szakértők javasolják a spatula használatát. Ezután meg kell várni a készítmény kezdeti beállítását, amelynek megjelenési ideje a kiválasztott készítmény jellemzőitől és a környezeti hőmérséklettől függ. Annak érdekében, hogy a kompozíció keményedni kezdjen, nyomja meg ujjával a felületét – nagy erőfeszítéssel kell megnyomni. Ezt követően a polimer cement utolsó rétegét felviszik..

Fontos! Az epoxi alapú ragasztók tűzre és az ultraibolya sugárzás által okozott károsodásra hajlamosak, ezért tűzállóságukat vizsgálni kell, és védeni kell őket az ultraibolya sugárzástól..