ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6163| Title: | Застосування композиційних матеріалів на основі вуглеводного волокна при підсиленні залізобетонних конструкцій і споруд |
| Authors: | Смоляр, Анатолій Михайлович Асанова, Ольга Миколаївна |
| Keywords: | вуглецеве волокно;технологія;дослідження;підсилення;аналіз;процес;залізобетонні конструкції;композитна арматура;контроль;техніка безпеки;обладнання;економічна ефективність |
| Issue Date: | Dec-2023 |
| Abstract: | Асанова О.М. Застосування композиційних матеріалів на основі вуглецевого волокна при підсиленні залізобетонних конструкцій – Рукопис. Кваліфікаційна робота на здобуття ОС магістра зі спеціальності: 192 – "Будівництво та цивільна інженерія". Освітня програма - "Промислове і цивільне будівництво"–Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2023. В даній роботі виконувалися дослідження і аналіз застосування вуглецевого волокна у будівництві. У першому розділі представлений історичний огляд та загальні відомості виробництва вуглеволокона, його використання у будівництві. Розглянуті структури з вуглецевими волокнами, які вже використовуються в будівництві та застосування вуглецевого волокна при виробництві будівельних конструкцій. Описано переваги застосування композитних матеріалів в порівнянні із застосуванням традиційних матеріалів для підсилення каркасних конструкцій та окремих елементів. Розглянуто особливості проектування елементів будівель із використанням матеріалів на основі кевларових та вуглецевих волокон, приведені рекомендації по використанні композитних матеріалів. Та здійснено огляд застосування готових будівельних конструкцій із вуглецевого волокна. У другому розділі виконано огляд допоміжних компонентів, що використовуються для влаштування підсилення із композитних матеріалів. Розглянуто основні області застосування компонентів підсилення. Здійснено детальний опис вимог по влаштуванню підсилення. Описано основні рекомендації та вказівки по застосуванню композитних компонентів та обладнання для влаштування систем підсилення. Наведено основні конструктивні рішення при підсиленні згинальних елементів у вигляді детальних схем. У третьому розділі представлена технологія виконання робіт по підсиленню несучих залізобетонних конструкцій, контроль якості, вимоги з техніки безпеки. Надані чіткі поетапні рекомендації щодо підготовки основ залізобетонних конструкцій для підсилення їх окремих елементів. Розглянуті основні механізми та засоби, які використовуються при підготовці поверхонь до подальшого відновлення. Наведено перелік основних сумішей, що використовуються в процесі відновлення залізобетонних конструкцій. Здійснено детальний опис технологічних процесів при підготовці конструкцій до підсилення. Наведено основні рекомендації по влаштуванню композитних підсилюючих матеріалів для несучих конструкцій каркасних будівель. Описано заходи щодо техніки безпеки працівників під час виконання робіт. В четвертому розділі представлена техніко-економічна ефективність підсилення залізобетонних конструкцій зовнішньою композитною арматурою. Виконано порівняння характеристик підсилення сталевими та вуглепластиковими матеріалами. Розглянуто підсилення зовнішньою композитною арматурою шляхопроводу через залізницю біля с. Вістова, Івано-Франківської області та проведено порівняння економічних показників робіт по підсиленню шляхопроводу сталевими шпренгелями. За даними розрахунків визначено, що порівняння двох варіантів підсилення конструкцій мосту варіант з підсилення зовнішнім армуванням вуглецевими стрічками має меншу кошторисну вартість на 154838 грн, а економічний ефект складає 28% у порівнянні з методом підсилення металевими шпренгелями. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6163 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| МР Плагіат.pdf Restricted Access | 5 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування
Кафедра промислового та цивільного будівництва
«ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ»
Завідувач кафедри ПЦБ
Доцент, к.т.н. Пряник С.П.
«______» ________________ 2023 р.
УДК__________
Пояснювальна записка
до магістерської випускної роботи
магістр
(освітній ступінь)
на тему "Застосування композиційних матеріалів на основі вуглецевого
волокна при підсиленні залізобетонних конструкцій"
(найменування теми)
Виконала: студентка 2 курсу, групи МГБ-204
спеціальності 192-«Будівництво та цивільна інженерія»
(шифр, назва)
_____________ Асанова О.М.
(підпис) (прізвище, ініціали)
Керівник магістерської роботи
к.т.н., доцент Смоляр А.М.
(науковий ступінь, вчене звання,, прізвище, ініціали) (підпис)
Рецензент магістерської роботи
________
(посада , науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис)
Черкаси – 2023 року
1
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування
Кафедра промислового та цивільного будівництва
Освітній рівень магістерський
Спеціальність 192-«Будівництво та цивільна інженерія»
«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Зав. кафедри, доцент Пряник С.П.
___________________________________
"_____" ________________ 2023 р.
ЗАВДАННЯ
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ МАГІСТРА ЗДОБУВАЧУ ВИЩОЇ ОСВІТИ
Асанова Ольга Миколаївна
(прізвище, ім’я, по батькові )
1. Тема "Застосування композиційних матеріалів на основі вуглецевого
волокна при підсиленні залізобетонних конструкцій"
(назва теми)
Керівник к.т.н., доцент Смоляр А.М.
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджена наказом по університету від " 20 " 11 2023 р. № 332/04
2. Строк подання студентом роботи " 18 " 12 20 23 р.
3. Вихідні дані до роботи
_____________________________________________________________________________
4. Зміст і календарний план
Розділи Строк виконання
Вступ 02.11.2023
Розділ 1. ДОСЛІДЖЕННЯ І АНАЛІЗ ЗАСТОСУВАННЯ ВУГЛЕЦЕВОГО 15.11.2023
ВОЛОКНА У БУДІВНИЦТВІ
Розділ 2. ДОСЛІДЖЕННЯ ДОПОМІЖНИХ КОМПОНЕНТІВ ТА СХЕМ 25.11.2023
ПІДСИЛЕННЯ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ БУДИНКІВ
Розділ 3. ТЕХНОЛОГІЯ ВИКОНАННЯ РОБІТ ПО ПІДСИЛННЮ 10.11.2023
НЕСУЧИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ
Розділ 4. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ПІДСИЛЕННЯ 18.11.2023
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ЗОВНІШНЬОЮ КОМПОЗИТНОЮ
АРМАТУРОЮ
Висновки 19.12.2023
Виготовлення ілюстративного матеріалу 19.12.2023
Оформлення роботи 20.12.2023
Попередній захист роботи
Дата видачі завдання " 01 " 11 2023 р.
Студент ___________ Асанова О.М
(підпис) (прізвище та ініціали )
Керівник ___________ Смоляр А.М.
(підпис) (прізвище та ініціали )
2
Рішення комісії
з попереднього захисту від «____» ____________ 20 __р.
Кваліфікаційна робота магістра здобувача вищої освіти
до захисту
(прізвище, ініціали)
(рекомендується / не рекомендується)
Голова комісії:
________________________________________ _____________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
Члени комісії:
1. __________________________________ __________________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
2. ______________________________________ __________________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
3. ______________________________________ __________________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
4. ______________________________________ __________________
(науковий ступінь, вчене звання , посада, ,прізвище, ініціали) (підпис)
Примітки:
1.Перша сторінка індивідуального завдання на кваліфікаційну роботу магістра здобувача вищої освіти
заповнюється студентом під керівництвом наукового керівника, друга — науковим керівником
2. Порушення студентом термінів подання заяви на затвердження теми магістерської роботи, погодження з
керівником індивідуального завдання, несвоєчасне завершення розділів та роботи в цілому є підставою для його
відрахування з університету як такого, що не виконує навчальний план.
3
Зміст
Вступ……………………………………………………………………………..6
1. Дослідження і аналіз застосування вуглецевого волокна у
будівництві…………………………………...………………........................... 9
1.1. Історичний огляд та загальні відомості виробництва вуглеволокона..... 9
1.2. Використання вуглецевого і кевларового волокна у будівництві…….19
1.3. Застосування вуглецевого волокна при виробництві будівельних
конструкцій .........................................................................................................38
1.4. Висновки……………………………………………………………........... 42
2. Дослідження допоміжних компонентів та схем підсилення несучих
конструкцій будинків …………………………………………...………....... 43
2.1. Компоненти підсилення і їх фізико-механічні властивості ....……….... 43
2.2. Підготовка композитних компонентів та обладнання для влаштування
систем підсилення…………………………………………………………....... 51
2.3 Організаційно-технічні рішення по підсиленню несучих конструкцій
будинків…………………………….………………………………………….. 58
2.4. Висновки………………………………………………………………....... 69
3. Технологія виконання робіт по підсиленню несучих залізобетонних
конструкцій ………………………..……………………………..………....... 70
3.1. Технологічний процес підсилення несучих залізобетонних
конструкцій будинків …………………..………………………………...….. 70
3.2. Контроль якості виконаних робіт…………………………………………92
3.3. Вимоги з техніки безпеки………………………...……………...........….. 95
3.4. Висновки ……………………………………………………….................. 99
4. Техніко-економічна ефективність підсилення залізобетонних
конструкцій зовнішньою композитною арматурою ……………………. 100
4.1. Техніко-економічна ефективність підсилення зовнішньою
композитною арматурою………………………………………………………100
4.2. Підсилення зовнішньою композитною арматурою шляхопроводу
через залізницю біля с. Вістова, Івано-Франківської області….................... 103
4
4.3. Техніко-економічні показники ………………………………………...... 108
4.4. Висновки …………………………………………………………..............110
Загальні висновки…………………………………………………….......…. 112
Список використаної літератури…………………………………….....…. 113
5
ВСТУП
Актуальність теми. В останні 10-15 років в Україні значно збільшився
обсяг робіт з реконструкції будівель різного призначення з метою
подовження їх життєвого циклу. Проблема підвищення міцності
залізобетонних конструкцій актуальна як при проектуванні нових, так і в разі
підсилення існуючих конструкцій, а так само при реконструкції старих
будівель в зв'язку з їх надбудовою, збільшенням рівня навантаження на
конструкції або зміною розмірів архітектурно-планувальних рішень. Якщо
при проектуванні будинків і споруд зазначена проблема вирішується за
рахунок застосування високоміцних матеріалів і армування, то при
реконструкції та посиленні - за рахунок використання конструктивних
методів підсилення: металевих або залізобетонних (ро ̍̀зчинних) обойм,
зовнішнього армування або методом ін'єктування.
Залізобетонні і металеві обойми дозволяють значно підвищити несучу
здатність залізобетонних конструкцій, але трудомісткі, вимагають багато
часу на своє зведення, включають мокрі процеси і істотно збільшують
переріз елемента, що підсилюється і, відповідно, вагу конструкцій.
В даний час як у нас в країні, так і за кордоном для посилення різних
констукцій широко застосовують композиційні матеріали на основі
вуглецевих волокон. Ефективність застосування цих матеріалів для
підсилення конструкцій пов'язана з тим, що їх міцнісні та деформативні
характеристики (міцність при розриві, модуль пружності і відносне
подовження при розриві) істотно відрізняються від аналогічних
характеристик типових матеріалів (метал, бетон, розчин), застосовуваних для
посилення конструкцій. Крім цього, питома вага композиційних матеріалів в
4-5 разів менше, ніж у сталі, тому їх можна використовувати для посилення
будь-яких за формою конструкцій.
Вуглецеві волокна не є абсолютно новим матеріалом, вони успішно
застосовуються в таких областях, як: будівництво, авіаційна й аерокосмічна
6
промисловість, автомобільна промисловість, виробництво інвентарю,
електронної промисловості, і т.д. Швидше за все це нова ідея використання
вуглецевого волокна в будівельних конструкціях. В даний час
використовують методи посилення конструкцій із застосуванням волокна для
різних структур.
Метою магістерської роботи є дослідження та вивчення технології
використання вуглецевих волокон при підсиленні несучих конструкцій
каркасних будівель, порівняння варіантів підсилення матеріалами на основі
вуглецевого волокна із традиційними матеріалами та структурами.
Для досягнення поставленої мети слід вирішити наступні завдання
дослідження:
вивчити і узагальнити, за даними літературних джерел, лабораторних
досліджень, досвід підсилення будівель та споруд матеріалами та системами
на основі вуглецевих та кевларових волокон, матеріалів та структур;
виконати систематизацію існуючих заходів підсилення будівель і
споруд, та умови їх застосування;
розробити рекомендації по конструктивним заходам підсилення
каркасних будівель, що проектуються, та по об'єктам, що будуть піддаватися
підсиленню та відновленню в ході їхньої реконструкції;
виконати техніко-економічне порівняння варіантів підсилення
конструкцій вуглецевими волокнами в порівнянні із традиційними
способами.
Об'єкт дослідження – технологічний процес влаштування монолітних
конструкцій каркасних багатоповерхових будівель із застосуванням
самопідйомних опалубних систем.
Предмет дослідження – будівлі та споруди, які потребують підсилення
несучих конструкцій каркасу, основних вузлів.
Методи дослідження: методи ґрунтувались на основі аналізу
документальних та літературних джерел, лабораторних досліджень
конструкцій, що підсилювались, даних статистичної інформації.
7
Практична значимість полягає в аналізі організаційно-технологічних
рішень підсилення залізобетонних конструкцій вуглецевим волокном, з
урахуванням оцінки ефективності та виконанні порівняння техніко-
економічних показників інших методів підсилення. Було проаналізовано та
теоретично досліджено, що метод підсилення конструкцій саме вуглецевим
волокном дає змогу скоротити тривалість та знизити трудомісткість
технологічного процесу та підвищити якість, надійність експлуатації та
довговічність конструкції в порівнянні з типовими методами підсилення.
Результати теоретичних досліджень можуть застосовуватись при виборі
технології підсилення залізобетонних конструкцій та при виборі способу
влаштування систем підсилення каркасних конструкцій.
Структура та обсяг роботи. Магістерська робота складається зі
вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних
джерел. Повний обсяг роботи складає 116 сторінок, список використаних
джерел – 37 найменувань, містить 22 таблиці і 66 рисунків.
8
РОЗДІЛ 1
НАУКОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ З ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ
ВУГЛЕЦЕВОГО ВОЛОКНА В БУДІВНИЦТВІ
1.1. Історичний огляд та загальні відомості виробництва
вуглеволокна
Виробництво і застосування вуглецевих волокон було запропоновано і
запатентовано Томасом Едісоном у 1880 році для використання як нитки
накалювання в електричних лампах. Цей шар був дуже крихким і пористим і
був замінений на вольфрам. Протягом наступних 20 років він запропонував
отримання вуглецевих і графітових волокон з різних натуральних волокон.
Згодом інтерес до вуглецевих волокон з'явився в середині ХХ століття,
коли відповідний матеріал був необхідним для реактивних частин двигуна.
Вуглецеві волокна з його властивостями виявилися одними з найбільш
відповідних армуючих матеріалів для цієї мети, тому що були дуже
термостійкі, мали хорошу теплоізоляцію, корозійну стійкість проти газу і
рідин, були наділені високою міцністю і жорсткістю.
У 1958 році доктор Роджер Бекон створив високоефективний технічний
центр вуглецевих волокон в Union Carbide, Парма, розташований за межами
Клівленда (США), штат Огайо. Ці волокна були виготовлені шляхом
нагрівання ниток, поки вони не карбонізувалися. Цей процес виявився
неефективним, тому що в результаті у волокнах містилося тільки близько
20% вуглецю і в наслідок цього мали низьку міцність і жорсткість [4].
У 70-80 рр. XX століття в сфері будівельних конструкцій розпочали
досліджувати та застосовувати матеріали нового покоління, створені на базі
високоякісних композитів, які використовували раніше в космічній та
авіаційній галузях і які виявилися ефективними при підсиленні будівельних
конструкцій [4].
Було проведено багато експериментальних досліджень залізобетонних
згинальних конструкцій, підсилених зовнішньою композитною арматурою.
9
Проведені дослідження відрізняються розмірами зразків, схемами
завантаження, внутрішнім армуванням, типом, кількістю та довжиною
зовнішньої підсилюючої арматури, різними системами анкерування
зовнішньої композитної арматури. Всі ці показники певним чином впливають
на напружено-деформований стан підсилених конструкцій і повинні бути
проаналізовані та враховані при розрахунку та проектуванні підсилення [21] .
Рис. 1.1 - Структура вуглеволоконної нитки, розглянутої під
високотехнологічним наномікроскопом
Рис. 1.2 - Структура і розташування групи вуглецевих волокон, розглянутих
під високотехнологічним наномікроскопом
У 1970-х роках експериментальні роботи з пошуку альтернативної
сировини привели до введення вуглецевих волокон з нафтового поля,
отримані від переробки нафти. Перші волокна на основі нафти були зроблені
в 1970-х роках в Японії. Ці волокна містили близько 85% вуглецю і мали
відмінну міцність на вигин [4].
10
Зазвичай вуглецеві волокна мають міцність порядку 0,5-1 ГПа і модуль
20-70 ГПа, а піддані орієнтаційній витяжці - міцність 2,5-3,5 ГПа і модуль
200-450 ГПа. Завдяки низькій щільності (1,7-1,9 г / см³) по питоммому
значенню (відношення міцності і модуля до щільності) механічних
властивостей кращі вуглецеві волокна(далі ВВ) перевершують всі відомі
жаростійкі волокнисті матеріали. Питома міцність вуглецевого волокна
поступається питомій міцності скловолокна і арамідних волокон. На основі
високоміцних і високомодульних вуглецевих волокнон з використанням
єднальних полімерних структур отримують конструкційні вуглеродопласти.
Розроблено композиційні матеріали на основі ВВ і керамічних єднальних, ВВ
і вуглецевої матриці, а також ВВ і металів, здатні витримувати більш жорсткі
температурні впливу, ніж звичайні пластики.
Композити - багатокомпонентні матеріали, що складаються, як правило,
з пластичної основи (матриці), армованої наповнювачами, що володіють
високою міцністю, жорсткістю і т.д. Поєднання різнорідних речовин
призводить до створення нового матеріалу, властивості якого кількісно і
якісно відрізняються від властивостей кожного з його складових. Варіюючи
склад матриці і наповнювача, їх співвідношення, орієнтацію наповнювача,
отримують широкий спектр матеріалів з необхідним набором властивостей.
Багато композитів перевершують традиційні матеріали і сплави за своїми
механічними властивостями і в той же час вони легші.
Призначення волокон - створення силового наповнення полімеру, що
дозволяє отримати високоміцний матеріал, що володіє малою вагою і
високою міцністю.
Основними напрямками для використання волокон вуглецю сьогодні є
зміцнення структур, використання вуглецевих волокнистих композитів для
збірного залізобетону, використання в волоконно-цементних виробах, а
також використання самого вуглепластику, вуглепластикових профілів [1].
Використання композитів зазвичай дозволяє зменшити масу конструкції
при збереженні або поліпшенні її механічних характеристик. Компонентами
11
композитів є найрізноманітніші матеріали - метали, кераміка, скло,
пластмаси, вуглець і т.п. Відомі багатокомпонентні композиційні матеріали -
поліматричного складу- коли в одному матеріалі поєднують кілька матриць,
або гібридні, які включають в себе різні наповнювачі. Наповнювач визначає
міцність, жорсткість і деформованість матеріалу, а матриця забезпечує
монолітність матеріалу, передачу напруги в наповнювачі і стійкість до різних
зовнішніх впливів [2].
За структурою композити поділяються на кілька основних класів [1]:
волокнисті;
шаруваті;
дисперснозміцнені, зміцнені частками;
нанокомпозити.
Часто композиційний матеріал являє собою шарувату структуру, в якій
кожен шар армований великим числом паралельних безперервних волокон.
Композиційні матеріали відрізняються від звичайних сплавів більш високими
значеннями тимчасового опору і межі витривалості (на 50 - 100%), модуля
пружності, коефіцієнта жорсткості і зниженою схильністю до тріщин.
Застосування композиційних матеріалів підвищує жорсткість конструкції при
одночасному зниженні її металоємності.
Міцність композиційних (волокнистих) матеріалів визначається
властивостями волокон; матриця в основному повинна перерозподіляти
напруги між армуючими елементами. Тому міцність і модуль пружності
волокон повинні бути значно більше, ніж міцність і модуль пружності
матриці.
Жорсткі армуючі волокна сприймають напруження, що виникають в
композиції при навантаженні, додають їй міцність і жорсткість у напрямку
орієнтації волокон.
Перспективними зміцнюючими засобами для високоміцних і
високомодульних волокнистих композиційних матеріалів є ниткоподібні
кристали з оксиду та нітриду алюмінію, карбіду і нітриду кремнію, карбіду.
12
Особливістю композиційних матеріалів є мала швидкість зміцнення в
часі з підвищенням температури. Основним недоліком композиційних
матеріалів з одно та двовимірним армуванням є низький опір міжшарового
зрушення і поперечному обриву.
Основний механізм зміцнюючої дії в таких композиційних матеріалах
пов'язаний з підвищенням опірності матриці деформацій під дією
навантажень. Величина зростання міцнісних характеристик відносно
невелика. Однак більшу цінність цих матеріалами надає їх здатність
працювати при підвищених (порівняно з металами) робочих температурах,
що перевищують половину абсолютної температури плавлення або фазового
перетворення. Деякі з таких композиційних матеріалів володіють цікавими
властивостями. Так, композиційний матеріал на основі міді та окису берилію
зберігає більше 80% електричної провідності при кімнатній температурі
навіть після витримки при 850°С, будучи при цьому більш міцним, ніж мідь і
ряд її сплавів. При відновленні окису нікелю, що містить дисперсну двоокис
торію (3%), виходить матеріал, відомий під назвою TD-нікель, який володіє
значно більш високою тривалою міцністю при температурі 1090°С у
порівнянні зі надміцними сплавами нікелю.
Слід відмітити про нанокомпозитні матеріали на основі кераміки,
армованої волокнами. Кераміка характеризується низькою міцністю при
розтягу в поєднанні з високим модулем Юнга, низькою ударною в'язкістю.
При високих температурах однією з причин виходу з ладу виробів з
кераміки є розтріскування. Це створює великі труднощі при армуванні її
волокнами, оскільки недостатнє подовження матриці перешкоджає передачі
навантаження на волокно. Тому волокна повинні мати ще більш високий
модуль, ніж матриця. При цьому залежно від співвідношення коефіцієнта
термічного розширення матриці і волокна можливі випадки, коли міцність
падає [2].
Найбільше застосування має структура з трьох взаємно
перпендикулярних ниток. Тривимірні матеріали можуть бути будь-якої
13
товщини у вигляді блоків, циліндрів. Об'ємні тканини збільшують міцність
на відрив і опір зрушенню в порівнянні зі шаруватими. Система з чотирьох
ниток будується шляхом розкладання зміцнювача по діагоналях. Структура з
чотирьох ниток рівновісна, має підвищену жорсткість при зсуві в головних
площинах.
Наведені приклади композиційних матеріалів на різних матрицях
свідчать про можливість реалізації в них надзвичайно цікавих сполучень
найважливіших експлуатаційних характеристик - високої міцності,
включаючи діапазон високих температур, жаростійкості, втомної міцності та
інші. Основні параметри та характеристики волокон наведені в таблицях 1.1,
1.2 , 1.3.
Таблиця 1.1-Властивості вуглепластиків, наповнених короткими
волокнами [2]
Довжина Вміст волокна Міцність Модуль Юнга Міцність* Модуль Юнга
волокна, в композиті, на згин, 107 Па при згині, при розтязі п р и
Тип
мм % (об.) 107 Па 107 Па тязі,
волокна
107 Па
HiMS 1 49 82,2 15 500 59,0 15 500
4 32 67,1 10 500 59,0 11200
6 24 56,2 8 000 49,8 8 300
6 31 69,9 10300 61,2 10 700
8 42 80,9 12 900 76,4 14 000
HTS 1 43 97,7 9100 80,6 9 100
3 33 88,0 7400 74,7 6 200
3 45 108,5 9 900 93,2 9 700
14
Таблиця 1.2 - Властивості волокна «модмор» [2]:
Високомодульне волокно* Високоміцне волокно**
(тип I) (тип II)
Значения міцність, модуль діа- міцність міцність модуль діаметр, міцність
107 Па Юнга, метр, при 107 Па Юнга, мкм на зсув
1010Па мкм зсуві 1010 Па 107 Па
107 Па
Середнє 172 42,6 7.8 6,22 280 26.3 8,1 8,26
Мінімальне 137 30,9 7.0 4,9 242 27,1 7.6 5,95
Максимальне 207 47,8 9,7 7,0 324 28.4 8.6 10,5
Коефіцієнт варіації, % 9,5 6,7 4.3 - 7.7 4,9 2,9 -
Таблиця 1.3 - Основні види вуглецевого волокна за умовами їх отримання [3]
Види волокон Температура, Вміст вуглецю,% мас
° C
Частково карбонізовані до 500 до 90
Вугільні (карбонізовані) 500-1500 91-99
Графітизовані вище 1500 вище 99
Міцність вуглецевих волокон з підвищенням температури
випробування, як і в інших вуглецевих матеріалів, збільшується. Однак
модулі Юнга і зсуву при нагріванні високомодульних високоміцних волокон
в інертному середовищі практично не змінюються. Міцність вуглецевих
волокон також залежить від наявності дефектів - пустот, тріщин - і значно
знижується зі збільшенням розмірів дефектів. Залежність міцності
вуглецевого волокна від вмісту в пеці досягається за рахунок наявності
фракції карбенів нерозчинних у хлорофорі. Крім того, міцність вуглецевих
15
волокон сильно залежить від наявності таких дефектів, як порожнечі,
тріщини. Міцність волокон значно знижується, якщо розміри дефектів
перевищують 0,05 мкм. При нагріванні вище 450˚С на повітрі вуглецеві
волокна окислюються, в відновлювальної та нейтральному середовищі
зберігають свої механічні властивості до 2200˚С[3].
Рис. 1.3 - Графік модуля Юнга PAN-волокон на основі вуглецевого волокна
Вимірювання теплового лінійного коефіцієнт α розширення
однонаправленого вуглецевого волокна варіюється в приблизному діапазоні
температур [3]:
16
Рис. 1.4 - Графіки міцності на розтяг і модуль Юнга для PAN основи і
мезофази кроку основи вуглецевих волокон в порівнянні з кінцевою
температурою термообробки
Перевагами високотемпературного виготовлення волокон є [3]:
Наявність багатьох видів і форм з широким діапазоном властивостей;
Високий модуль пружності;
Висока міцність, особливо PAN-волокна ;
Низька щільність, що дає хороший ряд специфічних властивостей;
Гарна термічна стабільність поведінки при експлуатації;
Висока теплопровідність, хороші показники по відношенню до втоми;
Низький коефіцієнт теплового розширення;
Відмінний опір повзучості;
Висока хімічна стійкість;
Низький питомий опір;
Немає серйозної проблеми інгаляції з ниткою діаметром до 3 мкм.
Введення елементів до складу вуглецевих волокон завдяки
використанні різних сполук з вуглецем і впливу їх на структуру призводить
до істотної зміни хімічної стійкості[2].
17
Сфера застосування вуглецевого волокна [4]:
1. Реконструкція будівель і споруд (посилення балок, ферм, колон, плит
перекриттів, покриттів,вузлів стикування несучих елементів)
2. Посилення (збільшення несучої здатності), експлуатованих будівель і
споруд.
3. Посилення елементів(збільшення несучої спроможності) при новому
будівництві.
4. Збільшення несучої спроможності залізничних мостів і шляхопроводів
(посилення опор, прогонових будов і т.п.)
5. Виготовлення конструктивних елементів каркасу будівель та споруд.
6. Виготовлення комбінованих несучих елементів каркасних будівель та
споруд.
7. Виготовлення комбінованих збірних конструкцій.
8. Ремонт і посилення труб.
Види робіт [8]:
1. Проектування систем посилення вуглецевим волокном.
2. Роботи з ремонту бетонів, посилення конструкцій, гідроізоляції, корозійної
захисту конструкцій.
Переваги використання вуглеволокна перед традиційними способами [4]:
1. Корозійна стійкість (волокно не схильне до корозії).
2. Відсутність обмежень по довжині.
3. Низький вага, як наслідок, відсутність додаткового навантаження на
конструкції.
4. Можливість посилення конструкцій складної геометрії;
5. Технологічність процесу в умовах обмеженого простору;
6. Збереження габаритних розмірів конструкцій, що підсилюються (товщина
шару 2 мм);
7. Дуже висока втомна міцність;
8. Відсутня необхідність використання зварювальних робіт, експлуатації
18
вантажопідіймальних механізмів;
9. Висока швидкість виконання робіт;
10. Вуглеволоконна система стійка до агресивної дії кислот;
11.Абсолютна водонепроникність;
Недоліки вуглецевого волокна:
1. Недостатня кількість заводів по випуску вуглеволоконної продукції.
2. Висока вартість на вуглеволоконні вироби.
1.2. Використання вуглецевого і кевларового волокна у будівництві
У цій частині розглянуто структури з вуглецевими волокнами, які вже
використовуються в будівництві. Також здійснюватиметься розгляд як
альтернативних рішень з подальшим застосуванням [2].
Ідея використання волокна для будівель, ймовірно, з'явилися з появою
перших вуглецевих волокон високої продуктивності.
Композитні матеріали або FRP (Fibre Reinforced Polymer), вироблені на
основі полімерних матеріалів і армуючого волокна, знаходять все більше
застосування в конструкціях цивільних споруд. Основними компонентами
композитних матеріалів є полімерні смоли (найчастіше, поліефірна,
епоксидна, вініл ефірна і фенольна) і армуючі їх волокна
(кевларові,вуглецеві, арамідні і скловолокна).
Композитні матеріали FRP поставляються на будівельний ринок у
вигляді ламінатних смуг, листів, пластин, рейок, тканин, м'яких ізоляційних
матеріалів, сіток, а також стержневої арматури. Волокна і арматура в
композитному матеріалі можуть бути розташовані як в одному, так і в двох
напрямках. При хаотичному розміщенні може бути отриманий
квазіізотропний матеріал.
Система композитних матеріалів з вуглецевих волокон призначена для
збільшення несучої здатності бетонних, цегляних, сталевих і дерев'яних
конструкцій. Основні складові системи - клей МВrace® 30, стрічки МВrace®
і ремонтний розчин МВrace® М500. Доповненням до системи МВrace® є
19
кутики МВrace CarboShear L® для посилення зон стиснення, а також
полотна з вуглецевих волокон МВrace® Wrap, використовувані скрізь, де
застосування вуглецевих стрічок ускладнене або неможливе (наприклад, при
посиленні великих цегляних поверхонь або елементів зі складною
геометрією).
Матеріал абсолютно водонепроникний, стійкий до корозії. Є
можливість попереднього напруження стрічок безпосередньо перед
наклеюванням їх на конструкцію, а також покриття їх розчинами і фарбами.
Рекомендовані області застосування ламінатних стрічок армування
(ламелей) [7] :
для компенсації прогинів на плитах перекриттів і стінах;
для посилення бетонних, кам'яних і сталевих
конструкцій; для зменшення прогину при постійній
і змінному навантаженні;
для підвищення втомної міцності елементів
конструкції.
Рис. 1.5 - Приклад розшифровки значень найменування по типу[60]:
МВrace® - система підсилення;
Lam- ламінатні стрічки (ламелі);
СF - вуглецеве волокно (матеріал стрічки);
165 - модуль пружності Гпа;
3000 – міцність на розрив МПа;
20 – ширина смуги;
1,2 – товщина пластини (товщина стрічки);
100m – довжина рулону, м.
20
Основні переваги стрічки: велика область застосування, універсальна в
застосуванні, у тому числі в кутових з'єднаннях, а так само на заокруглених
поверхнях, легкість. Система посилення не створює додаткового
навантаження на конструкцію, виняткова стійкість до корозії, тонкий шар,
навіть якщо стрічки наносяться в декілька шарів, мінімальні трудові і
тимчасові витрати на проведення робіт, можливість виконання ремонтних
робіт без припинення експлуатації будівель чи споруд,що підсилюються,
відсутність додаткових витрат при подальшій експлуатації.
Ламелі МВrace ® не мають резерву пластичної деформації.
Максимальна міцність на вигин зміцненого елемента досягається при
руйнуванні ламелей під час пластичної деформації сталі, але до руйнування
бетону. Для обмеження ширини тріщин і деформації необхідно, щоб при
нормальних умовах експлуатації не досягався початок пластичної деформації
арматури. Необхідно простежити за тим, щоб будь-які зсувні тріщини які
з'явилися, не приводили до зрушень на поверхні зміцненого елемента і
зміщення самої ламелі.
Практика підтвердила: у результаті посилення залізобетонних
конструкцій матеріалами з вуглецевих волокон з високим модулем пружності
знижуються напруження в арматурі, і зменшується ширина розкриття
тріщин.
Рис.1.6 - Вуглеволоконна ламінатна стрічка системи MBrace ®
21
Основні технічні характеристики ламінатних стрічок наведено в таблиці 1.4
[23].
Таблиця 1.4 - Технічні характеристики ламінатних стрічок МВrace® [23]:
Матеріал Міцність Модуль Товщина,мм Ширина,мм
на розрив, пружності,
Мпа ГПа
MBRACE®LAM 1,4 20
CF165/3000.20x1,2.100m 1,2 50
MBRACE®LAM CF165/3000.20x1,4.100m 1,4 50
MBRACE®LAM CF165/3000.50x1,2.100m 1,2 60
MBRACE®LAM CF165/3000.50x1,4.100m 1,4 60
MBRACE®LAM CF165/3000.60x1,2.100m 1,2 80
MBRACE®LAM CF165/3000.60x1,4.100m 1,3 80
MBRACE®LAM CF165/3000.80x1,2.100m > 3000 > 165 80
1,4 80
MBRACE®LAM CF165/3000.80x1,4.100m 1,2 90
MBRACE®LAM CF165/3000.90x1,2.100m 1,4 90
MBRACE®LAM CF165/3000.90x1,4.100m 1,2 100
MBRACE®LAM 1,4 100
CF165/3000.100x1,2.100m 1,2 120
MBRACE®LAM 1,4 120
CF165/3000.100x1,4.100m 1,2 150
MBRACE®LAM 1,4 150
CF165/3000.120x1,2.100m
MBRACE®LAM
CF165/3000.120x1,4.100m
MBRACE®LAM
CF165/3000.150x1,2.100m
MBRACE®LAM
CF165/3000.150x1,4.100m
MBRACE®LAM CF210/2800.50x1,4.100m 1,4 50
MBRACE®LAM CF210/2800.60x1,4.100m 1,4 60
MBRACE®LAM CF210/2800.80x1,4.100m 1,4 80
MBRACE®LAM CF210/2800.90x1,4.100m 1,4 90
MBRACE®LAM > 2800 >210 1,4 100
CF210/2800.100x1,4.100m 1,4 120
MBRACE®LAM
CF210/2800.120x1,4.100m
22
Завдяки своїм фізико-механічним характеристикам (таблиця 1.4) і
технічним перевагам композитна арматура є значущою альтернативою
арматурі з металу, що володіє поєднанням високої міцності і корозійної
стійкості.
Рекомендовані області застосування вуглеволоконних стержнів [23]:
Зменшення прогинів на плитах перекриттів і стінах;
Посилення бетонних і кам'яних і конструкцій;
Зменшення прогину при постійної і змінної навантаженні.
Переваги при застосуванні даних стержнів:
Швидка і легка установка;
Збільшення міцності конструкції без збільшення ваги;
Висока стійкість до втомних деформацій;
Відсутність корозії;
Водонепроникність;
Простота перевезення;
Немає потреби у важкому підйомному і настановному обладнанні.
Основні технічні характеристики композитних стержнів на основі
односпрямованих вуглецевих волокон наведені в таблиці 1.5.
Таблиця 1.5 - Порівняння фізико-механічних характеристик металевої
арматури і типового вуглеволоконного стержня [23]:
Найменування показників Вуглеволоконний Сталева арматура А-III
стержень
Модуль пружності при 160 200
розтязі, ГПа
Руйнівне напруження при 1,5 0,39
розтязі, ГПа
Щільність, т/м3 1,4 7,8
23
Композитна арматура застосовується в промисловому і цивільному
будівництві для зведення житлових, громадських та промислових будівель, в
малоповерховому і котеджному будівництві, для застосування в бетонних
конструкціях, для шаруватої кладки стін із гнучкими зв'язками, для ремонту
поверхонь залізобетонних і цегляних конструкцій, а також при роботах в
зимовий час, коли в розчин кладки вводяться прискорювачі твердіння що
викликають корозію сталевої арматури.
Таблиця 1.6-Технічні характеристики композитних стержнів на основі
односпрямованих вуглецевих волокон системи МВrace® діаметром від 3 -
9мм [23] :
Матеріал Міцність Модуль Критична Номінальний Довжина,
на розрив, пружності, деформація, діаметр,мм м
Мпа ГПа %
MBRACE®MBAR CF
2400 200 ˃ 1,5 від 3 до 9 до12
200/2400
Таблиця 1.7 - Порівняльні характеристики композитної базальтової арматури
системи МВrace® і звичайної металевої [23] .
Серія Несуча спроможність , Ширина тріщин , CRC , Відхилення F ,
№ мм мм
M U , кН / м
арматура арматура арматура
Базальтова Стальна Базальтова Стальна Базальтова Стальна
композитна арматура композитна арматура композитна арматура
арматура А500С арматура А500С арматура А500С
Я 19,40 15,30 0,45 ... 0,50 0,20 3,7 1,23
II 21,30 21,51 0,40 ... 0,45 0,16 3,9 0,92
III 22,80 26,59 0,35 ... 0,40 0,15 3,9 0,80
24
Технічні характеристики композитної арматури напряму залежать від
області застосування в будівництві при цьому також враховують специфіку
будівель та цілі її використання [23].
Рис. 1.7 - Вуглеволоконні арматурні стержні
Рис. 1.8 - Базальтові арматурні стержні
25
Рис. 1.9 - Композитні базальтопластикові арматурні стержні
Застосування полотен на основі односпрямованих вуглецевих волокон
системи MBrace ® Fibres СF [23].
Завдяки унікальній технології ткання волокна вся структура
знаходиться під натягом і розташована абсолютно паралельно.
Застосування вуглеволоконних полотен MBrace ® CF забезпечує [23] :
зменшення прогину плит перекриття і стін;
опір осьовому стиску і зменшення тріщиноутворення колон;
сейсмічну стійкість колон і стін;
збільшення допустимої осьового навантаження на колони;
Рис. 1.10 - Рулон вуглецевого полотна
26
Рис. 1.11 - Технологічний процес різки вуглецевого полотна
Вуглецеві тканини виготовляють із джгутів вуглецевих волокон шляхом
ткацтва. Товщина тканини (0,1-0,4 мм) залежить від кількості волокон в
джгутах, діаметра волокон і розміщення джгутів. Маса -0,15-0,5 кг/м2;
Тканини випускають різної ширини, як правило від 100мм до 500мм;
Вуглецеві тканини застосовують для створення композитних матеріалів
шляхом проклеювання тканини полімерною смолою;
Міцність тканини при розтягуванні-2500-4500 МПа;
Модуль пружності-250 ГПа;
Відноситься до групи важкогорючих будівельних матеріалів;
Характеристики та переваги композитних полотен системи SikaWrap [23] :
Універсальний матеріал для армування ділянок, що перебувають у
зонах дії згинаючих і зсувних зусиль.
Стійкість до ударних і вибуховим навантаженням.
27
Можливість посилення елементів з різною геометрією поверхні (балки,
колони, стовпи, димоходи, стіни).
Стійкість до впливу хімічних речовин і атмосферних чинників
(відсутність корозії).
Доступні різні типи тканини (з вуглецевих волокон, скловолокна,
арамідних і гібридних волокон).
Можливість вибору оптимального (ефективність конструкції і витрат)
вирішення конкретного завдання завдяки великому вибору тканин
різної ширини і з різними характеристиками.
Напрямок волокон тканини за бажанням замовника.
Основні властивості полотен на основі вуглеволокна наведені в таблиці 1.8.
Таблиця 1.8 - Порівняльні характеристики полотен SikaWrap ®
Тип полотен Міцність, Жорсткість, Макс. Товщина, Щільність,
МПа ГПа розтягнення,% мм г/м2
Полотна з
вуглецевих
волокон
SikaWrap-200C 3900 230 1,5 0,11 200
SikaWrap Hex- 4100 230 1,7 0,12 220
230C
SikaWrap-300C 3900 230 1,5 300
SikaWrap-201 C 4900 230 2,1 0,11 200
28
SikaWrap-231 C 4900 230 2,1 0,13 230
SikaWrap-301 C 4900 230 2,1 0,17 300
SikaWrap-103C 3900 230 1,5 0,34 610
SikaWrap-160C 3800 230 1,5 0,045+ 160
0/90 (з 0,045
двостороннім
напрямком
волокон)
SikaWrap-200C 3900 230 1,5 0,11 200
NW
SikaWrap-300C 3900 230 1,5 0,17 300
NW
SikaWrap-300C 2600 640 0,4 0,14 300
HiMod NW
Застосування кевларових сіток Ruredil X Mesh [24]:
Ruredil X Mesh Gold - це нова запатентована система посилення FRCM
(армованої цементної матриці). Дана система складається з сітки Ruredil X
Mesh Gold, що складається з волокон PBO (поліпарафенілен
бензобісоксазолі) і розчину, що клеїть - Ruredil X Mesh M750 на основі
цементу (неорганічна матриця), призначеного для закріплення сітки на
бетонній основі. Висока механічна міцність дозволяє використовувати цей
композитний матеріал нарівні з системами посилення FRP-вуглеволокно на
епоксидному клеї (органічна матриця).
29
В системі Ruredil X Mesh Gold використовується сітка з кевлару, а в
якості клею розчин на основі портландцементу з пуццоланової та іншими
спеціальними добавками, які є хімічно, фізично і механічно сумісними з
кам'яної і цегляної кладкою.
Система Ruredil X Mesh Gold застосовується для підсилення
залізобетонних і попередньо напружених залізобетонних конструкцій:
• посилення при вигині;
• збільшення опору зрушенню;
• збільшення опору крученню;
• збільшення опору втомі при вигині елемента;
• збільшення опору спільної дії стискаючого і згинального напружень в
колонах і балках;
• охоплює посилення відцентрово стиснутих колон у випадку малих
ексцентриситетів;
Система Ruredil X Mesh Gold застосовується для виконання робіт у
сейсмічних зонах:
• збільшення опору зрушуючим напруженням у колонах і балках;
• збільшення пружності контактних майданчиків балок і колон;
• збільшення опору розтягуючим напруженням у вузлах колона-балка.
Рис. 1.12 - Високотехнологічна кевларова сітка Ruredil X Mesh Gold
30
Система підсилення Ruredil X Mesh C10/М25 має наступні переваги
перед системами FRP, де застосовується в якості клею епоксидна смола і
поліестер[37]:
•Вогнестійкість, відповідає вогнестійкості кам'яної кладки:
Системи FRP з епоксидним клеєм повністю втрачають свої механічні
властивості протягом години при температурі +80 ° С.
• Легке застосування навіть на грубих або нерівних поверхнях: Шар
неорганічного розчину згладжує нерівності на поверхні, немає необхідності в
попередньому вирівнюванні поверхні, як у випадку застосування FRP на
епоксидній смолі та поліестері.
• Легкість при нанесенні:
Вже готовий матеріал, у вигляді сухої суміші, змішується з водою і легко
наноситься на поверхню конструкції як звичайний цементний розчин шаром
від 3 до 10мм, сітка з кевлару просто топиться в розчині.
• Легкоукладуваність
Легкоукладуваність розчину суттєво не відрізняється при температурі
від +5 до +50 ° С. Час твердіння ж смол (епоксид, поліестер і ін.) істотно
залежить від температури навколишнього середовища. Терміни схоплювання
і твердіння приготовленої епоксидної смоли при температурі від 10 до 25 ° С
сильно залежать від зміни температури навіть у цих межах, тим самим
створюючи незручності і додаткові складності при виконанні робіт.
• Зберігається паропроникність цегляної і кам'яної кладки:
Системи FRP з епоксидним клеєм в місцях виконання посилення
роблять кладку паронепроникною.
• Інструменти, що використовуються при нанесенні, легко очистити за
допомогою води:
При застосуванні системи FRP з епоксидною смолою використовуються
спеціальні розчинники, які псують інструменти, що призводить до
додаткових трудовитрат та подорожчання. Більшість інструментів не
виходить використовувати більше одного разу.
31
Таблиця 1.9-Характеристики кевларової сітки системи Ruredil X Mesh [24]
Вага кевлару в сітці (г/м2) 168
Товщина для обчислення вуглецевої секції в 0 ° або 90 ° (мм)
0,047
Розривне навантаження в поздовжньому (поперечному) напрямку
>160
(кг / см) *
Установка елементів зовнішнього армування проводиться двома
основними способами:
- Шляхом приклеювання до поверхні;
- Шляхом вклейки на монтажний клей в попередньо підготовлені пропили.
Двонапрямлена склейка полотна на нижній поверхні стрічки
використовується там, де основні розтягуючі зусилля можуть привести до
тріщин вздовж осі елемента. Таким чином,при влаштування полотен на
елементі в зоні зсуву сильно збільшує його основні параметри жорсткості.
Основні переваги цього підсилення для дерев'яних конструкцій в
порівнянні з традиційними методами полягають в [10]:
швидкій і простій в установці;
можна зробити невидимим,за рахунок використання різнобічних
технологій влаштування.
Рис.1.13 - Стіна з вуглецевою армуючою сіткою
32
Вуглецеве волокно використовується в якості армуючих сіток
залізобетонних збірних елементів, витіснивши звичайні громіздкі металеві
сітки. Сітка з вуглецевого волокна інтегрована в якості армуючого елементу
в плиту двотаврового перерізу, попередньо замінивши звичайну сталеву
каркасну сітку (рис. 1.14) [14].
Рис. 1.14 - T-подібна плита з вуглеволоконною сіткою
Рис. 1.15 - Сітка з вуглецевого волокна
33
Таблиця 1.10 -Характеристики вуглецевої сітки системи SIGRATEX Grid 125
[26]:
Тип фібри Високоміцна на
розтягнення, вуглецева
сітка
Крок сітки 0°(50мм)
90° (50 мм)
Щільність фібри 1.8 гр/см3
Міцність на розтягування фібри 3.800 МПа
Модуль пружності фібри 230 ГПа
Максимальне подовження фібри 1.6%
Щільність сітки без урахування матеріалу 140, гр/м2
просочення
Щільність сітки з урахуванням матеріалу 171, гр/м2
просочення
Товщина сітки 1-2 мм
Розрахункова товщина сітки (1) в одному приблизно 0,039 мм
напрямку
Розрахункова міцність на розтяг сітки (2) не менше 3.500 МПа
вздовж волокон в одному напрямку
Міцність на розтяг в поздовжньому і 1,5%
поперечному напрямку в бетоні
Довжина рулону 100 м
Ширина рулону 1250 мм
Сітка з вуглецевого волокна для ремонту і підсилення в будівництві.
Рекомендується для:
• Мостових конструкцій;
• Колон і димових труб;
34
• силосів і резервуарів;
• Трубопроводів та тунелів;
• Історичних будівель;
• Армування шарів ремонтних матеріалів лінії Mapegrout для запобігання
усадки.
Переваги використання вуглецевих армуючих сіток:
• Мала вага;
• Довговічність;• Зручність розкрою в якості арматури при
локальному;ремонті матеріалами з РД (наприклад, лінія матеріалів
Mapegrout);
• Високий показник міцності на одиницю власної ваги;
• Паропроникність у разі використання паропроникних клейових складів і у
випадках використання всередині бетону / розчину.
Головні аспекти для використання вуглецевого волокна в збірному
залізобетоні [6]:
1) Запобігання корозії: вуглецеве волокно не окислюється, не призводить до
корозії, не розшаровується , як це може статися зі сталевими елементами.
Отже, можна зменшити кількість бетону-товщини захисного шару.
2) Вага: як зазначалося раніше, можливість зменшити кількість бетону може
привести до значного зниження ваги: до 50%. Для архітекторів та інженерів,
зниження ваги сприяє економії коштів, починаючи з основ і створення
надбудови і розширення.
В залежності від обраного типу армування елементу підбирається вид і
марка сітки, а також засоби, за рахунок яких буде відбуватися влаштування
сітки на основу - адгезійні системи MapeWrap або, наприклад, Triblock
Finish(паропроникна епоксидна система), Planitop HDM (цементно-латексна
система), чи Planitop (полімер-цементна система ).
35
Таблиця 1.11 - Характеристики вуглецевої сітки системи SIGRATEX
Grid 300 [26]:
Тип фібри Високоміцна на
розтягнення, вуглецева
сітка
Крок сітки 0° (32,6 мм)
90° (32,6 мм)
Щільність фібри 1.8 гр/см3
Міцність на розтягування фібри 3.800 МПа
Модуль пружності фібри 210 ГПа
Максимальне подовження фібри 1.6%
Середня щільність сітки з врахуванням 270 гр/м2
матеріалу просочення
Середня щільність сітки без урахування 234 гр/м2
матеріалу просочення
Товщина сітки 1-2 мм
Розрахункова товщина сітки (1) в одному приблизно 0,065/0,065 мм
напрямку
Розрахункова міцність на розтяг сітки (2) не менее 3.500 МПа
вздовж волокон в одному напрямку
Міцність на розтяг в поздовжньому і зазвичай не менше ніж
поперечному напрямку в бетоні 105/135 кН/м
Довжина рулону 100 м.
Ширина рулону 1250 мм
Примітки:
- Розрахункова товщина сітки визначається як рівномірно розподілена загальна
товщина волокон на одиницю ширини сітки і розраховується шляхом ділення
ваги фібри на її щільність.
- Розрахункова міцність сітки на розтяг (МПа) отримана за результатами
36
фактичних випробувань частин, вирізаних безпосередньо із сітки, в лабораторії
компанії виробника по DIN 65382.
- На кожну партію сітки видається паспорт якості з результатами фактичних
випробувань продукту.
- Проектні міцність на розтягування і розтягуючі зусилля повинні коректуватися
з урахуванням понижуючих коефіцієнтів, що враховують умови експлуатації,
навантаження та інше.
Сітка з вуглецевого волокна коштує більше, ніж в два рази більше, ніж
звичайна сталева арматура. Але це, як правило, більш ніж компенсується
скороченням в бетоні хімічної обробки, яка б захищала арматуру від
ржавіння, а також зниження ваги конструкцій , навантаження від яких
сприймає фундамент будівлі в цілому.
Рис.1.16 - Графік залежності сили розтягу та модуля пружності від виду
композитних матеріалів [3]:
Умовні позначення [3]:
• Вуглецеві волокна, *скловолокна високої щільності, □ арамідні волокна,
37
▼ керамічні і скляні волокна, ♦ металеві волокна, * - графітові волокна, ˅-
органічні полімерні волокна.
Як видно із графіка залежності параметрів модулі пружності та
значення сили розтягу варіюються на всіх ділянках. Слід відмітити про
високі показники параметрів вуглецевих волокон,які були представлені в
результаті випробувань. Із графіка видно хороші показники вуглецевого
волокна на міцність при розриві та модуль Юнга.
В залежності від поставлених цілей, можна обрати матеріал по його
технічних характеристиках, опираючись на діаграми при проведених
порівняннях параметрів матеріалів.
*Примітка: Дані та характеристики композитних матеріалів можуть
змінюватися та модифікуватися внаслідок новітніх ефективних способів
їхнього отримання [3].
1.3. Застосування вуглецевого волокна при виробництві будівельних
конструкцій
Вагомий вклад в розробку композитних матеріалів та елементів було
внесено інженерно-будівельними та експериментально-дослідницькими
компаніями США та країнами Західної Європи. На протязі багатьох років
роботи , досліджень та вирішень задач у пошуку альтернативних варіантів
заміни будівельних конструкцій було розроблене рішення отримати нові,
сучасні конструкції. Такі конструкції повинні були б відповідати всім
вимогам міцності, стійкості, безпеки, надійності, вогнетривкості. В поле зору
науковців та дослідників попали вуглецеві волокна, які на їх думку, володіли
всіма описаними вище параметрами та характеристиками. Випуск вже
готових конструкцій ( балок, двотаврових балок, кутиків, швелерів, таврів,
ферм, арочних ферм, полігональних ферм, стропильних ферм) дав
несподівані можливості альтернативної заміни залізобетонних конструкцій.
Але трудоємність робіт при виготовленні і висока вартість конструкцій не
38
дали особливого успіху у масовому виробництві будівельних конструкцій із
композитних матеріалів. В той же час невеликий попит на продукцію
породжувався і обумовлювався необхідністю використання легких і в той же
час надійних конструкцій в області реконструкції, при новому будівництві і
навіть в тих випадках, коли застосування масивних конструкцій не давало
особливого результату чи було не доцільним. Унікальні конструкції із
високотехнологічних композитних матеріалів давали змогу швидкого
монтажу і надійності при експлуатації. Їх застосування носило
вузькопрофільний характер застосування, лише у випадках крайньої
необхідності, і нажаль, не отримало широкого застосування в будівельній
галузі за рахунок високої вартості волокон і затрат часу на виготовлення
елементів.
Рис. 1.17 - Ферма із вуглецевого волокна із стержнями прямокутного
перерізу
39
Рис.1.18 -Модель ферми із вуглецевого волокна із стержнями круглого
перерізу
Оптимальні способи моделювання і розрахунку дають змогу створити
нові унікальні геометричні форми і розміри елементів, які використовуються
в будівництві. При проектуванні елементів особлива увага приділяється до
ваги конструкцій, тому що на сьогоднішній день легкі конструкції
користуються неабияким попитом в той же час при їх високій несучій
спроможності. Компаніями-виробниками також ведуться розробки каркасів
із композитних високо модульних матеріалів, як альтернативної заміни
сталевим.
Приклади готових будівельних конструкцій із вуглецевого волокна
наведені на рисунках .
Рис. 1.19 - Арочна ферма із вуглецевого волокна
40
Рис. 1.20 - Балка двотаврового перерізу із вуглецевого волокна
Рис.1.21 - Швелери із вуглецевого волокна
41
1.4. Висновки
1. Здійснено огляд процесу виробництва і областей застосування
вуглецевих волокон.
2. Виконано аналіз структур вуглецевих волокон, їх технічних
характеристик.
3. Розглянуто вплив залежності температур на якість і параметри
вуглецевих волокон.
4. Наведено порівняльні характеристики параметрів вуглепластиків, їх
специфіку та особливості у використанні.
5. Приведено розгляд матеріалів на основі вуглецевих волокон, та
здійснено порівняння технічних характеристик кожного виду композитної
продукції.
6. Описано переваги застосування композитних матеріалів в порівнянні із
застосуванням традиційних матеріалів для підсилення каркасних
конструкцій та окремих елементів.
7. Коротко розглянуто особливості проектування елементів будівель із
використанням матеріалів на основі кевларових та вуглецевих волокон.
8. Приведені конкретні рекомендації по використанні композитних
матеріалів.
9. Здійснено огляд застосування готових будівельних конструкцій із
вуглецевого волокна.
42
РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДЖЕННЯ ДОПОМІЖНИХ КОМПОНЕНТІВ ТА СХЕМ
ПІДСИЛЕННЯ НЕСУЧИХ КОНСТРУКЦІЙ БУДИНКІВ
2.1. Компоненти підсилення і їх фізико-механічні властивості
Епоксидна смола середньої в'язкості для просочення «систем сухого
нанесення» марки Mapewrap.
Область застосування. Mapewrap 31 - желеподібний епоксидний склад,
не містить розчинників. Розроблено дослідним центром компанії MAPEI для
просочення покриттів Mapewrap при укладанні «сухим» способом. Mapewrap
31 утворюється при змішуванні компонентів (А-епоксидна основа, В-
затверджувач). Після змішування компонентів складу Mapewrap 31 необхідно
використати протягом 40 хв. при температурі 23 ° С. Після затвердіння
Mapewrap 31 набуває чудових діелектричних характеристик і механічної
міцності.
Витрати складу визначаються типом (звичайного, перехресного,
перехресно-діагонального плетіння) і шириною покриття [26]:
Таблиця 2.1- Витрати епоксидної смоли середньої в'язкості марки Mapewrap
31в залежності від розміру покриття
MAPEWRAP C (вуглеволоконне покриття)
Тип покриття Витрати складу (г/м2) Ширина (см) Витрати складу (г/м2)
UNI-AX 300 1000-1100 10 20 40 100-110
200-220
400-440
UNI-AX 600 1500-1550 10 20 40 150-155
300-310
600-620
BI-AX 230 1000-1100 20 40 200-220 400-440
BI-AX 360 1250-1400 20 40 250-280 500-560
43
QUADRI-AX 380 2000-2100 30 48.5 600-700 970-1020
QUADRI-AX 760 3500-3700 30 48.5 1050-1150 1700-1800
Таблиця 2.2 - Фізико-механічні властивості суміші
ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ (типові значення)
Ідентифікація продукту
Компонент А Компонент В
Консистенція: Паста Рідина
Колір: Жовтий Жовтуватий
Питома щільність (г/см3): 1,05 1,12
В'язкість по Брукфільду (мПа * с): 1700 320
(Вісь 3 - 5 об.) (Вісь 2 - 5 об.)
Зберігання: 24 місяці в оригінальній закритій упаковці при
температурі від +10 ° С до +30 ° С
Клас небезпеки для здоров'я Викликає Викликає корозійну
відповідно до ЕС 99/45: подразнюючу дію дію
Перед застосуванням прочитати пункт «Інструкція з
безпеки при приготуванні і застосуванні», інформацію на
упаковці і Паспорті безпеки продукту.
ПРИКЛАДНІ ДАНІ
Співвідношення компонентів Частина А: частина В = 4:1
Консистенція суміші: желеподібна паста
Питома щільність суміші (г/см3): 1,06
В'язкість по Брукфільду (мПа * с): 7000 (Вісь 3 - 5 об.)
Час використання суміші при +10 60 хв 40 хв 20 хв
° С при +23 ° С при +30 ° С
Час затвердіння суміші при +10 ° 90 хв 50 хв 30 хв
С при +23 ° С при +30 ° С
44
Температура нанесення: від +5°С до +30°С
Час повного затвердіння: 7 днів
Адгезія до бетону (Н/мм2): > 3 (руйнування бетону після закінчення 7 діб. При
температурі +23 °)
Міцність на розтягування (ASTM 30
D 638) (Н/мм2):
Відносне подовження при 1,2
розтягуванні (ASTM D 638)
(Н/мм2):
Міцність на стиск 80
(ASTM С 579) (Н/мм2):
Міцність на вигин 70
(ISO 178) (Н/мм2):
Модуль пружності при стисканні 3000
(ASTM C 579) (Н/мм2):
Модуль пружності при вигині 3800
(ISO 178) (Н/мм2):
Надтекуча епоксидна смола для просочення «систем вологого
нанесення» марки MAPEWRAP 21.
Область застосування. Mapewrap 21 застосовується для просочення
покриттів, використовуваних для посилення і відновлення бетонних і
залізобетонних конструкцій.
Технічні характеристики. Mapewrap 21 - рідкий епоксидний склад, не
містить розчинників. Розроблено дослідним центром компанії MAPEI для
просочення покриттів Mapewrap перед укладанням. Mapewrap 21
приготовлюється при змішуванні компонентів (А-епоксидна основа, В-
затверджувач). Після змішування компонентів складу Mapewrap 21 необхідно
використати протягом 40 хв. при температурі +23 ° С.
45
Витрати складу визначаються типом (звичайного, перехресного,
перехресно-діагонального плетіння) і шириною покриття [26]:
Таблиця 2.3 - Витрати надтекучої епоксидної смоли Mapewrap 21 в
залежності від розміру покриття
MAPEWRAP C (вуглеволокнисте покриття)
Тип покриття Витрати складу (г/м2) Ширина (см) Витрати складу (г/м2)
UNI-AX 300 1200-1300 10 20 40 120-130
240-260
480-520
UNI-AX 600 1800-1950 10 20 40 180-195
360-390
720-780
BI-AX 230 1200-1300 20 40 240-260 480-520
BI-AX 360 1500-1650 20 40 300-330 600-660
QUADRI-AX 380 1800-2000 30 48.5 540-600 870-970
QUADRI-AX 760 3100-3500 30 48.5 950-1050 1530-1700
Таблиця 2.4 - Фізико-механічні властивості надтекучої епоксидної смоли для
просочення «систем вологого нанесення» марки MAPEWRAP 21.
ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ (типові значення)
Ідентифікація продукту
Компонент А Компонент В
Консистенція: Рідина Рідина
Цвет: Жовтуватий Жовтуватий
Питома щільність (г/см3): 1,12 1
В'язкість по Брукфільду (мПа 380 50
* с): (Вісь 1 - 5 об.) (Вісь 1 - 50 об.)
Зберігання: 24 місяці в оригінальній закритій упаковці при температурі
від +10 ° С до +30 ° С
46
Клас небезпеки для здоров'я Викликає дратівливу Викликає корозійну
відповідно до ЄС 99/45: дію дію
Перед застосуванням прочитайте пункт «Інструкція з безпеки
при приготуванні і застосуванні», інформацію на упаковці і
Паспорті безпеки продукту.
Код: 3907 30 00
ПРИКЛАДНІ ДАНІ
Співвідношення компонентів: Частина А : частина В = 4:1
Консистенція суміші: Рідина
Питома щільність суміші 1,1
(г/см3):
В'язкість по Брукфільду (мПа 300 (Вісь 1 - 10 об.)
* с):
Час використання суміші при 60 хв 40 хв 20 хв
+10 ° С при +23 ° С при +30 °
С
Час затвердіння суміші при 90 хв 50 хв 30 хв
+10 ° С при +23 ° С при +30 °
С
Температура нанесення: від +10°С до +30°С
Адгезія до бетону (Н/мм2): > 3 (руйнування бетону після закінчення 7 діб. При
температурі +23 °)
Міцність на розтягування 30
(ASTM D 638) (Н/мм2):
Відносне подовження при 1,2
розтягуванні (ASTM D 638)
(Н/мм2):
Міцність на стиск (ASTM С 65
579) (Н/мм2):
Міцність на вигин (ISO 178) 55
(Н/мм2):
Модуль пружності при 2000
стисканні (ASTM C 579)
(Н/мм2):
Модуль пружності при вигині 2500
(ISO 178) (Н/мм2):
47
Епоксидний склад ґрунтовки для застосування з матеріалами Mapewrap
1. Область застосування.
Mapewrap Primer 1 застосовується для обробки бетонних і
залізобетонних конструкцій перед укладанням вуглеволоконного покриття
Mapewrap.
Технічні характеристики. Mapewrap Primer 1 - рідкий
двокомпонентний склад, на основі епоксидних смол, що не містить
розчинників, розроблений дослідницьким центром компанії MAPEI [26].
Після змішування компонентів Mapewrap Primer 1 набуває характеристик
в'язкої рідини, яка легко наноситься навіть на вертикальні поверхні і
особливо підходить для зміцнення і ґрунтовки основ.
Витрати: 250-300 г/м2.
Таблиця 2.5 - Фізико-механічні властивості епоксидного склад ґрунтовки
MAPEWRAP PRIMER 1
ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ (типові значення)
Ідентифікація продукту
Компонент А Компонент В
Консистенція Рідина Рідина
Колір: Жовтуватий Жовтуватий
Питома щільність 1,12 1
(г/см3):
В'язкість по 350 50
Брукфільду (Мпа * (вал 1 - 5 об) (вал 1 - 5 об)
с):
Зберігання: 24 місяці в оригінальній упаковці при температурі від +10 ° до +30 °
С
Клас небезпеки по ЕЕС 99/45: Подразнюючу корозійну дію
Перед використанням прочитати параграф «Інструкція з
безпеки при приготуванні і застосуванні», інформацію на
упаковці і паспорті безпеки даного матеріалу.
Код: 3907 30 00
48
ПРИКЛАДНІ ДАНІ
Співвідношення компонентів: Частина А : частина В = 3:1
Консистенція суміші: Рідина
Колір суміші: Жовтуватий
Питома щільність суміші 1,1
(г/см3):
В'язкість по Брукфільду (мПа * 300 (вал 1- 10 об)
с):
Час використання суміші: при 120 хв 90 хв 60 хв
+10 ° С при +23 ° С при +30 ° С
Час висихання суміші: при +10 5-6 год 3-4 год 2-3 год
° С при +23 ° С при +30 ° С
Температура нанесення суміші: Від +10 ° С до +30 ° С
Повне висихання: 7 днів
Адгезія до бетону (Н/мм2): > 3 (точка руйнування бетону після закінчення 7 діб. При
температурі +23)
Mbrace Adesivo Saturant - Клей на епоксидній основі для полотен FRP
(Fibers Reinforced Polymers) системи Mbracе.
MBRACE ADESIVO SATURANT - це високоміцний 2-х компонентний
клей на епоксидній основі без розчинників, розроблений спеціально для
системи посилення і відновлення несучої здатності будівельних конструкцій
Mbrace.
Області застосування. MBRACE ADESIVO SATURANT
використовується при конструктивному монтажі полотен на основі
вуглецевих, скляних, базальтових і арамідних волокон на бетонній, сталевий
або дерев'яній поверхнях. Переваги:
- низька в'язкість і простота в нанесенні.;
- висока міцність.;
- не містить розчинників.
49
Технічні дані [26]:
Таблиця 2.6 - Технічні характеристики клею на епоксидній основі для
полотен FRP:
Хімічна сутність продукту Епоксидна смола
MBRACE ADESIVO SATURANT комп. A Епоксидний затверджувач
MBRACE ADESIVO SATURANT комп. B
Колір голубий
Щільність після змішування 1.02 ± 0.05 кг/л
В'язкість 1500 – 2500 мПа.с
Міцність на стиск (20 ° C) TS EN 196 (7 >60 Н/мм2
днів)
Міцність на вигин (20 ° C) TS EN 196 (7 >50 Н/мм2
днів)
Адгезійна міцність до бетону (7 днів) >3.0 Н/мм2
Температура застосування +5°C - +30°C
Час переробки (20 ° C) 30 хв
Повний набір заданих параметрів при 20 ° 7 днів
C
Клей-пропитка для вуглецевих полотен системи EPOMAX-PL
EPOMAX-PL - це 2-х компонентний епоксидний клей-паста. Після
полімеризації він забезпечує високе зчеплення з основою, високу твердість,
високу міцність на стиск та на згин.
EPOMAX-PL застосовується для приклеювання вуглецевих пластин
(MEGAPLATE), застосовуваних для структурного посилення бетонних
конструкцій.
Технічні характеристики [23]
- основа - 2-компонентна епоксидна смола;
- колір компонента A: білий;
- колір компонента B: чорний;
- колір суміші A + B: світло-сірий;
- консистенція: паста;
- щільність компонента А: 1,65 кг / л;
- щільність компонента B: 1,72 кг / л;
50
- щільність (А + B): 1,71 кг / л;
- співвідношення компонентів (A: B): 100: 20 по вазі;
- придатність після приготування: близько 45 хв. при +20 ° С;
- мінімальна температура затвердіння: +8 ° С;
- температура теплової деформації: +51 ° С;
- час набору кінцевої міцності: через 7 днів при +20 ° С;
- міцність на розрив: 20,6 МПа (DIN EN 638);
- міцність на стиск: 70 МПа (DIN EN 695);
- міцність на вигин: 41 МПа (DIN EN 790);
- модуль пружності на вигин (DIN 790): 6.400 МПа;
- сила зчеплення: більше 4 Н/мм2 (межа міцності бетону);
2.2. Підготовка композитних компонентів та обладнання для
влаштування систем підсилення
Рекомендації по використанню епоксидної смоли середньої в'язкості
для просочення «систем сухого нанесення» марки MapeWrap 21 [26].
Не рекомендується використовувати склад Mapewrap 31 при його
затвердінні.
Склад Mapewrap 31 наносити на ще свіжу шпаклівку Mapewrap 11 або
Mapewrap12.
Вказівки до використання та підготовка Mapewrap 31.
Змішати між собою компоненти складу в співвідношенні 4 частини
компонента А на 1 частину компонента В і за допомогою дриля, оснащеної
насадкою-мішалкою перемішувати (на малій швидкості) до отримання
однорідної маси. Щоб уникнути помилок у дозуванні не слід
використовувати компоненти частково.
Нанесення Mapewrap 31 і укладання покриття Mapewrap.
За допомогою кисті або щетинистого валика наносять Mapewrap 31
рівномірним шаром на не висохлу шпаклівку Mapewrap 11 або Mapewrap 12.
Після чого укладають покриття, уникаючи утворення складок.
51
Потім розгладжують покриття руками в захисних непромокальних
рукавичках, а потім наносять пензлем другий шар Mapewrap 31 і закатують
покриття зверху роликом з жорсткої гуми, так щоб волокна покриття
повністю занурилися в шар шпаклівки.
Вимоги до нанесення складу.
Дотримання особливих заходів обережності не потрібно при температурі
навколишнього середовища від +5 ° С до +30 ° С. У спекотну погоду не
піддавати матеріал впливу прямих сонячних променів, нанесення продукту
потрібно здійснювати в прохолодний час доби. При проведенні робіт у
зимовий період, якщо потрібно застосування матеріалу зовні приміщень при
температурі нижче +5 ° С, перед ремонтом або армуванням поверхні
покриттям Mapewrap, рекомендується прогріти підставку протягом 24 годин,
а також забезпечити захист від замерзання. Теплоізоляцію необхідно
підтримувати, щонайменше, протягом наступних 24 годин. Перед
використанням зберігати продукт в теплому і сухому місці.
Очищення інструментів.
Зважаючи на високі адгезивні властивості Mapewrap 31 (також і до
металу) рекомендується промивати інструменти розчинниками (етиловий
спирт, толуол, і т.п.) до затвердіння продукту.
Рекомендації по використанню надтекучої епоксидної смоли для просочення
«систем вологого нанесення» марки MAPEWRAP 21.
• Не рекомендується використовувати склад Mapewrap 21 при його
затвердінні.
• Просочене складом Mapewrap 21 покриття укладати на ще свіжу шпаклівку
Mapewrap 11 або Mapewrap 12.
Інструкція при застосуванні та підготовка Mapewrap 21.
Змішати між собою компоненти складу в співвідношенні 4 частини
компонента А на 1 частину компонента В і за допомогою дриля, оснащеного
насадкою-мішалкою перемішати (на малій швидкості) до отримання
52
однорідної маси. Щоб уникнути помилок у дозуванні не слід
використовувати компоненти частково.
Просочення покриття складом Mapewrap 21
Просочення покриття здійснюється вручну або за допомогою
спеціальних пристосувань.
Ручне просочення[60].
Опустити покриття, попередньо розрізане ножицями на шматки
потрібних розмірів, в пластикову ємність, заповнену на 1/3 об'єму складом
Mapewrap 21, на кілька хвилин. Вийняти покриття з ємності, дати час стекти
складникам, після чого руками в рукавичках прибрати надлишки складу, не
менучи самого покриття, щоб уникнути пошкодження волокон.
У просочувальній машині.
Замість ручного просочення можна використовувати просочувальні
машини - найпростіше пристосування, оснащене ємністю і роликами, яка
забезпечує краще просочення і видалення надлишків складу з покриття.
Рекомендується використовувати зазначений спосіб просочення в тих
випадках, коли мова йде про обробку конструкцій великої площі.
Укладання покриття MAPEWRAP.
Нанести покриття, просочене Mapewrap 21 на свіжий шар шпаклівки
Mapewrap 11 або Mapewrap 12, переконатися, що на поверхні не утворилося
складок. Після чого розгладити покриття руками в захисних рукавичках і
нанести наступний шар Mapewrap 21 пензлем або валиком. Розгладити
покриття жорстким гумовим або металевим валиком (Валик для Mapewrap)
для забезпечення хорошого зчеплення покриття з клейовим складом.
Дотримання заходів обережності перед застосуванням матеріалу.
Дотримання особливих заходів обережності не потрібно при температурі
навколишнього середовища від +10 ° С до +30 ° С. У спекотну погоду не слід
піддавати матеріал впливу прямих сонячних променів, нанесення продукту
потрібно здійснювати в прохолодний час доби. При проведенні робіт у
зимовий період, якщо потрібно застосування матеріалу зовні приміщень при
53
температурі нижче +10 °, перед ремонтом або армуванням поверхні
покриттям Mapewrap, рекомендується прогріти підставу протягом 24 годин, а
також забезпечити його теплоізоляцію щоб уникнути замерзання.
Інструкція з безпеки [26].
При приготуванні і застосуванні слід бути обережним з поводженням
компонентів. Компонент А, що входить до складу Mapewrap 11 і Mapewrap
12, подразнює очі і шкіру при прямому контакті. Компонент В містить дуже
їдкі і шкідливі елементи і надає шкоду при вдиханні й проковтуванні. Після
тривалого контакту зі шкірою можуть виникнути алергічні реакції.
При роботі із складовими компонентами треба використовувати захисні
рукавички і уникати будь-якого контакту зі шкірою. При попаданні на шкіру
промити великою кількістю води з милом. При виникненні алергічних
реакцій негайно звернутися до лікаря. При попаданні в очі промити великою
кількістю проточної води і звернутися до лікаря. Роботи слід проводити в
добре провітрюваних приміщеннях, уникаючи вдихання випарів, особливо
при змішуванні компонентів.
Очищення інструментів.
Зважаючи на високі адгезивні властивості Mapewrap 21 (також і до
металу) рекомендується промивати інструменти розчинниками (етиловий
спирт, толуол, і т.п.) до затвердіння продукту.
Рекомендації по використанню епоксидного складу ґрунтовки MAPEWRAP
PRIMER 1[26].
• Не рекомендується використовувати ґрунтовки Mapewrap Primer 1 для
обробки температурно-усадочних швів між старими і новими бетонними
конструкціями.
• Не рекомендується використовувати ґрунтовки Mapewrap Primer 1 для
обробки вологих поверхонь.
• Не рекомендується використовувати ґрунтовки Mapewrap Primer 1 для
обробки забруднених конструкцій і конструкцій, що кришаться.
Вказівки до використання.
54
Поверхня, що обробляється складом ґрунтовки Mapewrap Primer 1
повинна бути чистою, сухою і міцною. Не пошкоджені конструкції слід
очистити за допомогою піскоструминного апарату від масла, слідів фарби,
лаку і цементного молока.
Перед нанесенням Mapewrap Primer 1, усі гострі кути (колони і балки),
приховувані Mapewrap C необхідно попередньо збити відбійним молотком
або іншим інструментом. Рекомендований радіус закруглення конструкції
повинен бути не менше 2 см.
Підготовка суміші.
Змішати між собою компоненти складу в співвідношенні 3 частини
компонента А на 1 частину компонента В і за допомогою дриля, оснащеної
насадкою-мішалкою перемішайте (на малій швидкості) до отримання
однорідної маси. Щоб уникнути помилок при підготовці суміші
рекомендується використовувати всю упаковку.
Нанесення складу [26].
Ґрунтувальний склад Mapewrap Primer 1 наноситься за допомогою пензля
або валика рівномірним шаром на очищену і висушену бетонну поверхню.
Для просочення поверхні зазвичай буває достатньо нанесення 1 шару.
Якщо основа сильно вбирає склад, після того як перший шар повністю
вбереться, потрібно нанести другий. Готову суміш необхідно застосувати
протягом 90 хвилин при температурі +23 ° С.
Mapewrap Primer 1 слід наносити в межах робочого часу суміші, щоб
витрачати цілу упаковку продукту за цей час.
Запобіжні заходи при нанесенні складу [26]:
При температурі від +10 ° С до +30 ° С не вимагається дотримання
особливих заходів обережності. У спекотну погоду не слід піддавати суміш
впливу прямих сонячних променів, нанесення продукту потрібно слід
проводити в прохолодний час доби.
Інструкція з техніки безпеки.
55
При приготуванні і нанесенні суміші компонент А може завдати значної
шкоди при попаданні в очі або на шкіру. Компонент В є їдким і корозійним і
після тривалого контакту зі шкірою може пошкодити її. Щоб уникнути
потрапляння суміші в очі і на шкіру, при її приготуванні і нанесенні, слід
надягати рукавички і захисні окуляри. При попаданні суміші на шкіру,
промити великою кількістю води з милом, і в разі подразнення на шкірі,
звернутися до лікаря. При попаданні суміші в очі, промити великою
кількістю води і звернутися до лікаря. Рекомендується забезпечувати
вентиляцію приміщень, не вдихати парів, особливо під час перемішування
компонентів.
Очищення інструментів[80].
Зважаючи на високі адгезивні властивості Mapewrap 21 (також і до
металу) рекомендується промивати інструменти розчинниками (етиловий
спирт, толуол, і т.п.) до затвердіння продукту.
Процес нанесення високоміцного 2-х компонентного клею на епоксидній
основі без розчинників системи MBRACE ADESIVO SATURANT
Підготовка поверхні.
Поверхня повинна бути чистою і міцною. Перед роботою слід видалити з
неї залишки попередніх покриттів, цементного молока, органічних
забруднень та інших речовин, які можуть перешкоджати адгезії матеріалу до
основи. Найбільш підходящі методи очищення - піскоструминна обробка. На
поверхні не повинно залишатися слабкий закріплених частинок і пропусків в
обробці.
Змішування компонентів.
MBRACE ADESIVO SATURANT складається з двох компонентів,
поставляється вже в потрібному співвідношенні.
Температура матеріалу повинна бути в межах 15-25 ° C перед
змішуванням. Компонент B повинен додаватися в компонент A без залишку
у відрі. Змішування повинно походити з використанням правильної мішалки
56
(~ 300 об / хв) для полімерних композицій. компоненти потрібно змішувати
протягом 3 хвилин (мінімум) для отримання гомогенної маси.
Таблиця 2.7 - Співвідношення компонентів при змішуванні.
MBRACE ADESIVO Компонент A Компонент B
SATURANT
Кількість 3,73 кг 1,27 кг
Щільність суміші після 1,02 кг/л
змішування
Спосіб нанесення MBRACE ADESIVO SATURANT.
MBRACE ADESIVO SATURANT повинен наноситися на проґрунтовану
поверхню із застосуванням м'якого валика.
Товщина нанесення повинна становити 0.8 - 1.0 мм. Полотно потрібно
притискати до поверхні, коли клей ще вологий. Після укладання більше двох
разів з силою прокатувати полотно в напрямку волокон із застосуванням
ролика або гумового ковзанки для проникнення MBRACE ADESIVO
SATURANT в полотно і видалити повітря з шару клею так, щоб клей
проступив через зовнішню поверхню полотна. Волокна, що знаходяться під
впливом погодних умов волокна рекомендується покрити захисним шаром
Masterseal 588. Для подальшого оштукатурювання поверхні полотна на ще
вологу поверхню клею слід розподілити промитий міцний пісок.
Особливості при нанесенні високоміцного 2-х компонентного клею:
• під час нанесення температура основи і навколишнього середовища повинна
бути між 5-30 ° C.
• установка компонентів системи Mbrace ® FRP повинна проводиться
сертифікованими фахівцями.
• час переробки смол дуже сильно залежать від відносної вологості і
температури навколишнього середовища; реакція протікає повільно при
низьких температурах і веде до подовження часу життя суміші і
57
продовженню робіт. З іншого боку висока температура прискорює
реакцію, що призводить до скорочення часу придатності.
• кількість замішаного клею повинно відповідати темпам робіт у конкретних
умовах навколишнього середовища.
• змішання повинно проводитися підходящим міксером і в жодному разі не
вручну.
Заходи безпеки при роботі з клеєм.
Небезпечно наближатися до сховищ з вогнем. Склади повинні добре
провітрюватися.
Робочий одяг, захисні рукавички, окуляри або маска у відповідності з
трудовим законодавством повинні застосовуватися протягом виробництва
всіх робіт по нанесенню. Запобігати контакту зі шкірою та очима[80].
2.3. Організаційно-технічні рішення по підсиленню несучих
конструкцій будинків
Підсилення стиснутих і позацентрово-стиснутих конструкцій [5].
Підсилення стиснутих і позацентрово-стиснутих конструкцій (колони,
простінки) здійснюється шляхом влаштування навколо перерізу елементів
бандажів з перпендикулярним напрямком волокон до поздовжної осі
елемента, що підсилюється. Бандажі встановлюються по всій висоті
конструкції (Рис. 2.7).
Наклейка елементів зовнішнього армування повинна супроводжуватися
рядом конструктивних вимог, що забезпечують надійне та ефективне
підсилення конструкцій на всіх етапах виконання робіт.
Підсилення балкових конструкцій, що згинаються здійснюється
наклейкою фіброармованих пластиків на нижню поверхню ребра з
напрямком волокон уздовж осі конструкції, що підсилюється і вертикальних,
або похилих хомутів в приопорній зоні з напрямком волокон
перпендикулярно до поздовжної осі [5,8,9].
58
Рис. 2.1 - Схема влаштування вуглецевого підсилення для колони
Рис. 2.2 - Схема влаштування вуглецевого підсилення для балки з
паралельними поясами
59
Рис. 2.3 - Схема влаштування роздільних вуглецевих смуг для балки з
паралельними поясами
Рис. 2.4 - Принципова схема підсилення балки
60
Рис. 2.5 - Типові схеми підсилення балок композитними стрічками
61
Рис. 2.6 - Схеми підсилення балок монолітного перекриття
62
Рис. 2.7 - Схеми підсилення крокв’яної балки
Рис.2.8 - Схема підсилення підкрокв’яної балки
63
Підсилення плитних конструкцій здійснюється наклейкою на нижню
поверхню накладок з композитних матеріалів з напрямком волокон уздовж
осі конструкції і поверх них поперечних накладок з напрямком волокон
перпендикулярно поздовжніх накладок.
Рис. 2.9 - Принципова схема підсилення плит
Рис. 2.10 - Схема підсилення кутових поверхонь з/б елементів
Конструктивні особливості виконання підсилюючих накладок [5,8,9]:
64
- конструкція підсилюючих накладок (форма, розміри, кількість шарів)
призначається на підставі розрахунків;
- максимальна кількість шарів в накладці обмежується розрахунковою
силою зчеплення з поверхнею основи;
- вуглецева стрічка (ламінат) по довжині наклейки повинна виходити за
межі зони, що підсилюється не менше, ніж на 100 мм (зона анкерування) при
міцності бетону основи на стиск більше 25 МПа, і на 150-200 мм при
міцності бетону менше 25 МПа.
- при роботі згинальних елементів, підсилених композитними матеріалами,
так само як і в традиційно армованих залізобетонних елементах, можливе
утворення тріщин .
У балкових конструкціях для підсилення по похилих перерізах у
приопорних зонах можуть бути встановлені вертикальні, або похилі хомути.
Хомути наклеюються поверх поздовжньої накладки нижнього поясу, щоб
забезпечити його краще анкерування.
Вертикальні хомути виконуються з одного шматка стрічки. Заготовка
наклеюється (фіксується) по всій довжині і потім здійснюється накочення від
центру до країв (Рис. 2.11) [9]:
.
Рис.2.11 - Схема влаштування вертикальних хомутів в балкових конструкціях
65
Похилі хомути виконуються з двох відрізків стрічки, які стикуються по
нижній поверхні ребра. Спочатку наклеюється одна половина, здійснюється
її накочення, після чого проводиться наклейка протилежної частини (Рис.
2.12). Нахлест здійснюється по низу, на всю ширину стрічки.
Рис.2.12 - Схема установки похилих хомутів в балкових конструкціях
Рис.2.13 - Підсилення балкових конструкцій. Схема наклейки стрічок на
ребро
При підсиленні на вигин балкових і ребристих плитних конструкцій
рекомендується загинання стрічки на бічні поверхні ребра для поліпшення
умов анкерування та запобігання відшарування захисного шару. У цьому
випадку стрічка наклеюється по всій довжині кромкою на бічну поверхню
ребра, після чого загортається на нижню (стельову) поверхню і потім на
протилежну поверхню ребра (Рис. 2.13) [5,9].
66
Конструкція посилюючих елементів повинна бути виконана таким
чином, щоб забезпечити можливість відходу вологи з бетону (Рис. 3.4).
Послідовність виконання робіт при установці анкерів:
свердління отворів у бетонній підставі. Діаметр отвору - 16 мм, глибина
свердління 15-17 см;
вхід у отвір повинен бути розширений, щоб можна було вільно
розгортати волокна "віночка". Для розширення використовують свердло
діаметром 25 мм, формуючи конусоподібний вхід;
підготовка анкерних свердловин. Свердловини повинні бути продуті
повітрям під тиском для видалення пилу від свердління;
установка анкера. Свердловини в бетоні підстави більш ніж на половину
заповнюють адгезивом. Жорстку частину анкера занурюють у свердловині.
Рис. 2.14 - Схема наклейки вуглепластика з урахуванням паропроникності
67
Рис. 2.15 - Конструкція анкера
Рис. 2.16 - Схема влаштування анкера
Накладення другого шару тканини. Якщо проектом передбачено
накладення другого шару тканини, він укладається після розподілу "віночка"
за звичайною процедурою.
Поверхня, зайнята віночком, повинна бути заклеєна (покрита)
відповідним прямокутним відрізком тканини.
68
2.4. Висновки
1. Здійснено огляд допоміжних компонентів, що використовуються для
влаштування підсилення із композитних матеріалів.
2. Розглянуто основні області застосування компонентів підсилення.
3. Здійснено детальний опис вимог по влаштуванню підсилення.
4. Описано основні рекомендації та вказівки по застосуванню
композитних компонентів та обладнання для влаштування систем
підсилення.
5. Наведено основні конструктивні рішення при підсиленні згинальних
елементів у вигляді детальних схем.
69
РОЗДІЛ 3
ТЕХНОЛОГІЯ ВИКОНАННЯ РОБІТ ПО ПІДСИЛННЮ
НЕСУЧИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ
3.1. Технологічний процес підсилення несучих залізобетонних
конструкцій будинків
Основна ідея підсилення полягає у використанні матеріалів з
вуглецевого волокна в тих місцях, де вони працюють краще всього. Кращих
механічних властивостей вуглецеве волокно отримує під навантаженням.
Система підсилення складається з таких етапів: підготовка бетонної
поверхні, ґрунтування бетонних поверхонь, нанесення спеціальної
шпаклювальної суміші, нанесення армуючого клею, та влаштування на
підготовлену поверхню однонаправлених або двонаправлених текстильних
шарів, ламінатних профілів, основних робочих шарів, а також захисного і
протипожежного шару [17,18].
Для забезпечення ефективного підсилення технологія гарантує
виконання наступних умов [17]:
- можливість монтажу елементів зовнішнього армування на конструкції
природної вологості;
- можливість надійної приклейки до будь-яких будівельних матеріалів,
яка забезпечує передачу зусиль з будівельної конструкції на елемент
зовнішнього армування;
- механічні властивості матеріалів, застосовуваних при посиленні
повинні бути стабільні в часі. Це відноситься як до монтажного клею, так і до
елементу армування;
- модуль пружності і міцність елемента зовнішнього армування повинні
бути представлені досить широкою лінійкою, для ефективного застосування
на різних конструкціях з різних матеріалів.
Вимоги до використовуваних матеріалів [18]:
70
- для підсилення залізобетонних конструкцій необхідно застосувати ткані
полотна «Sika Wrap» з вуглеволокнистої тканини.
- тканинні полотна Sika Wrap повинні мати такі характеристики:
- товщина не менше 0,293 мм;
- межа міцності при розриві до 3800 кгс/см2;
- відносне подовження при розриві 1,55% (номінальне).
- для наклейки тканих полотен Sika Wrap до бетону слід використовувати
клей марки Sikadur 330 (двокомпонентна епоксидна смола для просочення) з
наступними характеристиками:
- колір - світло - сірий;
- температура бетону і повітря при наклейці від +10 С. до +35 С.;
- температура зберігання складових від +5 С. до +25 С;
- щільність в твердому стані 1,2 1.5 г/см3;
- придатність суміші після приготування при температурі +20 С. - не
менше 30 хв.;
- модуль пружності не менше 38000 кгс/см2;
- адгезія до бетону не менше 20 кгс/см2;
- міцність на розтяг - не менше 30 МПа.
Обладнання та інструменти. Для підготовки бетонної поверхні слід
використовувати: фрезерну, кутову шліфувальну або піскоструминну
машини для очищення поверхні, а також перфоратори і відбійні молотки для
видалення великих дефектів.
Приготування клею в обсязі 5-15кг слід проводити за допомогою
міксера (малооборотного дриля з товкачем), що забезпечує швидкість
обертання в 300-500 об/хв. Нанесення вирівнюючого шару на поверхню
бетону проводиться шпателями. Для укладання полотен з вуглецевого
волокна на шар клею використовуються спеціальні прокаточні валики з
борознами. Вимоги до поверхні бетону конструкції [27]. Поверхня бетону
повинна бути чистою, без плям від олив та мастил, сухою, без цементного
молочка, і крихких ділянок бетону.
71
Вологість бетону на момент приклеювання елементів зовнішнього
армування не повинна перевищувати 4%.
Робочий діапазон тисків при використанні установок коливається від
200 до 500 бар - видалення бруду, видалення зруйнованих шарів бетонних
поверхонь. Витрата води в цьому випадку змінюється від 10-15 л / хв до 80 л
/ хв. Обробка бетону водою під тиском необхідна при видаленні іржі з
арматурних стержнів у результаті впливу хлоридів.
Технологія обробки водою під тиском [28]:
забезпечує високу продуктивність робіт;
не призводить до утворення пилу;
не створює ударних і вібраційних навантажень; на відміну від
очищення бетону відбійними молотками не формує структури
мікротріщин по периферії оброблюваної ділянки; це дає можливість
застосовувати її при очищенні конструкцій з попередньо-напруженою
арматурою;
має широку область застосування;
дає можливість застосування різних інструментів очищення;
здійснює вибіркове видалення бетону;
забезпечує однорідність і високу якість очищення та отримання
необхідної міцності поверхні бетону на розтяг (більше 1,5 Н / мм 2).
Як недоліки цієї технології слід відзначити наявність в процесі
очищення води і її значна витрата. При виконанні робіт у багатьох спорудах
це неприпустимо.
Роботи по очищенню:
Механічна обробка металевими щітками, фрезами, алмазними чашками,
шліфувальними кругами, відбійними молотками, голчастими молотками.
72
Роботи можуть виконуватися лише з активним видаленням продуктів
очищення водою і пилососом. Застосовуваний інструмент випускається
різної потужності, продуктивності з електричним, пневматичним приводом.
При використанні багатьох способів механічного очищення бетону
можлива поява мікротріщин.
Добре підготовлена поверхня повинна бути рівною і шорсткою, без
виступів і западин. Для нанесення захисних, відновлювальних покриттів на
мінеральній основі величина виступів і западин не повинна бути більше 3
мм.
Для нанесення ремонтних складів величина виступів і западин не
повинна бути більше 0,5 товщини шару нанесення - зазвичай 10-25 мм, рідше
30-50 мм. Розрізняють два типи підготовки поверхні:
а) поверхнева, до 1,0 мм, коли видаляється поверхнева плівка бетону;
б) глибока, більше 1,0 мм.
У тому випадку, коли поверхневий шар бетону має нестійку структуру з
міцністю на відрив менше 1,5 Н / мм 2, його видаляють повністю на глибину
до міцного бетону. Для цих цілей використовуються машини, забезпечені
фрезерним органом, які можуть видаляти бетон при обробці горизонтальних
площ на глибину до 2-3 см за один прохід.
Зазвичай глибина очищення за один прохід становить 0,5-1,0 мм.
Ширина захватки може змінюватися від 0,1 до 1,0 м.
Найчастіше пошкоджений бетон видаляється відбійним молотком,
оснащеним долотом або широкою лопаткою.
Видалення нестійкого поверхневого шару на вертикальних і стельових
поверхнях конструкції надзвичайно складно. Зазвичай в цих цілях
використовують ручні фрезерні машини з підвіскою їх на блоках, але частіше
за все, при значних глибинах ушкоджень, роботи виконують за допомогою
відбійних молотків.
Піскоструминева (суха і мокра) обробка.
73
Піскоструминева обробка поверхні найбільш економічна. Знаходить
широке застосування при поверхневій обробці як простих по конфігурації,
так і складних поверхонь (Рис.3.1).
Суха піскоструминна обробка шкідлива для здоров'я людей, сильно
забруднює будівельний майданчик, вимагає після себе знепилювання і часто
промивання поверхні водою.
Раціональніше використовувати мокру піскоструминну очистку
(Рис.3.2), яка може бути забезпечена: використанням ежекції піску водяним
струменем; подачею води з піском і стислого повітря; застосуванням
спеціальної уловлюючої вакуумної установки, що комбінує насос високого
тиску (до 200 бар) і пилосос; роботою машини "м'якого "очищення
спеціальними абразивними порошками. Обсяг робочої ємності установок
змінюється від 10 до 200 л. Існують установки як циклічного, так і
безперервної дії.
Дробоструйна обробка поверхні.
Дробоструйна обробка широко застосовується при підготовці
горизонтальних площ до нанесення покриттів. При виконанні робіт на
вертикальних і стельових поверхнях застосовується рідше.
Машини мають робочу продуктивність від 14 до 420 м 2 / години при
глибині обробки до 2 мм. Багато в чому продуктивність залежить від
потужності машини, крупності дробу.
Випускаються установки циклічного і безперервної дії. Основним
недоліком є висока вартість устаткування і виконання робіт. При звичайній
схемі виробництва робіт потрібно до 15 м 2 / хв стисненого повітря [27,28].
74
Рис. 3.1 - Піскоструминне очищення бетонної поверхні
Рис.3.2 - Гідроабразивне очищення бетонної поверх
75
Рис. 3.3 - Гідроабразивне очищення бетонної поверхні з подальшим
видаленням зруйнованих шарів бетону
Після етапів очистки поверхні бетону та арматурних каркасів
рекомендується (Рис.3.4, 3.5)застосовувати спеціальні антикорозійні засоби, з
метою попередження корозії, а також підвищення строку довговічності
арматурних каркасів чи арматурних сіток. Також перед нанесенням
атикорозійних засобів рекомендується нанести спеціальні грунтовочні
розчини на поверхню бетону для їх захисту та зміцнення структури поверхні
[80].
Перед нанесенням основного покриття доцільно виконати пробне
нанесення на невеликій ділянці безпосередньо на місці проведення робіт,
щоб переконатися, що вибраний спосіб забезпечить досягнення необхідних
результатів. Температура нанесення (матеріалу і основи ) мін. +5 ° С. При
температурі нижче +15 ° С можна додатково додати до 3-5% розчинника
Thinner EG.
Час витримки між шарами повинен сягати мінімум 1 день при
температурі +20 ° C. Максимум час витримки між шарами становить 4 дні до
нанесення матеріалу SikaCor ® HM і 1 місяць до нанесення матеріалу Icosit
Elastomastic TF.
76
Процес нанесення складу може супроводжуватися ручними способами
або комплексно-механізованими [26]. При цьому зазвичай використовують
такі системи антикорозійного захисту:
- рідкі антикорозійні засоби (на основі рідких емульсій);
- густі (швидкотверднучі засоби);
- пастоподібні засоби на основі епоксидних покриттів для сталі з
низьким вмістом розчинників;
Рис.3.4 - Процес нанесення антикорозійного засобу системи Sika-Poxicolor®
на очищену арматуру
Рис. 3.5 - Процес нанесення спеціального ґрунтувального розчину на
поверхню бетону
77
Безповітряне розпилення.
Тиск: не менше 180 бар, діаметр шлангів: не менше 8 мм (3/8 дюйма),
діаметр сопла:0,38-0,53 мм (0,015-0,021 дюйма), кут напилення: 40-80 °,
можна додатково додати до 3% (по вазі) розчинника Thinner EG.
Після завершення процесів, пов’язаних із нанесенням захисного
антикорозійного покриття на поверхню арматури слід приступити до
нанесення спеціальних ремонтних розчинів для відновлення поверхні
бетонних конструкцій [26].
При проведенні робіт по ремонту бетонних конструкцій (в тому числі і
захисту) найчастіше потрібно лише усунення наявних на поверхні бетону
тріщин (первісного проектного стану конструкції і захисного шару).
Основним етапом при проведенні робіт є відновлення геометрії
конструкції - ремонтні розчини та бетони наносяться як вручну, так і
методом набризку (торкретуванням) або заливкою в опалубку.
Перед нанесення слід зволожити основу існуючої бетонної поверхні.
Пори і порожнечі на поверхні бетону повинні бути вологими, але в жодному
випадку не містити води.
Рис. 3.6 - Процес нанесення спеціального відновлювального розчину на
поверхню конструкції
78
Поверхня, на яку буде нанесений праймер та адгезив повинна володіти
хорошою зчеплюваністю. Зчеплюваність поверхні елементу, що
підсилюється із праймером є ключовим параметром.
Рис. 3.7 - Процес шліфовки відновленого шару бетону залізобетонної
ферми
Перед початком робіт по підсиленню композитними матеріалами слід
зробити точну розмітку на підсилювальних елементах чи конструкціях за
допомогою спеціальних маркерів, це гарантує точне укладання композитних
полотен чи ламінатних стрічок на основу підсилювального матеріалу.
Розмітка наноситься на чисту та суху поверхню (в разі потреби на
відновлену поверхню елементів), згідно із схемами, які були прийняті із
результатів розрахунку по підсиленню елементів. Після попереднього
нанесення ліній розмітки на поверхню елементу починається наступний етап
– нанесення спеціальних ґрунтовок, які гарантують захист конструкцій.
79
Рис. 3.8 - Ґрунтовки та праймери для обробки поверхонь конструкцій
системи BASF®
Процес нанесення ґрунтовки на чисту поверхню бетону здійснюється
механізованим способом( за допомогою систем розпилювання) чи вручну( за
допомогою спеціальних пензлів чи валиків). При температурі більше +5˚С
при нанесені ґрунтовки за допомогою розпилювальних пістолетів
застосовувати спеціальні компоненти-розчинники недоцільно.
Після нанесення ґрунтовки слід дочекатися повного висихання. Після
глибокої обробки ґрунтувальним розчином термін висихання поверхні
бетону як правило не перевищує 2-2,5 годин, при температурі +10˚С - +17˚С.
При температурі +19˚С - +25˚С термін висихання становить лише 1-1,5
години з моменту нанесення складу на поверхню конструкції.
Після повного висихання ґрунтовки можна приступати до процесу
нанесення праймеру на бетонні поверхні конструкцій, що підсилюються.
Праймер (Рис.3.8) повинен наноситися на поверхню бетону м'яким
валиком (Рис.3.10) шаром 0,1 - 0,2 мм при температурі основи і
навколишнього середовища в межах 5-30°C.
80
Рис. 3.9 - Приготування праймеру шляхом змішування компонентів між
собою за допомогою електричної мішалки
Рис. 3.10 - Нанесення праймеру на бетонну поверхню конструкції за
допомогою валика
81
Підготовка адгезивної клеючої суміші (Рис.3.11) [26]. Mbrace ® adesivo
saturant – високоміцний. Аdesivo saturant повинен наноситися в інтервалі 12-
24 години після покриття праймером основи, що підсилюється. Клей краще
всього наносити пластмасовим шпателем, надавши йому відповідну форму
безпосередньо на місці проведення робіт. Укласти ламель Sika CarboDur на
поверхню бетону протягом часу, поки поверхня клею не стала підсихати
(залежить від температури).
Рис. 3.11 - Процес приготування адгезивної клеючої суміші системи Mbrace
® шляхом змішування компонентів електричним ручним міксером
Після нанесення адгезивної клеючої суміші (Рис.3.12)полотно потрібно
притискати до поверхні, коли клей ще вологий. Процес, як правило,
виконується з участю не більше 3-ох робітників. В процесі встановлення
ламінтаних смуг підсилення 2 робітники, один з яких тримає початок
стрічки, а інший котушку із стрічкою здійснюють натяг смуги і її
встановлення, згідно з розміченими маркерами лініями на конструкції. В той
час третій робітник за допомогою ущільнюючого гумового катка починає
процес прокатування вздовж волокон укладеної підсилювальної смуги.
82
Рис.3.12 - Процес нанесення адгезивної клеючої суміші на поверхню
залізобетонного елементу, що підсилюється
Потім видаляється повітря із шару клею так, щоб клей проступив через
зовнішню поверхню полотна [26,27]. У разі нанесення декількох шарів
полотна, повинно бути нанесено 700 - 800 г/м² клеючої адгезивної суміші.
Після закінчення нанесення - приблизно 30 хвилин, на поверхню полотна
наносять другий шар 700 - 800 г/м² Мbrace ® adesivo saturant завершальний
шар для формування підсилювальної системи.
В жодному разі забороняється виконувати роботи по підсиленню
композитними стрічками пізніше зазначеного часу використання епоксидної
смоли.
Після укладення ламінатних стрічок (Рис.3.13, 3.14) чи вуглецевих
полотен слід дати їм час висохнути протягом 2-3 днів. Після цього слід
нанести систему захисних копонентів, з метою захисту підсилених вузлів
конструкцій від атмосферних опадів та механічних пошкоджень. Система
заходів при захисті підсилених елементів передбачає нанесення компонентів,
які являють собою стійкі до високих температур та дії вогню засобів захисту.
Захисні шари наносяться на підсилену ділянку конструкції за дві робочі
операції як в ручну за допомогою кельми, гладилки, ебонітовою терки, так і
розпиленням мокрим методом. Для нанесення методом розпилення
використовувати гвинтові насоси з регульованою потужністю.
83
Рис.3.13 - Процес наклейки ламінатних стрічок системи Мbrace ®
Рис. 3.14 - Процес прокатування ламінатних стрічок вздовж волокон
При першій робочій операції ґрунтувальна шпаклівка наноситься
ебонітовою теркою. При другій робочій операції на ґрунтувальний шар
наноситься захисне покриття шпателем. Для досягнення гладкої поверхні в
84
процесі покриття розрівнюють шар і розгладжують його мокрою губкою
середньої жорсткості. При особливо високих запитах відносно гладкості
покриття, слід провести дві робочі операції по нанесенню покриття
відповідно з товщиною в 1-2 мм. Після цього поверхня може бути
зашліфована спеціальними ручними шліфувальними машинами чи
стаціонарними установками для забезпечення відповідного естетичного
вигляду підсиленого елементу чи конструкцій.
Підсилення елементів із використанням композитної арматури (Рис.3.15)
[5,6].
У бетонній основі за допомогою шліфувальної машини і перфоратора,
готується штраба для укладання композитних стрижнів. З штраби
видаляються залишки матеріалу та пилу, і наноситься грунтовка MBrace
PRIMER. Після обробки праймером, в інтервалі 12-24 години після покриття,
за допомогою шпателя в штрабу наноситься адгезив MBRACE ® LAMINATE
ADESIVO, і вдавленням укладаються арматурні стержні. На стержні знову
наносять адгезив і вирівнюють поверхню.
Рис. 3.15 - Процеси укладання арматурних стержнів у штробу
Після затвердіння клею, можна наносити фінішний верхній шар, що
забезпечує захист від дії ультрафіолетового випромінювання, підвищену
85
вогнестійкість або декоративне покриття, що відповідає зовнішньому
вигляду).
Захист від ультрафіолету і атмосферного впливу здійснюється
нанесенням відповідних покриттів системи MBrace Masterseal 588, MBrace
Masterseal F1131.
Підсилення колон, ферм, балок, плит перекриття, плит покриття, проємів
в плитах, кирпичної кладки виконують в аналогічній послідовності.
Підсилення колон та її окремих частин здійснюються наступним чином [26].
Обгортання вуглецевими полотнами здійснюється по схемах які були
визначені розрахунками. Обгортання елементу чи їх окремих частин
вкругову здійснюється замковим способом. Важливою умовою при
здійсненні обгортання підсилювального композитного покриття є
дотримання всіх вищезазначених конструктивних вимог, які гарантують
якісне виконання робіт на всіх етапах влаштування систем підсилення
елементів. Останнім етапом являється нанесення захисного покриття на
укладені полотна.
Рис. 3.16 - Влаштування полотен методом замкового стику
86
Рис. 3.17 - Нанесення захисного покриття на влаштовані шару вуглецевого
полотна
Підсилення балок. Збільшення несучої спроможності згинальних
балкових конструкцій шляхом установки композитної системи в розтягнутій
зоні, з напрямком волокон уздовж осі конструкції, і вертикальних хомутів в
приопорних зонах перпендикулярних до поздовжньої осі забезпечує надійну
роботу за рахунок збільшення несучої спроможності (Рис.3.18-3.20) [26].
Рис. 3.18- Балка підсилена вуглецевими стрічками в при опорній зоні
87
Рис.3.19 - Балка підсилена вуглецевими стрічками по всій розтягнутій зоні
Рис. 3.20 - Відновлення несучої спроможності плити перекриття з попереднім
піддомкрачуванням та влаштуванням штраб для укладки композитної
арматури
88
Підсилення перекриттів. Збільшення несучої спроможності плит
перекриттів здійснюється установкою композитної системи у вигляді
накладок з напрямком волокон уздовж осі конструкції і поперечних накладок
з перпендикулярним напрямком. Для підсилення застосовуються волокнисті
мати або ламінатні стрічки, що складаються з волокон вуглецю, або кевлару,
які наклеюються на бетонну поверхню за допомогою полімерних смол. Саме
комбінація високоміцних пружних волокон в поєднанні з високою клеючою
здатністю смол забезпечує надійність влаштування підсилення [5,9,26].
Рис. 3.21 - Влаштування підсилення зон в перекритті з проємами
Рис. 3.22 - Влаштування підсилення в плиті перекриття із мікротріщинами
89
Підсилення залізобетонних ферм
При розташуванні елементу зовнішнього армування з боку найбільш
розтягнутого волокна в пролітній зоні згинальних конструкцій, наклеєний
елемент зовнішнього армування працює спільно з металевою арматурою і
сприймає розтягуючі і стискуючі зусилля, тим самим підвищуючи граничний
згинальний момент для залізобетонних ферм (Рис.3.23, 3.24).
Рис. 3.23 - Влаштування підсилення приопорної ділянки залізобетонної
ферми
Рис.3.24 - Влаштування підсилення розкосу залізобетонної ферми
90
Рис.3.25 - Підсилення розкосу залізобетонної ферми із влаштуванням
композитної «обойми» зі спеціальними ін’єкційними трубками
Рис.3.26 - Підсилення ребристої плити покриття ламітними стрічками в
поздовжньому напрямку та поперечними хомутами
91
3.2. Контроль якості виконаних робіт
Якість робіт по ремонту будівель та споруд слід контролювати,
керуючись вказівками глави 6 СНиП 12-01-2004 «Організація будівництва».
Результати поетапної перевірки якості робіт рекомендується
фіксувати в документах, складених за формами, наведеними у додатку
до СНиП 12-01-2004.
Технічний персонал підрядної організації повинен приділяти
особливу увагу контролю якості робіт, що впливають на безпеку будівель та
споруд. Якщо контроль якості таких робіт при здачі об'єкта в експлуа-
тацію ускладнений, то до поетапних перевірок можуть залучатися
представники замовника та органів державного нагляду. Результати
перевірок повинні фіксуватися в актах. Контроль якості виконання робіт
повинен проводитися на всіх етапах, що пов’язані із підсиленням елементів
[29].
Основними вимогами при здійсненні контролю є відповідність
геометричних форм конструкцій, якість відновлення раніше пошкоджених
поверхонь. Відповідність розмірів повинна співпадати із проектними
положеннями які були розроблені спеціалістами після проведених
прикладних розрахунків [29].
Після закінчення виконання робіт, пов’язаних із підсиленням елементів
каркасу чи окремих вузлів будівель та споруд, силами підрядної організації і
силами замовника повинен здійснюватися контроль якості виконаних робіт.
Він передбачає відповідність підсилених конструкцій до нормативних вимог,
які повинні відповідати надійній роботі конструкцій каркасу в цілому і
забезпечувати надійну експлуатацію будівель та споруд. Під час здійснення
контролю якості особливу увагу слід звертати на місця, що були підсилені
композитними матеріалами. Основним критерієм є надійність забезпеченої
адгезивної спроможності при стикуванні композитних матеріалів із
бетонними поверхнями. При обстеженні місць з’єднань потрібно звертати
92
увагу на поверхню композитних матеріалів - вона повинна бути чистою та
сухою. Якщо підсилення проводилось в будівлях які експлуатуються в
умовах дії агресивного середовища, то місця, що були підсилені композитами
повинні бути захищені від дії агресивного середовища шляхом нанесення
захисного покриття у вигляді густої пастоподібної суміші [26].
Поверхні таких підсилених елементів повинні бути сухими і чистими, не
повинні бути вздутими, деформованими. Краї стрічок чи полотен, які були
наклеєні на бетонну поверхню повинні щільно прилягати до неї. Якщо є
відшаровування композитних матеріалів слід демонтувати підсилюючі слої ,
якщо вони наклеєні поверх інших.
Місця стикування підсилювальних слоїв повинні бути надійно
влаштовані методом нахлест. Стики повинні бути захищені від дії
навколишнього середовища і атмосферних опадів у вигляді дощу та снігу.
Приймання закінчених робіт необхідно виконувати відповідно до вимог
ДБН А.3.1. Відомості про проведене підсилення необхідно заносити в
журнал з експлуатації і паспорт технічного стану будинку (споруди).
Вхідний контроль поширюється на всі використовувані при виробництві
робіт матеріали. До початку робіт перевіряється наявність супровідної
документації, проводиться огляд стану упаковки і зовнішнього вигляду
матеріалів, перевіряється їхня вага.
Вуглецеві стрічки, ткані полотна, ламінати, компоненти для
приготування адгезиву поставляються партіями. Партією вважається
кількість матеріалу одного призначення, виготовлений за одним
технологічним режимом із сировини з однорідними властивостями і
оформлена одним документом про якість.
Документ про якість повинен містити такі дані:
- Найменування підприємства-виготовлювача;
- Дата оформлення документа про якість;
- Номер партії;
- Найменування продукції;
93
- Кількість пакувальних місць;
- Результати випробувань;
- Допустимий термін зберігання;
- Штамп і підпис відділу контролю якості підприємства-виробника.
Перед приготуванням сполучного перевіряється наявність супровідної
документації та якість упаковки компонентів [29].
Перед наклейкою стрічок здійснюється контроль якості основи
відповідно до вимог [30].
Зовнішній вигляд поверхні (відсутність забруднень, масляних плям та
ін.) оцінюється візуально, площинність - за допомогою металевої лінійки і
щупа.
Міцність бетону основи визначається одним із методів неруйнівного
контролю міцності відповідно до ГОСТ 22690-88 або ультразвуковим
методом відповідно до ГОСТ 17624-87.
У процесі приготування адгезиву контролюється точність дозування
компонентів, однорідність маси після перемішування, відсутність сторонніх
включень і згустків (візуально).
При нанесенні адгезиву на поверхню бетону візуально і за ваговим
витраті контролюються товщина і рівномірність шару, відсутність
непокритих ділянок
При укладанні і просоченню стрічок візуально і за ваговим витраті
контролюються товщина і рівномірність шару адгезиву, відсутність
непросочених ділянок, складок, орієнтація волокон. Відхилення волокон від
прийнятої проектом орієнтації не повинно перевищувати 5-ти градусів.
По завершенні затвердіння здійснюється візуальний контроль з метою
виявлення зовнішніх дефектів (раковин, виступаючої текстури армуючого
наповнювача).
Контроль внутрішніх дефектів (не проклеєних місць, розшарувань)
здійснюється шляхом акустичного зондування, легкого простукування
94
поверхні накладки молотком, або іншим методом неруйнівного контролю
[29].
Допускаються розшарування площею кожне менше 10 см2, сумарна
площа розшарувань повинна бути менше 3% загальної площі накладки.
Розшарування площею більше 10 см2 повинні бути відремонтовані
шляхом вирізання дефектних ділянок і установки латки з такою ж кількістю
шарів.
Результати вхідного, операційного та приймального контролю
заносяться в супровідну документацію виробництва робіт [30].
3.3. Вимоги з техніки безпеки
Перелік робіт (технологічних процесів), виконуваних на висоті [31].
Технологічні процеси при роботі на висоті повинні бути організовані і
проводитися в відповідності з технологічною документацією та правилами
технічної експлуатації застосовуваного обладнання, машин і механізмів, з
дотриманням вимог, що забезпечують захист працюючих від впливу
небезпечних і шкідливих виробничих факторів.
Роботи на висоті повинні виконуватися із спеціально призначених для
кожного виду робіт і мати огородження .устаткування і пристосування:
- доків, риштування;
- пересувних вишок, платформ та колисок;
- постійно укріплених драбин;
- приставних сходів і драбин.
При неможливості влаштування огороджень роботи на висоті повинні
виконуватися з використанням запобіжних поясів за ГОСТ I2.4.089-80.
Забороняється влаштовувати настили на випадкових опорах (бочках,
ящиках і т.п.), а також користуватися лісами, риштованням і платформами як
опорними конструкціями для кріплення талів і блоків.
95
При роботі з незакріплених приставних сходів біля її основи повинна
стояти робочий й утримувати сходи в стійкому положенні.
Встановлювати приставні драбини під кутом більше 75 ° до горизонталі
без додаткового кріплення їх верхній частині забороняється.
Вимоги до організації робочих місць і виконання робіт [31].
Організація робочих місць і виробництва робіт на висоті повинна бути
спрямована на виключення впливу на працюючих небезпечних і шкідливих
виробничих факторів.
Організація робочих місць повинна забезпечувати стійке положення та
свободу рухів працюючого, візуальний контроль діяльності та безпеку
виконання трудових операцій, повинна виключати або допускати рідко і
короткочасно роботу в незручних позах (що характеризуються, наприклад,
необхідністю сильно нахилятися вперед або в сторони, присідати, працювати
з витягнутими або високопіднятою руками і т.п.), що викликають підвищену
стомлюваність.
При організації робочих місць і робочих майданчиків на висоті повинні
бути визначені небезпечні для людей зони, в межах яких постійно діють або
потенційно можуть діяти небезпечні виробничі фактори, Небезпечні зони
повинні бути позначені знаками безпеки і написами встановленої форми по
ГОСТ 12.4.026-76.
Особистий інструмент слід зберігати в ящиках або в спеціально
відведених місцях. Робочий, що виконує роботу на висоті, не повинен
допускати падіння інструменту, деталей або матеріалі в на що знаходяться
внизу людей. При наявності під місцем проведення робіт людей і відсутності
суцільного настилу нижче місця робіт слід встановлювати предохраняющее
перекриття.
Доступ сторонніх людей в зону, де проводиться установка або
розбирання лісів і риштування, повинен бути закритий і вивішені
попереджувальні знаки.
96
При роботі на переносних сходах на висоті 1,3 м і більш необхідно
прикріплятися до якої-небудь конструкції або опорі карабіном запобіжного
пояса. Прикріплятися карабіном запобіжного пояса до незакріпленої сходах
забороняється.
Вимоги до застосування індивідуального захисту [31].
При необхідності виробництва короткочасної роботи на висоті без
огорож, або в тих випадках, коли неможливо влаштовувати огорожі,
обов'язково застосовуються запобіжні пояси. У місця виробництва такої
роботи повинен перебувати робітник, не зайнятий іншими роботами, готовий
надати працюючому на висоті негайну допомогу і має при собі запобіжний
пояс.
Пояси повинні бути регульовані по довжині, забезпечувати обхват талії
від 640 до 1500 мм. Ширина лямок пояса, які несуть навантаження, повинна
бути не менше 50 мм; безлямкові пояси повинні мати ширину в спинний
частини не менше 80 мм.
Статичне розривне навантаження для пояса і матеріалу для виготовлення
амортизатора не повинна бути менше 7000 Н (700 кгс). Пояс повинен
витримувати динамічне навантаження, що виникає при падінні вантажу
масою 100 кг з висоти, рівної двом максимальним довжинам стропа.
Карабін повинен забезпечувати швидке і надійне закріплення і
відкріплення однією рукою при надітій утепленій рукавиці. При цьому
тривалість циклу "закріплення - відкріплення" повинно бути не більше 3 с.
Карабін має бути забезпечений запобіжним пристроєм, що виключає
його випадкове розкриття.
При відсутності вузлів кріплення запобіжних поясів необхідно
застосовувати страхувальні канати.
При виконанні робіт на висоті працюючі повинні бути забезпечені
спеціальним взуттям в антиковзному виконанні та захисними касками.
Для запобігання або зменшенню впливу на працюючих небезпечних і
шкідливих виробничих чинників при реконструкції підприємств
97
застосовують засоби захисту (колективні і індивідуальні).
Для захисту органів від нетоксичного пилу слід використовувати
респіратори РПР-1 і ПРБ-5. Респіратор фільтруючої дії ШБ-1 «Пелюстка»
використовують при наявності в повітрі радіоактивних, токсичних,
бактерійних аерозолів, силікатному, металургійному, вугільному, цементної і
іншому пилі. Для захисту очей від виробничого пилу застосовують захисні
окуляри.
Для боротьби з шумом застосовують індивідуальні засоби захисту:
тампони або вкладиші з скляного волокна (зниження рівня шуму до 15-20
дБ), бавовняної вати (зниження шуму до 13 дБ); заглушки з легкоплавкої
пластмаси; навушники; шлемофони і протишумові каски.
При роботах, пов'язаних з небезпекою поразки електричним струмом,
застосовують захисні засоби відповідно до правил експлуатації
електроінструментів і машин.
Електроінструменти, переносні електричні лампи, понижувальні
трансформатори і перетворювачі частоти струму при видачі працюючим
перевіряються на відсутність замикання на-корпус, на справність
заземлюючого проводу і ізоляції живильних проводів.
Вимоги до персоналу, що допускається до робіт на висоті [86].
До робіт на висоті допускаються особи, які пройшли в установленому
порядку періодичний медичний огляд і не мають медичних протипоказань.
Особи, які виконують роботи на висоті, повинні проходити професійно-
технічну підготовку та обсязі вимог кваліфікаційної характеристики за фахом
і відповідно до програм професійного навчання, що включають вимоги
безпеки при роботі на висоті
Порядок, види та організація інструктажу працюючих на висоті повинні
відповідати вимогам ГОСТ 12.0.004-85, Типового положення про порядок
допуску до робіт підвищеної небезпеки, утв. МГА 20.03.86.
98
3.4. Висновки
1. Здійснено огляд схем влаштування підсилення для несучих
конструкцій каркасних будівель композитними матеріалами.
2. Надані чіткі поетапні рекомендації щодо підготовки основ
підсилювальних елементів.
3. Розглянуто основні механізми та засоби які використовуються при
підготовці поверхонь до подальшого відновлення.
4. Наведено перелік основних сумішей, що використовуються в процесі
відновлення залізобетонних конструкцій.
5. Здійснено детальний опис технологічних процесів при підготовці
конструкцій до підсилення.
6. Наведено основні рекомендації по влаштуванню композитних
підсилюючих матеріалів для несучих конструкцій каркасних будівель.
7. Описано заходи щодо техніки безпеки працівників під час виконання
робіт.
99
РОЗДІЛ 4
ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ ПІДСИЛЕННЯ
ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ЗОВНІШНЬОЮ
КОМПОЗИТНОЮ АРМАТУРОЮ
4.1. Техніко-економічна ефективність підсилення зовнішньою
композитною арматурою
Як зазначалося вище, донедавна основні конструктивні вирішення
підсилення залізобетонних конструкцій були пов’язані з використанням
металевих елементів, у т.ч. наклеюваних на розтягнуті поверхні балок. Проте
підсилення конструкцій композитними елементами порівняно з металевими
має очевидні переваги (табл. 4.1) [6].
Таблиця 4.1 - Порівняльні характеристики підсилення сталевими та
вуглепластиковими матеріалами
Підсилення сталевими Підсилення вуглепластиковими
матеріалами матеріалами
Переваги: Переваги:
- відносно низька вартість матеріалу; - в 10 раз міцніші за сталь;
- відносно часте використання; - легкість (≈ в 5 раз легші від сталі);
- достатня міцність, в т.ч. втомна. - корозійна стійкість;
- висока втомна міцність;
- низька вартість робочої сили;
- можливість виконання робіт без риштувань;
- відсутність розмірних обмежень і стиків по
довжині;
- незначна товщина.
100
Продовження таблиці 4.1
Недоліки: Недоліки:
- низька корозійна стійкість; - відносно висока вартість матеріалу;
- відносно велика вага сталевих смуг; - низька міцність в поперечному напрямку до
- висока вартість робочої сили; розташування волокон.
- необхідність влаштування
риштувань і робочих майданчиків;
- необхідність з’єднань по довжині;
- механічне з’єднання з конструкцією
(крім клею).
Міцність на розтяг композитних стрічок відомих виробників становить
1400…3100 МПа, модуль пружності – 131…300 ГПа.
При малій густині та високій міцності цей матеріал значно випереджує
всі відомі конструкційні матеріали за показником відносної до
розрахункового опору матеріалу легкості (табл. 4.2).
Таблиця 4.2 - Відносна легкість конструкційних матеріалів.
Матеріал Відносна легкість c = / Rкг/; м3 / МПа
Бетон В25 181
Дерево 54
Маловуглецеві сталі 37
Високоміцна сталь 17
Дюралюміній 11
Стрічка CFRP 0,7
Використання приклеєних металевих смуг в окремих випадках є
неефективним, особливо при їх експлуатації в умовах вологого й агресивного
середовища. Зокрема, у мостових конструкціях негативний вплив
101
атмосферних опадів у присутності хлористих солей спричиняє інтенсивну
корозію сталі, що потребує значних коштів на експлуатаційні витрати.
Довготривалі дослідження балок із прикріпленими сталевими стрічками
показали, що вони кородують навіть за звичайних погодних умов без впливу
відлигових солей. Ще більш проблемним є використання металевих
елементів на підприємствах із сильноагресивним хімічним середовищем. За
даними [12] стрічки CFRP не піддаються корозії навіть у лужному
середовищі на поверхні бетону.
При розтягу стрічки працюють пружно у всьому діапазоні напружень
аж до руйнування, тому вони мають високу втомну міцність, у т.ч. у складі
підсилених конструкцій за умови забезпечення надійного анкерування
стрічок.
Внаслідок легкості композитної арматури проведення робіт з підсилення
можна проводити без улаштування капітальних риштувань (при роботі на
висоті можна використовувати автомобільні підйомники з кошиком).
Стрічки поставляються у вигляді рулонів довжиною 150...300 м, тому
навіть для довгомірних конструкцій немає потреби в улаштуванні стиків.
Мала товщина стрічок (1.2…1.4 мм) практично не змінює габаритів
підсилюваної конструкції та просвіту під нею і забезпечує естетичність
конструкції після підсилення.
Легкість і гнучкість (мінімальний радіус намотування – 90 см) роблять
стрічки дуже зручними в транспортуванні. Конструкційні композитні
матеріали (стрічки, мати) у поєднанні з ремонтними матеріалами дозволяють
закривати та ін’єктувати наявні тріщини, захищаючи таким чином арматуру
й бетон від корозії[10].
На відміну від сталі стрічки є анізотропним матеріалом, який працює
лише в одному напрямку – уздовж волокон. Проте для підсилення балок,
особливо в розтягнутих зонах, цього є достатньо. У плитах, які працюють у
двох напрямках, можна використати перехресне наклеювання стрічок.
102
Одним з основних факторів, який стримує широке використання
композитних матеріалів, є їх відносно висока вартість. Однак у порівнянні з
металом при підсиленні їх необхідно в 25-40 разів менше, а з урахуванням
суттєвого скорочення трудовитрат і терміну виконання робіт і практично
нульових експлуатаційних затрат композити стають серйозною
альтернативою традиційним методам підсилення, особливо довгомірних і
відповідальних споруд.
Проведені дослідження обґрунтовують оптимальне (мінімальне з умов
міцності) використання композитної стрічки при підсиленні згинаних
залізобетонних елементів [6].
У розділі 4.2 описано конструктивне вирішення об’єктів, при
реконструкції яких використані результати досліджень. Підсиленню
шляхопроводу с. Вістова, Івано-Франківської області (розділ 4.2) передували
дослідження моделей мостових балок за типовим проектом ТП56Д,
виконаних у тому числі й на витривалість. Це дозволило дослідити роботу -
системи підсилення у складі конструкції, зчеплення композитних стрічок з
бетоном та розробити додаткові способи анкерування зовнішньої арматури
[22].
4.2. Підсилення зовнішньою композитною арматурою шляхопроводу
через залізницю біля с. Вістова, Івано-Франківської області
Шляхопровід через залізницю розташований в межах забудови
населеного пункту Вістова Івано-Франківської обл. на км 75+703 автодороги
державного значення Стрий-Чернівці з перспективною інтенсивністю руху за
нормами ІІ-ї технічної категорії.
За конструктивною схемою шляхопровід балковий, розрізний,
трьохпрольотний за схемою 11,4+22,2+11,4 загальною довжиною 47,5 м з
габаритом проїзної частини 8 м і тротуарами по 0,75м (рис. 4.1).
103
Рис.4.1 - Конструкція існуючої (а,б) і розширеної (в) прольотної будови:
1-існуюча прольотна будова; 2-монолітна залізобетонна накладна плита; 3-
ригель проміжної опори; 4-залізобетонна конусоподібна стінка підсилення
проміжної опори.
Прольотна будова середнього прольоту перехресно-ребриста, виконана
в монолітному залізобетоні, але зі збереженням конструктивної схеми,
геометричних розмірів і армування за збірним варіантом типового проекту
вип. 56. Поперечний переріз її складений з семи діафрагмових ненапружених
таврових балок довжиною 22,16 м з кроком прольоту 1,4 м, об'єднаних між
собою в просторову перехресно-ребристу систему монолітними поперечними
діафрагмами через 2,7 м вздовж прольоту і монолітною залізобетонною
плитою проїзної частини товщиною 120-150 мм (рис. 4.1, б). Балки армовані
104
двома плоскими зварними каркасами, з розташуванням поздовжньої робочої
арматури в 2-6 рядів по висоті без зазорів між ними.
За загальною оцінкою для приведення експлуатаційних показників
шляхопроводу у відповідність з технічною категорією дороги та
забезпечення умов його подальшої тривалої експлуатації він потребував
реконструкції з обов'язковим розширенням прольотних будов до габариту Г-
11,5+21,5 м.
Розрахунки розширеної прольотної будови на нормовані тимчасові
навантаження А11 і НК-80 та А15 і НК-100 показали, що крайні балки
перевантажені до 25…30 %. Враховуючи це, а також загальний їх
незадовільний стан і потребу в ремонті, з метою виявлення можливостей
застосування систем наклеювання композитів для підсилення прольотних
будов цього типу було прийнято рішення про їх відновлення та підсилення
шляхом наклеювання стрічок з вуглецевих композитів СFRP.
Відповідно до нормованих вимог з технології застосування системи
перед приклеюванням проведене визначення міцності бетону на відрив за
методом Pull-off. За результатами випробувань для обох крайніх балок вона
становила 0,7-0,9МПа, що менше мінімальної 1,5 МПа, при якій за
правилами технології можливе приклеювання стрічок.
Враховуючи цей факт, а також загальний незадовільний стан бетону
розтягнутої частини крайніх балок, перед виконанням підсилення
проведений їх капітальний ремонт, який включав видалення слабкого бетону
нижньої частини балок на висоту 40-50 см (рис. 4.2), з відкриттям арматури,
обстеження її стану, піскоструменеве очищення і наступний захист від
корозії мастикою Sikadur 32. Після виконання цих робіт нижні частини балок
були заново забетоновані дрібнозернистим бетоном класу В35 з добавленням
пластифікатора (рис. 4.2, в, г) фірми Sika. За випробуваннями контрольних
кубів міцність бетону становила 32…37 МПа, а на відрив в середньому 2,7
МПа, тобто бетон повністю відповідав технічним умовам для наклеювання
стрічок CFRP. Для підсилення балок у зоні розташування поздовжньої
105
розтягнутої арматури на нижню і бокові грані по всій довжині балок наклеєні
три стрічки CFRP типу М 1214 поперечним перерізом 1201,4мм (рис. 4.2, б,
в). Для наклеювання використаний двокомпонентний епоксидний клей
Sikadur 30.
Рис. 4.2 - Ремонт і підсилення крайніх балок прольотної будови середнього
прольоту приклеюванням стрічок CFRP:
а-армування балки і зона видаленого бетону; б-елементи підсилення
балки; в,г-поперечні перерізи відремонтованої і підсиленої балки; д-деталь
анкерування стрічок CFRP.
1-крайня балка; 2-зона видаленого бетону; 3-відновлення видаленого
бетону повторним бетонуванням; 4-три стрічки CFRP типу МІ214; 5-анкерні
стержні; 6-наклеєні на поверхню балок розетки з полотна Wrap; 7-два шари
полотна Wrap для анкерування стрічок; 8-монолітна залізобетонна накладна
плита.
Загальний вид шляхопроводу після реконструкції показаний на рис. 4.3.
106
Рис.4.3 - Загальний вид шляхопроводу після реконструкції
До і після реконструкції були проведені натурні випробування
прольотної будови шляхопроводу при різних схемах завантаження.
Для виявлення ефектів підсилення балок стрічками CFRP і включення в
роботу накладної плити порівнювали прогини балок до та після підсилення, а
також після включення в роботу накладної плити при однакових схемах
випробувального навантаження.
Прогини балок прольотної будови вимірювалися для кожної балки в
середині прольоту, а для розширеної прольотної будови додатково
вимірювали і переміщення краю консолей накладної плити. Для вимірювання
прогинів застосовували механічні прогиноміри 6 ПАО, з ціною поділки 0,01
мм, закріплені до низу балок спеціальними струбцинами.
При випробуваннях розширеної прольотної додатково було виміряно
деформації стрічки і бетону по висоті перерізу крайньої балки і накладної
плити в середині прольоту. Для вимірювання деформацій використовували
107
мікро-індикатори годинникового типу з ціною поділки 0,001 мм, закріплені в
спеціальних тримачах, наклеєних до поверхні стрічок і бетону з
видовжувачами на базі 180…220 мм. Індикатори встановлювали на стрічці і
на бетоні по висоті поперечного перерізу.
Непідсилена крайня балка до випробувань мала вертикальні тріщини з
розкриттям в зоні максимальних моментів 0,08...0,12 мм. Після навантаження
їх ширина збільшилась до 0,2...0,25 мм, але нові тріщини не утворились. При
ремонті балок з заміною бетону в розтягнутій зоні існуючі тріщини були
ліквідовані і прольотну будову після підсилення повторно випробовували без
тріщин в крайніх балках. Після навантаження тріщин в крайній і суміжній з
нею балках не виявлено. Таким чином підсилення вуглецевими стрічками
істотно відобразилось на тріщиностійкості балок. Наслідком підвищення
тріщиностійкості очевидно було і збільшення жорсткості перерізів балок, що
в свою чергу, як це відмічалось вище, позначилось на зменшенні їх прогинів.
Аналогічне підвищення тріщиностійкості і жорсткості перерізів та
зменшення прогинів одержано при згадуваних уже випробуваннях окремої
непідсиленої і підсиленої балок за ТП вип. 56.
Розрахована за запропонованою методикою несуча здатність всієї
мостової кнструкції становить 473,83 Т/м
З порівняння видно, що несуча здатність підсиленої балки є достатньою
для сприйняття нормованих тимчасових навантажень, тобто реконструйована
прольотна будова придатна для сприйняття тимчасових нормованих
навантажень А11 і НК-80 (за СНиП 2.05.03-84) та А15 і НК-100 за ДБН В.2.3-
14:2006.
4.3. Техніко-економічні показники
Для визначення економічної ефективності робіт по підсиленню
зовнішньою композитною арматурою шляхопроводу через залізницю біля
с.Вістова, Івано-Франківської області проведемо порівняння економічних
показників робіт по підсиленню шляхопроводу сталевими шпренгелями.
108
Тривалість роботи перебуває в прямій залежності від трудомісткості і
кількості робітників в бригаді та визначається за формулою:
t=Q / (n*N*K) , (4.1)
де: t – тривалість роботи ,розрахована за нормативними даними, днів;
Q – нормативна трудомісткість роботи , люд.-дн.;
n – змінність роботи;
N – кількість робітників у бригаді , що виконує роботу, чол.;
K – прийнятий коефіцієнт виконання норм для роботи;
Розрахункова трудомісткість роботи Q визначається за формулою :
Q=C/B , (4.2)
де: Q – Розрахункова трудомісткість роботи , люд.-дн.
С – вартість робіт , грн.;
В – виробіток одного робітника, грн./люд.-дн.
Результати розрахунків занесені до таблиць 4.3 та 4.4.
Таблиця 4.3 – Калькуляція собівартості ремонту мосту (с. Вістова Івано-
Франківської області) системою зовнішнього армування вуглецевими
стрічками
109
Таблиця 4.4 – Калькуляція собівартості ремонту мосту (с. Вістова Івано-
Франківської області) традиційним методом посилення металевими
шпренгелями
За даними розрахунків визначено, що порівняння двох варіантів
підсилення конструкцій мосту варіант з підсилення зовнішнім армуванням
вуглецевими стрічками має меншу кошторисну вартість на 154838 грн, а
економічний ефект складає 28% у порівнянні з методом підсилення
металевими шпренгелями. Трудомісткість виконання робіт теж менша на 400
люд.лн., тобто на 56%. Таким чином підсилення системою зовнішнього
армування вуглецевими стрічками являється економічно вигіднішим, менш
трудомістким та швидшим.
4.4. Висновки
1. Підсилення композитними конструкційними матеріалами порівняно з
традиційними способами підсилення металевими елементами має ряд
істотних переваг.
2. Випробування прольотної будови до та після підсилення крайніх
балок приклеюванням стрічок CFRP підтвердили його ефективність в
110
підвищенні основних експлуатаційних показників залізобетонних балок
міцності, жорсткості і тріщиностійкості.
3. Система підсилення залізобетонних конструкцій приклеюванням
композитних стрічок може знайти більш широке застосування в Україні для
згинальних залізобетонних конструктивних елементів різного призначення з
оптимальним використанням зовнішньої композитної арматури.
111
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
1. Здійснено огляд процесів виробництва і областей застосування
вуглецевих волокон та виконано аналіз структур вуглецевих волокон, їх
технічних характеристик.
2. Представлено переваги застосування композитних матеріалів в
порівнянні із застосуванням традиційних матеріалів для підсилення
залізобетонних конструкцій та окремих елементів.
3. Здійснено детальний опис технологічних процесів при підготовці
залізобетонних конструкцій до підсилення.
4. Наведено основні конструктивні рішення при підсиленні згинальних
елементів у вигляді детальних схем.
5. Виконано математичні дослідження мостової будови до та після
підсилення крайніх балок приклеюванням ламінатних стрічок та визначено,
що порівняння двох варіантів підсилення конструкцій мосту варіант з
підсилення зовнішнім армуванням вуглецевими стрічками має меншу
кошторисну вартість на 154838 грн, а економічний ефект складає 28% у
порівнянні з методом підсилення металевими шпренгелями. Трудомісткість
виконання робіт теж менша на 400 люд.лн., тобто на 56% та підтвердили
його ефективність в підвищенні основних експлуатаційних показників
залізобетонних балок міцності, жорсткості і тріщиностійкості в порівнянні
з традиційними методами підсилення.
112
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems
for Strengthening Concrete Structures. ACI 440.2R-02. American Concrete
Institute.
2. Большая Энциклопедия Нефти и Газа.- СССР,1982. - С. 877-925.
3.Externally bonded FRP reinforcement for RC structures. Technical report
on the Design and use of externally bonded fibre reinforced polymer reinforcement
(FRP) for reinforced concrete structures. The International Federation for
Structural Concrete. CEB-FIP, July, 2001.
4. Хаютін Ю.Г., Чернявський В.Л., Аксельрод Є.З. Застосування
вуглепластиків для посилення будівельних конструкцій// Бетон і залізобетон.
– № 6. – 2002. – с. 17-20; № 1. – 2003. – с. 25-29.
5. Бондаренко С.В., Санжарновський Р.С. Посилення залізобетонних
конструкцій композитними матеріалами під час реконструкції будівель. М.
Будвидав, 1999. 352 с.
6. Штам К., Вітте Г. Багатошарові конструкції. М. Будвидав, 1983, 300 с.
7.Bakis C.E., Bank L.C., Brown V.L., Cosenza E., Davalos J.F., Lesko J.J.,
Machida A., Rizkalla S.H., Triantifillou T.C. Fibre-Reinforced Polymer
Composites for Construction-State-of-the-Art Review. Journal of Composites in
Construction, 2002, V.6, No 2, pp. 73-87.
8. Чернявський В.Л., Аксельрод Є.З. Посилення залізобетонних
конструкцій композитними матеріалами. Житлове будівництво, 2003 № 3,
стор 15-16.
9. Чернявський В. Л. Аксельрод Є. З. Застосування вуглепластиків для
посилення залізобетонних конструкцій промислових будівель. Промислове
та цивільне будівництво, 2004 № 3, стор 37-38.
10. Бердичевський Р.С., Урський А.Л., Шамбіров Е. І. Технологія
ремонту дерев'яних конструкцій, 2002 № 2. стор 1-5.
113
11. Клевцов В.А., Фаткуллін Н.В., "Розрахунок міцності нормальних
перерізів елементів, що згинаються, посилених зовнішньою арматурою з
полімерних композиційних матеріалів", Науково-технічна конференція
молодих учених і аспірантів ЦНДІС, 2006.
12. ГОСТ 25.601-99. «Методи механічних випробувань композиційних
матеріалів із полімерною матрицею (композитів). Метод випробування
плоских зразків на розтяг при нормальній, підвищеній та зниженій
температурах».
13. Диховичний А. А. Статично невизначені залізобетонні конструкції. -
Київ: Будівельник, 1978. - 142 с.
14. Методичні рекомендації щодо уточненого розрахунку
залізобетонних елементів з урахуванням повної діаграми стиснення
бетону/НДІБК. - Київ, 1987. - 24 с.
15. Emmons P. H., Vaysburd A. M., Thomas J. Strengthening Concrete
Structures, Part I, Concrete International, 1998, vol. 20, № 3, pp. 53-58.
16. Emmons P. H., Vaysburd A. M., Thomas J. Strengthening Concrete
Structures, Part II, Concrete International, 1998, vol. 20, № 4, pp. 56-60.
17. Nanni, A., Carbon fibers in Civil Structures: Rehabilitation and New
Construction. Proc., The Global Outlook for Carbon Fiber 2000, Intertech, San
Antonio, Texas, December 4-6, 2000, p. 6.
18. Nanni, A. Guides and Specifications for the Use of Composites in
Concrete and Masonry Construction in North America. Proc. Int. Workshop
"Composites in Construction: A Reality," Capri, Italy, July 20-2, 2001, pp 9-18.
19. Tumialan, G., Fukuyama H., Nanni A. Overview of the Japanese
Guidelines for Seismic Retrofitting of RC Columns Using FRP Materials.
Structures 2001, Washington DC, May 21-23, 2001, p. 8.
20. Tumialan, G., Fukuyama H., Nanni A. Japanese and North American
Guidelines for Strengthening Concrete Structures with FRP: A Comparative
Review of Shear Provisions. Non-Metallic Reinforcement for Concrete Structures -
FRPRCS-5, Cambridge, July 16-18, 2001, p. 10.
114
21. Мурин А. Я. Ефективність використання композитних матеріалів при
підсиленні будівельних конструкцій / І. В. Мельник, Р. З. Добрянський,
Мельник І. В // Збірник праць третьої всеукраїнської науково-технічної
конференції : науково-технічні проблеми сучасного залізобетону. – Львів,
2003. – С. 577-584.
22. Мурин А. Я. Деформативність залізобетонних балок при різних
процентах підсилення зовнішньою композитною арматурою / [А. Я. Мурин,
Р. З. Добрянський, В. М. Сорохтей, С. В. Цепков, Т. В. Приставський] //
Збірник наукових праць : дороги і мости. – 2009. – № 11. – С. 239-245.
23. Система посилення будівельних конструкцій композитними
матеріалами - www.stroysist.ru
24. Certifications book. Ruredil X Mesh GOLD. - San Donato Milanese. -
2007. - 212 p.
25. Розробка рекомендацій щодо посилення збірних залізобетонних
конструкцій зовнішнім армуванням системою композитних матеріалів
RUREDIL X MESH GOLD. Київ: НДІБК – 2011-213с.
26. Система посилення будівельних конструкцій нанокомпозитними
матеріалами - http://www.varmastroy.ru
27. Технологія реконструкції будівель та споруд. Кочерженко В.В.,
Лебедєв В.М. 2007 рік, 224 с.
28. СНиП IV-2-82 Сборник 46. Работы при реконструкции зданий и
сооружений.
29. "Інструкції з оцінки якості будівельно-монтажних робіт" (СН 378-
77).
30. Посібник з посилення залізобетонних конструкцій композитними
матеріалами. Москва, Будвидав, 1979, - 300 с.
31. ДБН А.3.2-2-2009 "Охорона праці і промислова безпека у
будівництві. Основні положення". Київ Міністерство регіонального розвитку
та будівництва України, 2012.
115
32. Папків СП. Теоретичні засади виробництва хімічних волокон. М:
Хімія, 1990. 390 с.
33. Сімамура С. Вуглецеві волокна. М: Світ, 1987. 278 з.
34. Бокарєв С.А., Смердов Д.М. Нелінійний аналіз залізобетонних
конструкцій, що згинаються, посилених композитними матеріалами // Вісник
Томського державного архітектурно-будівельного університету. 2010. № 2.
С. 113-125.
35. Смердов Д.М., Устінов В.П., Яшнов О.М. Перспективи застосування
неметалевої арматури в залізобетонних конструкціях// Наука, інновації,
освіта: актуальні проблеми розвитку транспортного комплексу Росії: Мат-ли
Міжнар. наук.-техн. конф. Єкатеринбург: Вид-во УрГУПСу, 2006. С. 258-260.
36. ДБН В.2.6-98:2009.Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні
положення. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2011.
37. Ruredil X Mesh Gold. Сітка з волокон Р.В.О. (поліпарафенілен
бензооксазолу) у стабілізованій неорганічній матриці для збільшення
міцності бетону на згин та зріз. – Львів: ТзОВ фірма "АЛЬПІ-ЛЬВІВ", 2011. –
7 с.
116
АНОТАЦІЯ
Асанова О.М. Застосування композиційних матеріалів на основі
вуглецевого волокна при підсиленні залізобетонних конструкцій – Рукопис.
Кваліфікаційна робота на здобуття ОС магістра зі спеціальності: 192
– "Будівництво та цивільна інженерія". Освітня програма - "Промислове і
цивільне будівництво"–Черкаський державний технологічний університет,
Черкаси, 2023.
В даній роботі виконувалися дослідження і аналіз застосування
вуглецевого волокна у будівництві. У першому розділі представлений
історичний огляд та загальні відомості виробництва вуглеволокона, його
використання у будівництві. Розглянуті структури з вуглецевими волокнами,
які вже використовуються в будівництві та застосування вуглецевого волокна
при виробництві будівельних конструкцій. Описано переваги застосування
композитних матеріалів в порівнянні із застосуванням традиційних
матеріалів для підсилення каркасних конструкцій та окремих елементів.
Розглянуто особливості проектування елементів будівель із використанням
матеріалів на основі кевларових та вуглецевих волокон, приведені
рекомендації по використанні композитних матеріалів. Та здійснено огляд
застосування готових будівельних конструкцій із вуглецевого волокна.
У другому розділі виконано огляд допоміжних компонентів, що
використовуються для влаштування підсилення із композитних матеріалів.
Розглянуто основні області застосування компонентів підсилення. Здійснено
детальний опис вимог по влаштуванню підсилення. Описано основні
рекомендації та вказівки по застосуванню композитних компонентів та
обладнання для влаштування систем підсилення. Наведено основні
конструктивні рішення при підсиленні згинальних елементів у вигляді
детальних схем.
У третьому розділі представлена технологія виконання робіт по
підсиленню несучих залізобетонних конструкцій, контроль якості, вимоги з
117
техніки безпеки. Надані чіткі поетапні рекомендації щодо підготовки основ
залізобетонних конструкцій для підсилення їх окремих елементів.
Розглянуті основні механізми та засоби, які використовуються при
підготовці поверхонь до подальшого відновлення. Наведено перелік
основних сумішей, що використовуються в процесі відновлення
залізобетонних конструкцій. Здійснено детальний опис технологічних
процесів при підготовці конструкцій до підсилення.
Наведено основні рекомендації по влаштуванню композитних
підсилюючих матеріалів для несучих конструкцій каркасних будівель.
Описано заходи щодо техніки безпеки працівників під час виконання робіт.
В четвертому розділі представлена техніко-економічна ефективність
підсилення залізобетонних конструкцій зовнішньою композитною
арматурою. Виконано порівняння характеристик підсилення сталевими та
вуглепластиковими матеріалами. Розглянуто підсилення зовнішньою
композитною арматурою шляхопроводу через залізницю біля с. Вістова,
Івано-Франківської області та проведено порівняння економічних показників
робіт по підсиленню шляхопроводу сталевими шпренгелями.
За даними розрахунків визначено, що порівняння двох варіантів
підсилення конструкцій мосту варіант з підсилення зовнішнім армуванням
вуглецевими стрічками має меншу кошторисну вартість на 154838 грн, а
економічний ефект складає 28% у порівнянні з методом підсилення
металевими шпренгелями.
Ключові слова: вуглецеве волокно, технологія, дослідження,
підсилення, аналіз, процес, залізобетонні конструкції, композитна арматура,
контроль, техніка безпеки, обладнання, економічна ефективність.
118