🗊Презентация Усиление строительных конструкций композиционными материалами

УСИЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ у

композиты Композиты (композиционные материалы) – искусственно изготовленные смесевые конгломераты, работающие как одно целое. Большой класс композитов представляют собой армированные пластики. В роли армирующего элемента используются высокопрочные, высокомодульные волокна: углеродные, арамидные, стеклянные, базальтовые. В роли связующего (матрицы) применяются полимерные материалы - органические смолы Кроме того, в состав композитов входят: наполнители, отвердители, модификаторы

Нормативное обеспечение Введен СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования ГОСТы «Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. ГОСТ 31938-2011 Общие технические. ГОСТ 32492-2013 Методы определения физико-механических характеристик. ГОСТ 32486-2013 Методы определения характеристик долговечности. ГОСТ 32487-2013 Методы определения характеристик стойкости к агрессивным средам» условия».

Композиционные материалы – материалы, состоящие из двух и более компонентов (фаз) + ряд дополнительных условий, в числе которых: а)доля каждого компонента (арматура, матрица) должна быть не менее 5÷10%; б)свойства составляющих компонентов должны существенно различаться – в этом случае свойства композиционных материалов должны заметно отличаться от свойств исходных компонентов

Изучение композитов как строительных материалов началось в 50-ые годы прошлого века, и за прошедшее время разработан широкий круг изделий из композитов, отличающихся по своему составу и технологии изготовления. Основным нормативным документом по использованию усиливающих систем в строительстве является «Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами» 2006 года.

Область применения углеволокна в строительстве Композиты на основе углеродного волокна предлагают более эффективный метод восстановления или модернизации крупных зданий и сооружений, и других объектов инфраструктуры, рассчитанных на высокие нагрузки. Эти материалы обладают уникальными характеристиками, поскольку не подвержены коррозии и требуют минимального технического обслуживания в течение расчетного срока эксплуатации здания. Наиболее распространенные области применения связаны с укреплением балок, колонн, кладки стен, стальных и бетонных труб. Этот материал также позволяет продлить срок службы дорог и мостов.

Свойства высокопрочных композитов и волокон

Сравнительные характеристики холстов и ламинатов

Традиционные способы усиления конструкций

Не решенные проблемы при традиционном усилении конструкций

ПРЕИМУЩЕСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ: гораздо более высокая прочность на растяжение (углеволокна), чем применяемая арматурная сталь (R=2300 до 4900 МПа); удельный вес композиционных материалов в 4-5 раз меньше, чем у стали (обеспечивает простое и лёгкое присоединение к усиливаемой конструкции); при монтаже не повреждается бетон и арматура существующей конструкции; используются в виде лент или холстов любой требуемой длины (приводит к упрощению технологии работ); легко поддаются преднапряжению; материал можно использовать для усиления любых по форме конструкций;

ПРЕИМУЩЕСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ:

Недостатки модуль упругости композитной арматуры почти в 4 раза ниже, чем у стальной даже при равном диаметре (другими словами она легко изгибается). По этой причине её можно применять в фундаментах, дорожных плитах и т.д., но применение в перекрытиях требует дополнительных расчетов; при нагреве до температуры в 600 °С, компаунд, связывающий волокна арматуры, размягчается настолько, что арматура полностью теряет свою упругость. Для увеличения устойчивости конструкции к огню в случае пожара - требуется предпринимать дополнительные меры по теплозащите конструкций, в которых используется композитная арматура; композитную арматуру, в отличие от стальной, - невозможно сваривать электросваркой. Решение - установка на концы арматурных стержней стальных трубок (в заводских условиях) к которым уже можно будет применять электросварку; такой арматуре невозможно придать изгиб непосредственно на строительной площадке. Решение - изготовление арматурных стержней требуемой формы ещё на производстве по чертежам заказчика;

Принцип усиления конструкций углеволокном заключается в наклейке с помощью специального эпоксидного клея на поверхность конструкций высокопрочных холстов или ламинатов, а также сетки. Возможно усиление как изгибаемых конструкций в растянутых зонах и на приопорных участков в зоне действия поперечных сил, так и сжатых, и внецентренно сжатых элементов. Принцип усиления конструкций углеволокном заключается в наклейке с помощью специального эпоксидного клея на поверхность конструкций высокопрочных холстов или ламинатов, а также сетки. Возможно усиление как изгибаемых конструкций в растянутых зонах и на приопорных участков в зоне действия поперечных сил, так и сжатых, и внецентренно сжатых элементов.

Очень прочные материалы ( около 3000 МПа на растяжение) Очень прочные материалы ( около 3000 МПа на растяжение) Очень легкие материалы (плотность 1,8 г/см2) –не утяжеляет конструкцию Толщина ламината- около 1 мм- сохраняет объемно- планировочные решения Меньше трудозатраты на производство работ ( не требует сварки, зачеканки, инъектирования, подъемных механизмов) Можно проводить работы без остановки функционирования объекта Позволяет усиливать существующие здания с отделкой Сокращает сроки производства работ минимум в два раза

Область применения Восстановление несущей способности сооружений различного назначения при старении конструкционных материалов, коррозии стальных элементов и т.п. Повышение несущей способности конструкций при увеличении статической и динамической нагрузки Сохранение несущей способности конструкций при изменении схемы силового каркаса (удаление несущих стен и колонн, увеличение пролетов балок) и т.д.

Комплексный подход • восстановление поверхности - Emaco Nanocrete R4; • грунтовка основания MBrace Primer ; • устранение мелких дефектов CONCRESIVE 1406; • склеивание (для ламинатов и стержней - MBrace Adhesivo, клей для холстов - MBrace Saturant Adhesivo, MBrace Sheets, MBrace Laminate, MBrace Mbar); • защита от ультрафиолета - Masterseal 588 и Masterseal F1131; • огнезащита - Крауз Ультра.

Система стержней Стержни на основе однонаправленных углеродных волокон укладываются в приготовленную штрабу в основании, залитую эпоксидной смолой или цементным раствором.

Усиление сжатых конструкций Усиление сжатых конструкций (несущие колонны, простенки) выполняется установкой бандажей по всей высоте конструкции. Холсты укладываются направлением волокон перпендикулярно продольной оси колонны с установкой замка.

Варианты установки бандажа

Усиление изгибаемых элементов Усиление изгибаемых конструкций выполняется укладкой холста с направлением волокон вдоль оси усиливаемой конструкции, а в приопорной зоне устанавливаются хомуты с направлением волокон перпендикулярно продольной оси.

При усилении перекрытий холст наклеивается на нижнюю поверхность с направлением волокон вдоль оси конструкции, а поверх холст с направлением волокон перпендикулярно оси конструкции.

Наклейка ламината

Аппликатор для нанесения

Укладка стержней

Усиление кирпичных колонн «Павильона Катальной горки государственного музея - заповедника «Ораниембаум» (СК «ПРАКТИК»)

Подготовка бетонного основания колонн Торгового центра «Ашан-Ленинский» перед наклейкой угленволокна (г. Москва, ул. Вавилова, вл.3).СК «ПРАКТИК»

Усиление колонн и перекрытия жилого дома в г.Тюмень

Усиление колонн и перекрытия жилого дома в г.Тюмень