Углеволокно — передовой материал для усиления строительных конструкций

В сфере строительства постоянно ведутся поиски материалов, которые повышают устойчивость зданий и сооружений к динамическим нагрузкам и агрессивному воздействию внешней среды. Последняя передовая методика — усиление конструкций углеволокном (карбоновым волокном).

Это вещество, позаимствованное из самолёто- и ракетостроения, выигрывает у традиционных строительно-ремонтных материалов по многим параметрам. Например, по прочности на разрыв холсты и ламели из углеволокна превосходят сталь лучших марок в 7 раз. При этом плотность углеволокна меньше железа и алюминия на 75% и 30% соответственно, то есть армирование углеволокном минимально нагружает конструкции.

Инновационная технология подходит для бетонных, железобетонных, металлических, каменных, кирпичных и деревянных конструкций. Универсальность обеспечивает специальный эпоксидный клей для углеволокна. С его помощью холсты и ламели надёжно монтируются на практически любую поверхность.

ЧТО ТАКОЕ УГЛЕВОЛОКНО

Материал представляет собой тонкие нити диаметром до 15 мкм. Основа нитей — атомы углерода (карбон), объединённые в микроскопические кристаллы. За счет особого строения атомов кристаллы в решётке имеют параллельное расположение, отсюда высочайшая прочность углеволокна на растяжение.

Производят карбон из природных и химических полимеров. Материалы и методы разные, но суть одна: удалить из волокон все вещества, кроме углерода. Например, при температурной обработке сырье окисляется при 250 °C, затем помещается в инертную среду и последовательно нагревается до 1500 °C для карбонизации, до 3000 °C для графитизации (на этом этапе объем углерода доводится почти до 100 %). Впоследствии волокна идут на изготовление разных продуктов. Например, для строительных нужд выпускаются тканые холсты и ламели (ламинаты).

Чтобы получить качественные волокна, приходится задействовать большие мощности и строго соблюдать технологию производства. Отсюда относительно высокая стоимость материала. Но если рассматривать соотношение цены и качества, то преимущества компенсируют затраты.

Основные характеристики углеволокна:

• высокая прочность — до 7 раз выше, чем у высокомарочных сталей;
• малый вес — в 4 раза легче стали и в 3 раза легче алюминия;
• универсальность — усиление углеволокном подходит для любых конструкций;
• экологичность — чистый углерод безвреден для человека и окружающей среды.

Дополнительно материал обладает высокой коррозионной стойкостью.

УГЛЕВОЛОКНО В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

У карбона много полезных свойств для строительной сферы. Помимо высоких эксплуатационных характеристик, материал ценится за простой и быстрый монтаж. Для армирования поверхностей сверхлёгкими холстами и ламелями не нужно использовать грузоподъёмное и сварочное оборудование.

Технология усиления конструкций углеволокном простая. Холсты пропитываются эпоксидным составом и наклеиваются на усиливаемую конструкцию, как обои. Ламели приклеиваются на подготовленную поверхность или вклеиваются в предварительно подготовленные штробы. Прочные карбоновые каркасы особенно актуальны на приопорных участках, в местах изгибов и зонах растяжения конструкций. Удобно, что материалы гибкие и тонкие: можно производить усиление конструкций сложной конфигурации, сохранять объёмно-планировочные решения.

Углеткани удовлетворяют запросы профессионального строительства. Например, ламели Sika® CarboDur® — углеволокно для усиления конструкций любой сложности и масштаба. С их помощью можно увеличивать несущую способность перекрытий, балок и колонн, менять функциональное назначение зданий, ремонтировать разрушения от аварий и стихийных бедствий, устраивать проёмы в стенах, исправлять ошибки проектирования и строительства.

Усиление углеволокном бетонных конструкций используется при реставрации. Для некоторых объектов — памятников архитектуры, гидротехнических сооружений, эксплуатируемых мостов. Лёгкий, быстрый монтаж карбоновых лент и холстов сводит к минимуму простои и обеспечивает надёжную эксплуатацию сооружений в дальнейшем.

Усиление строительных конструкций углеволокном применяется на уже построенных объектах. В будущем на рынок выйдут материалы для возведения зданий с нуля. В качестве эксперимента уже построен прочный 4-метровый павильон из углебетонных элементов толщиной всего 4 см. Из сопоставимых ж/б плит такой объект построить невозможно, так что преимущества материала очевидны, а перспективы огромны.

Выбирая усиление углеволокном (плит перекрытия, балок, колонн), следует учитывать, что технология относительно новая. При устройстве систем усиления внешнего армирования важно использовать только качественные материалы, привлекать к проектированию и монтажу специалистов с опытом в этой сфере. Обращайтесь в Sika: у нас можно заказать подбор фирменных холстов, ламелей и клеев, а также профессиональную техническую поддержку.