Композитные материалы
Сегодня композиты прочно вошли в нашу жизнь. Не стала исключением и строительная отрасль. Применение композитных материалов в строительстве находит всё более широкое распространение, особенно при реконструкции зданий и сооружений (в том числе и аварийных).
Композит (композитный материал) – это искусственный неоднородный конструкционный материал, в котором соединяются разные материалы для совместной работы и получения уникальных свойств. В композитном материале два основных компонента — полимерная матрица (связующее) и армирующий компонент (основа, наполнитель).
В композитах, используемых для ремонта зданий и сооружений, в качестве армирующего компонента применяются углеродные волокна, а матрицей является специальный эпоксидный либо полимерцементный состав. Матрица обеспечивает совместную работу компонентов композитного материала с усиливаемой конструкцией за счет высокой адгезии.
В зависимости от типа конструкции и её состояния подбирают наиболее подходящий тип углеродного материала и связующего.
Типы композитных материалов на основе углеродного волокна
Традиционно для внешнего армирования используются следующие виды углеродных материалов:
Углеродные ленты. Это тканное изделие различной ширины и плотности. Ширина лент из углеродных волокон может быть от 150 до 600 мм, а их плотность варьируется от 230 до 600 г/м2. Наиболее часто для усиления строительных конструкций применяется однонаправленная углеродная лента поверхностной плотностью 530 г/м2.
Углеродные ламели. Это изделие из уже пропитанного связующим углеродного волокна, которое прошло процесс полимеризации (при высоких температурах). Ширина углеродных ламелей изменяется от 50 до 150 мм. Стандартные толщины углеродных ламелей — 1,2 и 1,4 мм. В линейке материалов CarbonWrap сегодня есть специальные ультрапрочные ламели CarbonWrap Lamel T 50/110, толщиной 5 мм.
Углеродные сетки. Это тканное двунаправленное изделие. Сетки из углеродных волокон применяются, в отличие от лент и ламелей, с полимерцементным связующим. Ширина таких сеток — от 600 до 1000 мм. Поверхностная плотность – от 150 до 600 г/м2.
Типы связующих
В зависимости от типа углеродного материала подбирается соответствующее связующее.
Связующее на эпоксидной основе. Это двухкомпонентный состав на основе эпоксидных смол, который состоит из синтетического олигомера и его отвердителя. Данный тип связующего применяется для углеродных лент поверхностной плотностью от 230 до 600 г/м2.
Густое связующее на эпоксидной основе. Высоковязкое связующее также состоит из двух компонентов и применяется для наклейки углеродных ламелей.
Полимерцементный фиброармированный безусадочный состав. Состав на цементной основе с добавление полимеров и фибры для повышения пластичности и трещиностойкости. Применяется для устройства системы внешнего армирования на основе углеродных сеток.
Комплекс материалов (углеродный материал, связующее, защитный состав) смонтированный на поверхность конструкции — называется системой внешнего армирования. Полимеризованный композитный материал на основе углеродного волокна часто называют углепластиком.
Впервые система внешнего армирования на основе углеродных волокон была применена в Германии в 1960-х годах. В России данный способ усиления конструкций широко используется с начала 2000-х, а первый объект, усиленный углеродными лентами был реализован в 1998 году.
Основной документ регламентирующий проектирование и проведение работ по усилению композитными материалами в Российской Федерации — СП 164.1325800.2014 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования», утвержденный Министерством Строительства РФ в 2014 г. Скачать СП 164.1325800.2014 Вы можете здесь.