Усиление конструкций композитными материалами

Строительные конструкции, находящиеся в эксплуатации в течение многих лет, могут со временем утратить свою первоначальную несущую способность из-за различных факторов, таких как старение материалов, повышение нагрузок, изменение условий эксплуатации, а также вследствие дефектов, возникших при строительстве или ремонте. Это может привести к снижению безопасности и надежности конструкций, что требует их усиления или реконструкции.

Традиционные методы усиления, такие как наращивание сечений элементов, установка дополнительных опор или связей, зачастую сопряжены с высокими трудозатратами, значительным увеличением массы конструкций и, как следствие, высокими затратами. Кроме того, эти методы могут быть неприменимы в ситуациях, когда доступ к конструкциям затруднен или невозможен.

В связи с этим, в последние десятилетия все большую популярность приобретает использование композитных материалов для усиления строительных конструкций. Композитные материалы представляют собой комбинацию двух или более компонентов с различными свойствами, объединенных в единое целое. Наиболее распространенными композитными материалами, применяемыми в строительстве, являются углеродные, арамидные и стеклянные волокна, связанные полимерной матрицей. Узнать больше про усиление конструкций композитными материалами можно на сайте https://trust-key.ru. Компания ТрастКей является лидером по усилению конструкций композитными материалами.

Использование композитных материалов для усиления строительных конструкций имеет ряд значительных преимуществ. Во-первых, они обладают высокой прочностью на растяжение, что позволяет эффективно воспринимать усилия, возникающие в конструкциях. Во-вторых, композотные материалы имеют низкую плотность благодаря чему их применение не приводит к существенному увеличению массы конструкций. В-третьих они устойчивы к коррозии и другим агрессивным воздействиям окружающей среды, обеспечивая долговечность усиления.

Свойства композитных материалов

В строительстве наиболее широко применяются композитные материалы на основе полимерных матриц, армированные волокнами. В качестве армирующих волокон чаще всего используются:

1. Углеродные волокна — обладают очень высокой прочностью на растяжение и модулем упругости при низкой плотности.
2. Арамидные волокна — имеют высокую прочность на растяжение, ударную вязкость и стойкость к истиранию.
3. Стеклянные волокна — имеют более низкие прочностные характеристики, но значительно дешевле углеродных и арамидных.

В качестве полимерных матриц применяются эпоксиные, полиэфирные и винилэфирные смолы.

Основные преимущества композитных материалов, обуславливающие их использование для усиления конструкций:

• Высокая прочность при малом весе
• Высокая коррозионная стойкость
• Простота и быстрота монтажа
• Возможность усиления без увеличения существующих размеров конструкции
• Длительный срок эксплуатации

Благодаря своим уникальным свойствам композитные материалы нашли широкое применение для внешнего армирования и усиления железобетонных, металлических, каменных и деревянных строительных конструкций.

Про методы усиления с использованием композитных материалов

Существует несколько основных методов усиления строительных конструкций с применением композитных материалов на полимерной основе.

Один из наиболее распространенных методов — внешнее армирование конструкций. Он заключается в наклеивании или обмотке элементов специальными лентами, тканями или холстами из углеродных, арамидных или стеклянных волокон, пропитанных эпоксидной или другой полимерной смолой. Такое усиление позволяет значительно повысить несущую способность конструкции на изгиб, растяжение и сдвиг.

Для изгибаемых элементов, таких как балки или плиты, композитные материалы обычно наклеивают на растянутую зону снизу и по боковым поверхностям. Для усиления на сдатие, характерное для колонн, опор или стоек, применяется обмотка конструкций композитной тканью или лентами по спирали или кольцевая обмотка под определенным углом.

Другим распространенным методом является внутреннее армирование композитными стержнями или прутками. Они устанавливаются в предварительно высверленные отверстия в конструкции и фиксируются составом на эпоксидной основе. Такой метод позволяет усилить растянутую зону изгибаемых железобетонных элементов изнутри, не прибегая к внешнему армированию.

Особого внимания заслуживает усиление сжатых конструкций, таких как колонны или опоры. В дополнение к внешней обмотке или оболочке из композитных материалов применяется заполнение полостей этих элементов специальными бетонными или полимерными составами, что обеспечивает дополнительное повышение их несущей способности на сжатие.

Что немаловажно установка композитных материалов зачастую не требует сложных строительных лесов и вспомогательных конструкций. Усиление может производиться вручную или с применением легких подъемных механизмов, что экономит время и средства на проведение работ.