Сфера строительства постоянно развивается в мире за счет применения инновационных технологий и современных материалов. Они увеличивают устойчивость конструкций к механическим нагрузкам и внешним воздействиям. Один из инновационных продуктов – углепластик. Он широкого используется при возведении и восстановлении зданий разного назначения. Обладает рядом эксплуатационных свойств, легко устанавливается и не требует ремонта. Подробнее о применении углепластика расскажем дальше.
Что такое углепластик?
Углеволокно – современный многослойный композитный продукт, который изготавливается из углеродных волокон с покрытием из эпоксидной смолы. Продукт производится в виде тонких сплошных или резаных нитей, величиной до 15 микрон, а также тканей и нетканого сырья, лент или пряжи. Структура продукта состоит из атомов углерода, которые формируют кристаллическую сетку. Кристаллы расположены параллельно друг к другу, что существенно усиливает прочность материала.
Как производится углепластик?
Производственный процесс выполняется поэтапно:
- Изготовление сырья для создания вискозы – полимер выводится путем объединения миномеров (звенья, которые образуют полимерную структуру) с катализатором, который запускает полимеризацию.
- Скручивание полимера в волокна – они моются и растягиваются. Растяжение способствует выравниванию волокон для придания прочности готовому продукту и позволяет получить нужный диаметр.
- Стабилизация – углеродные волокна греются при температуре 200-300°С в кислородной среде. Процедура меняет связи внутри материала и позволяет добиться оптимальных параметров карбонизации.
- Карбонизация – нагрев сырья до +1000-3000°С в бескислородной среде. В результате получаются волокна размером 5-10 мкм.
- Обработка поверхности специальными газами и кислотами – происходит трение, которое способствует хорошему связыванию со смолой при применении углепластика.
- Калибровка – наносится защитное покрытие для недопущения повреждения стройматериала в дальнейшем.
Последний этап – скручивание углепластика в большие или маленькие рулоны с последующей упаковкой.
Сфера использования углепластика
Продукция применяется для армирования объектов из:
- Металла – каркасы, перекрытия, ригели, столбы и другие составные элементы зданий. Металлические конструкции сопоставимы с углепластиком по прочности и другим свойствам.
- Железобетона – гидротехнические сооружения, мосты, жилые, производственные, коммерческие объекты, памятники архитектуры, которым нужно сохранить целостность и защитить от внешних воздействий, включая атмосферные осадки.
- Камня – колонны, стены зданий и пилонов.
Применение углепластика также возможно для усиления кладки из кирпича и деревянных конструкций в сооружениях разного назначения. Углеволокно задействуется, когда вносятся корректировки в несущие части зданий. Используется при надстройке этажей. Востребован в районах, для которых характерны грунтовые подвижки.
Усиление конструкций углеволокном и углепластиком необходимо при:
- повреждении оснований, из-за чего снизилась несущая способность, жесткость и другие важные характеристики;
- изменении условий использования здания – рост нагрузок, переоборудование или смена производственного направления;
- строительстве объектов для сейсмической стойкости и увеличения периодов между ремонтами;
- постоянные нагрузки или воздействие агрессивных соединений, что привело к повреждению бетона или другого конструкционного материала.
Если углеволокно выбрано, как главный усиливающий элемент, при проведении работ должны соблюдаться требования действующих стандартов.
Усиление сооружений в строительстве
Ремонт начинается с подготовки сооружений. Поверхность очищается от старого финишного покрытия, грязи и других сторонних материалов. Чистка выполняется вручную или с помощью специальной техники. Основание должно быть хорошо обработано, поскольку от качества подготовки зависит результат. Если есть трещины, отслоения и другие повреждения, их нужно убрать, чтобы основание было ровным. По завершении наносится разметка для выделения зон, к которым будут крепиться карбоновые полотна.
Следующий этап – расчет усиления. Инженерные изыскания выполняют специалисты с использованием профильного оборудования. Результаты исследований отображаются в проектном решении.
Далее подготавливается углепластик. Важно, чтобы материал не покрывался сторонними частицами, иначе карбон не впитает смолу. Поэтому перед резкой углепластик дополнительно защищается. Далее рулоны режутся на куски согласно разметке. По окончании полотна покрываются смолой.
Технология применения углепластика зависит от формы материала. Например, лента может крепиться двумя способами, при реализации каждого из которых поверхность обрабатывается адгезивным слоем. При сухой технологии лента фиксируется и обрабатывается только после укатывания валиком. При мокром способе на полотно наносится адгезив, а затем оно прокатывается.
Для качественного усиления материал нужно наносить в несколько слоев с учетом характера повреждений. После полимеризации композитный продукт приобретает гладкость, поэтому ему не нужна дополнительная обработка.
При креплении ламелей, связывающий состав накладывается не только на конструкцию, но и на материал. После монтажа, пластиковые полотна подлежат обработке валиком. Полимеры приклеиваются на влажную бетонную плиту или другое основание. Устанавливаются после обработки адгезивом и немного вжимаются в эпоксидное основание. Далее необходимо дождаться первичного крепления. Для усиления защитных свойств, сверху на карбон наносится финишный слой.
По завершении ремонта сооружения укрепляются. Возвращаются базовые свойства ключевых элементов зданий. Перераспределяются основные нагрузки на фундамент, стены, колонны, перекрытия и другие основания. В районах, где есть риск землетрясений, увеличивается стойкость объектов к сейсмической активности.
Усиление домов и отдельных элементов карбоновыми углепластиками – современный способ укрепления. Композиты тоньше, чем стальная арматура и другие элементы. Поэтому они не нагружают и не занимают пространство внутри, что актуально для объектов, как жилого, так и производственного назначения.
Секреты востребованности применения углеволоконных материалов
Популярность применения углепластиковых полотен объясняется следующими причинами:
- Высокая прочность.
- Хорошая адгезия к поверхностям с неоднородной структурой – пластмасса прочно крепится и не отслаивается при любых воздействиях.
- Стойкость к окислению.
- Легкость и высокая прочность – при небольшом весе углепластик устойчив к сильным нагрузкам. Надежность не хуже, чем у металла.
- Инертность к воде и различным веществам – поверхность пластиковых стройматериалов глянцевая, что предотвращает реакцию с различными составами.
- Стойкость к термическому воздействию – углепластик выдерживает открытый огонь.
- Ремонт осуществляется без полного закрытия объекта и изменения режима работы.
- Легкость монтажа – ремонт проводится без задействования сложного строительного оборудования и найма большой бригады рабочих.
- Универсальность – применение пластика возможно для усиления любых построек в мире. Эффективен на сложных поверхностях, угловых и круглых участках, балках, рамах и т.д.
Дополнительно углеволокно обладает хорошей теплопроводностью и стабильностью параметров. Сохраняет форму намного лучше, чем другая продукция и обладает радиационной стойкостью. Углепластик эстетично выглядит, поэтому при применении не портит внешний вид конструкций.
