Nykyaikainen rakentaminen, kuten mikään muu teollisuus, ei ole täydellinen ilman innovatiivisten tekniikoiden käyttöönottoa, ja nykyään materiaaleja, joita aiemmin käytettiin vain korkean teknologian teollisuudessa, kuten rakettiteollisuutta, käytetään laajalti rakennusteollisuudessa, mikä muotoilee tulevaisuuden arkkitehtuuria. Yksi nykyaikaisen rakentamisen tärkeimmistä tehtävistä on estää rakennusten ja rakenteiden lujuuteen liittyvät ongelmat, joihin vaikuttavat dynaamiset kuormat, lämpötilan muutokset ja muut aggressiiviset ilmastotekijät. Tämän seurauksena rakennusten betoniseiniin tulee halkeamia, suojakerros irtoaa, mikä johtaa rakennusten toimintaominaisuuksien heikkenemiseen. Tältä osin kantavien rakenteiden vahvistamisesta, joka on suunniteltu estämään niiden ennenaikainen tuhoutuminen, tuli kiinteä osa rakentamista. Jos aiemmin tähän tarkoitukseen käytetty suosittu materiaali oli pitkään lasikuitu, nykyään se korvataan vähitellen uudella vaaditulla materiaalilla – hiilikuidulla, jonka käytön ominaisuuksista ja ominaisuuksista puhumme tarkemmin.
Mikä on hiilikuitu? Materiaalin käytön ominaisuudet
Hiilikuitu on keinotekoista alkuperää oleva lineaarinen elastinen komposiittimateriaali, jonka rakenneosa on ohuet hiilikuidut, joiden halkaisija on 3 – 15 mikronia ja jotka koostuvat hiiliatomeista. Jälkimmäiset puolestaan yhdistetään mikroskooppisiin kiteisiin, jotka kohdistuksen vuoksi ovat yhdensuuntaisia toistensa kanssa. Kohdistus auttaa lisäämään kuidun vetolujuutta. Teknisiltä ominaisuuksiltaan, erityisesti kovuudeltaan, hiilikuitu on useita kertoja parempi kuin metalli, minkä vuoksi sitä käytetään laajalti puolustus-, ilmailu- ja rakennusteollisuudessa. Huolimatta siitä, että hiilikuitujen ainutlaatuiset ominaisuudet mahdollistavat tämän materiaalin pitämisen innovatiivisena, se ei ole vuosisadan keksintö ja sitä on käytetty pitkään lentokoneissa ja rakettikoneissa sekä viime vuosisadan lopusta lähtien rakentamisessa. Se ilmestyi ensimmäisen kerran tälle alueelle vuonna 1980, jolloin kaikki Kalifornian rakennukset ja rakenteet alkoivat rakentaa hiilikuitua käyttäen, mikä mahdollisti seismisesti aktiivisella alueella sijaitsevien rakennusten vahvistamisen. Ottamalla tämän kiinteistön käyttöön, kotimaiset rakentajat ovat löytäneet tälle materiaalille sovelluksen asuinrakennusten korjaustoimenpiteiden aikana, ja sen jälkeen sen suosio on vain kasvanut..
Tärkeä! On muistettava, että hiilikuitu, kuten betoni, on vain materiaali eikä lopullinen lopputuote. Se on perusta monien rakennuksessa käytettävien materiaalien valmistukselle itsevahvistukseksi. Näitä ovat hiiliverkot, lamellit ja nauhat.
Hiilikuituvaatimukset: tärkeimmät edut
Hiilikuitu koostuu polyakryylinitriitistä, joka on esikäsitelty korkeissa lämpötiloissa (jopa 3-5 tuhatta astetta). Teknisten ominaisuuksien vuoksi hiilikuitua käytetään ulkoiseen lujitukseen, jonka aikana se kyllästetään sideaineella (kaksikomponenttinen epoksihartsi) ja liimataan tapettien tapaan lujittavan rakenteen pintaan. Tämän sideaineen käytön tarkoituksenmukaisuus on osoitettu useilla tavoilla:
- Ensinnäkin epoksihartsilla on hyvä tarttuvuus teräsbetoniin;
- Toiseksi, kun kemiallinen reaktio hartsin kanssa on tapahtunut, hiilikuitu muuttuu kovaksi muoviksi, jolloin sen lujuus on 6-7 kertaa suurempi kuin teräksen.
Nykyään hiilikuitu on suosituin muiden komposiittimateriaalien joukossa. Vaikka se on 30% kevyempi kuin alumiini ja 75% kevyempi kuin rauta, sen vetolujuus on neljä kertaa paras teräslaatu. Hiilen perusteella valmistetun hiilikuidun ominaispaino on alhainen ja laajenee hieman kuumennettaessa, mutta se ei altistu voimakkaille kemikaaleille. Edellä mainittujen ominaisuuksien vuoksi hiilikuitua voidaan pitää monipuolisena materiaalina, joka on sovitettu käytettäväksi eri ilmastovyöhykkeillä..
Materiaalin pitkä käyttöikä selittyy seuraavien etujen yhdistelmällä:
- Korkeat vedeneristysominaisuudet hiilikuitujen kiiltävän pinnan vuoksi, minkä vuoksi materiaali ei reagoi veden kanssa;
- Hyvä tarttuvuus eri pintoihin;
- Poikkeuksellinen korroosionkestävyys;
- Kevyt on ominaisuus, jonka vuoksi vahvistusjärjestelmä ei aiheuta lisäkuormitusta rakennukselle. Huolimatta siitä, että hiilikuitu painaa paljon vähemmän kuin teräs, sillä on korkeat lujuusominaisuudet;
- Käyttämällä hiilikuitua saat mahdollisuuden levittää vahvistusmateriaalia useisiin kerroksiin;
- Korjaustöiden suorittamisen aikana et voi pysäyttää vahvistetun rakennuksen toimintaa;
- Hiilikuidun käyttö säätiön vahvistamiseen omilla käsillä auttaa vähentämään aikaa ja työvoimakustannuksia työn aikana;
- Hiilikuitua pidetään perustellusti yleisenä materiaalina, jota voidaan käyttää kaikenlaisten monimutkaisten ja kokoonpanojen rakenteiden vahvistamiseen, myös pyöristetyille ja kulmikkaille pinnoille, uritetuille lattialaattoille, runkorakenteiden palkkielementeille ja silta-alueiden T-palkeille. niille on ominaista pieni kylkileveys;
- Hiilikuitu on ympäristöystävällinen ja myrkyllinen turvallinen materiaali vahvistamiseen;
- Lisäksi tämä materiaali on tulenkestävä ja iskunkestävä..
Mitä vaatimuksia tehokkaan vahvistustekniikan pitäisi täyttää??
Rakenteen tehokkaan vahvistamisen varmistamiseksi lujitustekniikan on varmistettava, että useat ehdot täyttyvät:
- Rakenteiden luonnollinen kosteuspitoisuus ei saisi olla esteenä vahvistuselementtien asentamiselle;
- Vahvistuselementit on liitettävä luotettavasti kaikkiin rakennusmateriaaleihin, minkä vuoksi voimien tehokas siirto vahvistetusta rakenteesta vahvike -elementteihin suoritetaan;
- Kaikille vahvistusprosessissa käytettäville materiaaleille, mukaan lukien kokoonpanoliima, on ominaista ominaisuudet, jotka ovat vakaita ajan mittaan ja jotka parantavat raudoituksen tehokkuutta;
- Koska eri materiaaleista valmistetut rakenteet vahvistetaan, lujituselementtien kimmoisuus- ja lujuusmoduulia tulisi edustaa melko laajalla alueella.
Kaikki edellä luetellut vaatimukset täyttyvät ulkoisen vahvistuksen elementeillä, joita edustavat keinotekoiset kuidut, erityisesti aramidi ja hiili, kun taas viimeksi mainitut, jotka ovat osoittaneet parhaan hinta -laatusuhteen, ovat yleisimpiä.
Missä tilanteissa on tarpeen suorittaa ulkoinen vahvistaminen?
Nykyään hiilikuitua käytetään eri materiaaleista tehtyjen rakenteiden vahvistamiseen:
- Teräsbetonirakennukset – Näitä ovat sillat, hydrauliset rakenteet ja arkkitehtoniset muistomerkit, jotka tarvitsevat suojaa korroosiolta, puristettujen elementtien vahvistaminen ja niiden suojaus ylikuormituksilta. Hiilikuitu hoitaa tämän toiminnon täysin;
- Metallirakenteet, joilla on joustavuus- ja lujuusmoduuli lähellä hiilikuitua;
- Kivirakenteet, erityisesti kivipylväät, tiilitalojen seinät ja pylväät.
Tarve vahvistaa rakennuksia ulkoisella vahvistuksella syntyy seuraavissa tilanteissa:
- Jos rakenne vaurioituu, mikä on heikentänyt sen kantavuutta, jäykkyyttä ja halkeamien kestävyyttä;
- Jos rakennuksen käyttöolosuhteissa on tapahtunut muutos, joka ilmaistaan muutoksena kuormien suuruudessa ja luonteessa;
- Rakenteiden suunnittelussa ja rakentamisessa niiden seismisen kestävyyden lisäämiseksi ja huoltovälien pidentämiseksi;
- Jos mekaanisten tekijöiden rakenteelle tai aggressiivisille luonnonympäristöille altistuu pitkään, mikä johtaa betonin tuhoutumiseen tai raudoituksen korroosioon, on välttämätöntä poistaa pettymyksen aiheuttavat seuraukset ja vahvistaa rakennetta.
- Tiettyjen teknisten ja taloudellisten indikaattoreiden analysoinnin jälkeen voidaan päätellä, että hiilikuituvahvistus on useimmiten tarkoituksenmukainen teräsbetonirakenteiden suhteen, mutta sitä voidaan soveltaa metalli-, betoni- ja jopa puurakennuksiin..
Yleiset mallit hiilikuidulle
Jos olet käyttänyt hiilikuitua ja ulkoisia lujitusjärjestelmiä sen käytössä, muista, että vahvistusjärjestelmiä suunniteltaessa sinun on noudatettava käytännesääntöjä 164.1325800.2014 “Teräsbetonirakenteiden vahvistaminen komposiittimateriaaleilla. Suunnittelusäännöt “.
Kun olet luopunut lattian vahvistamisesta asiantuntijoiden käsissä ja vahvistanut ne itse, muista, että se suoritetaan liimaamalla hiilikuitua suurimman kuormituksen alueilla – ne putoavat yleensä jännevälin keskiosaan ja joutuvat kosketuksiin rakenteen alareunan kanssa. Tämän tekniikan ansiosta rakenteen kantavuus taivutusmomenttien suhteen kasvaa merkittävästi. Tämän ongelman ratkaisemiseksi asiantuntijat suosittelevat minkä tahansa käytettävissä olevan hiilimateriaalin – lamellien, nauhan tai verkon – käyttöä..
Tärkeä! Palkkien vahvistamisprosessissa on usein tarpeen vahvistaa tukivyöhykkeitä, mikä lisää rakenteen kantavuutta poikittaisvoimien vaikutuksesta. Tätä tarkoitusta varten liimataan hiiliverkkoista tai -nauhoista valmistetut U-muotoiset puristimet..
Tärkeä! Mitä tulee hiilikuitumateriaalien käytön erityispiirteisiin, on huomattava, että asennusmenetelmien ja liimojen samankaltaisuuden vuoksi hiilinauhat ja lamellit asennetaan pääsääntöisesti yhteen, kun taas hiiliverkkojen käyttö asennuksen vuoksi materiaalista “märällä” tavalla, ei nauhojen ja lamellien käyttöä.
Osana keskustelua betonivahvistustekniikasta omilla käsilläsi on tarpeen puhua erikseen pylväiden vahvistamisesta, joka suoritetaan liittämällä ne hiiliverkkoihin tai -nauhoihin, jotka on asennettu poikittaissuunnassa. Tämän ansiosta on mahdollista saavuttaa “sidoksen” vaikutus, joka estää betonin poikittaiset muodonmuutokset..
DIY -perustuksen vahvistaminen: vaiheittaiset ohjeet
Jos etsit vastausta kysymykseen: “Kuinka tehdä säätiön vahvistus omilla käsilläsi?”, Lue alla olevat suosituksemme, niin opit vahvistamaan laattaa omin käsin..
Pinnan esikäsittely: asiantuntijan neuvoja
Ennen kuin aloitat hiilikuitua käyttävän ulkoisen vahvistusjärjestelmän asentamisen, sinun on merkittävä rakenne ja määritettävä vyöhykkeet, joilla vahvike -elementit sijaitsevat. Mittausten jälkeen puhdista pinta viimeistelymateriaalijäämistä, sementtiliimasta kulmahiomakoneella timanttikupilla tai vesihiekkapuhalluskoneella, kunnes karkea betoniseos paljastuu. Yritä tehdä nämä manipulaatiot tehokkaasti, koska vahvistusjärjestelmän tehokkuus riippuu suoraan valmistetun pohjan ominaisuuksista. Tältä osin kiinnitä pohjan valmistelussa huomiota seuraaviin parametreihin:
- Sen materiaalin eheys ja lujuus, josta vahvistettava rakenne valmistetaan;
- Pinnan tasaisuus, jolle hiilikuitu asennetaan;
- Sen pinnan lämpötila ja kosteus, johon hiilimateriaali liimataan;
- Pölyn puute ja muu lika;
- Lisäksi on olemassa useita kontrolloituja parametreja, jotka löytyvät teknisistä kartoista yhden tai toisen tyyppisen työn suorittamiseksi..
Vahvistusmateriaalien valmistus
Hiilikuitua myydään rullina käärittynä, muovikelmuun käärittynä. Työpinnan valmistelussa on tärkeää varmistaa, ettei pölyä pääse lujitemateriaaliin, jota muodostuu suuria määriä betonin hionnan aikana, koska tämä johtaa siihen, että materiaali ei ole kyllästynyt sideainetta ja aiheuttaa tuotantovirheen..
Tämän estämiseksi peitä työtaso ennen materiaalin leikkaamista polyeteenillä ja tee vasta sitten mittaukset. Hiiliverkkojen ja -nauhojen leikkaamiseen voit käyttää kirjoitusveistä tai saksia metallille, lamelleille – kulmahiomakoneella, joka on varustettu metallin leikkauspyörällä.
On suositeltavaa käyttää kaksikomponenttisia koostumuksia liimoina, joiden yhteydessä näiden kahden komponentin sekoittaminen tietyssä suhteessa on olennainen vaihe niiden valmistuksessa. Jotta niiden suhdetta ei vahingossa rikottaisi, niiden annostelussa on käytettävä mittausastioita tai vaakoja. Seoksen valmistuksessa on tärkeä sääntö – komponentit sekoitetaan, lisätään vähitellen toisiinsa ja sekoitetaan saatu massa erityisellä suuttimella varustetulla poralla.
Tärkeä! Seoksen valmistuksen aikana tehdyt virheet voivat johtaa liiman kiehumiseen..
Tärkeä! Nykyaikaisilla rakennusmarkkinoilla liimat toimitetaan sarjassa – ts. kahdessa kauhassa, joissa tarvittava määrä komponentteja on jo annosteltu. Näin ollen jo annosteltujen seosten kanssa työskentelyyn riittää, kun yhden kauhan sisältö sekoitetaan toisen sisällön kanssa (työn helpottamiseksi yksi kauhoista toimitetaan suuremmalla tilavuudella ja jää puoliksi tyhjäksi).
Käytä hiiliverkkoja varten polymeerisementtiliimaa, joka toimitetaan pusseissa ja laimennetaan vedellä ennen käyttöä ohjeiden mukaisesti..
Kuinka asentaa hiilikuitumateriaaleja?
Vahvistusjärjestelmän asennustekniikka vaihtelee merkittävästi käytetyn materiaalin tyypin mukaan..
Hiiliteipin asennus voidaan tehdä “kuivana” tai “märänä”. Molemmissa tapauksissa vahvistettavan pohjan pinnalle levitetään liimakerros, mutta “märkä” -menetelmä sisältää hiilinauhan kyllästämisen liimalla ja sen rullaamisen telalle alustaan, kun taas “kuiva” menetelmässä teippi kiinnitetään pohjaan ja vasta rullaus sen jälkeen kyllästetään liimaseoksella. Näin ollen asennusvaiheiden järjestys on päinvastainen. Hiilinauhan kyllästämiseksi liimakoostumuksella levitetään sen pinnalle liimakerros ja rullalla rullaten varmistetaan, että sideaineen ylempi kerros putoaa syvälle hiilikuituun ja alempi kerros tulee ulos.
Hiilinauhat voidaan liimata useisiin kerroksiin, mutta kun ne liimataan katon pintaan, ei ole suositeltavaa levittää enempää kuin kaksi kerrosta, mikä estää materiaalin “liukumasta” oman painonsa alla.
Tärkeä! Muista, että kun liima on polymeroitunut, sen pinta on täysin sileä ja tasainen, joten sen viimeistely on lähes mahdotonta. Tässä suhteessa odottamatta sideaineen kovettumista “tuoreelle” pinnalle levitetään kerros karkeaa hiekkaa..
Hiililamellien asennusprosessissa sideainekerros levitetään vahvistettavan rakenteen lisäksi myös asennettavaan vahvistuselementtiin. Työn lopussa lamelli rullataan telalla tai lastalla..
Hiiliverkko kiinnitetään nauhaperustan vahvistamiseen omin käsin, se kiinnitetään kostutettuun betonipintaan. Kun olet levittänyt ensimmäisen polymeerisementtikerroksen manuaalisesti tai mekaanisesti odottamatta sen kuivumista, rullaa hiiliverkko auki ja paina sitä hieman levitettyyn koostumukseen. Työn helpottamiseksi asiantuntijat suosittelevat lastan käyttöä. Sitten on odotettava koostumuksen alkuasetusta, jonka alkamisaika riippuu valitun koostumuksen ominaisuuksista ja ympäristön lämpötilasta. Varmista, että koostumus alkaa kovettua, paina sen pintaa sormellasi – sitä tulee painaa suurella vaivalla. Tämän jälkeen levitetään polymeerisementin viimeinen kerros..
Tärkeä! Epoksipohjaiset liimat ovat alttiita tulelle ja ultraviolettisäteiden aiheuttamalle huononemiselle, joten niiden palonkestävyys on testattava ja ne on suojattava ultraviolettisäteilyltä..