Применение волокнистых композитов в качестве ремонтных материалов для бетонных конструкций и сооружений

Введение
Композиционные материалы представлены материалами, которые получены из соединения двух или более компонентом в единую систему, причем каждый компонент по отдельности должен сохранить свои свойства. Композиты могут рассматриваться в качестве соединения фаз – одна фаза непрерывна (матрица), а другая прерывиста (армирующая фаза).
Волокнистые композиционные материалы являются материалами, которые состоят из волокон в матрице, являющуюся связующим, объединяющим материалом.
1 Методы усиления бетонных колонн
Параметры конструкций, которые подлежат эксплуатации работ по внешнему армированию, должны включать следующие определения.
Ремонт основания бетонных конструкций (колонн, балок и др.) должны соответствовать требованиям проектных спецификаций и заявленных чертеж конструкторов [1].
Имеющиеся трещины на объекте с шириной раскрытия (более 3 см) могут негативным образом повлиять на будущую систему внешнего армирования. Трещины подлежат заделке с помощью, например, эпоксидного клея [4].
Колонны в общепринятом понимании представляются одними из самых ответственных элементов зданий. Состояние колонн влияет на надежность всего сооружения. Усиление колонн – важная практическая задача, которая требует определенных мер по предотвращению обвала здания. Волокнистые композиты влияют на несущую способность железобетонных колонн [2].
Поверхность должны быть подготовлена перед армированием, зачищена и отшлифована.
Современные способы усиления бетонных колонн создаются с помощью стальной арматуры, представляющей продольные стержни с поперечными связями или спиралями. Спирали (связи) могут создавать ограничение на способность деформирования бетона в боковом направлении, которое характеризуется растяжением [5].
Внешнее армирование колонн можно осуществить путем закрепления обойм из холстов вокруг сечения элементов. Чтобы установить обоймы с направлением армирующих волокон перпендикулярно усиливаемой конструкции холст следует установить на всю высоту конструкции (рис.1).
Рисунок 1 ‒ Схема внешнего армирования колонны
2 Методы усиления бетонных балок
Использование волокнистых полимерных композитов с целью внешнего армирования представляет эффективной технологией ремонта и укрепления железобетонных балок. Волокнистые полимерные композиты повышает сопротивление на сдвиг структурных балок [3].
Базальтовый полимерный композит часто используется для усиления балок, его прикрепляют к железобетонному элементу эпоксидной смолой

. Однако есть ограничения на использование эпоксидной смолы, учитывая их слабую огнестойкость [4].
Внешнее армирование изгибаемых балочных конструкций (рис.2) может быть осуществлено с помощью клейки на нижнюю реберную поверхность усиливающих элементов с таким направлением армирующих волокон, что они должны быть расположены вдоль оси конструкции. При вертикальных или наклонных хомутов нужно осуществить направление армирующих волокон перпендикулярно, либо под наклоном к продольной оси конструкции.
Внешнее армирование при ремонтных работах должно основываться на расчетно-нормативной базе, что часто используется в строительстве [4].
Рис. 2 ‒ Схема внешнего армирования балки
Ламинаты и ткани, созданные на основе углеродных волокон, рекомендуют использоваться для усиления изгибаемых и внецентренно сжатых железобетонных конструкций. А для усиления конструкций центрально сжатых рекомендуется использовать стекловолокна.
Для выполнения работ по усилению железобетонных конструкций угле- и стеклопластиками рекомендуется использовать следующие три вида эпоксидных материалов [5]:
грунтовка, наносимая на подложку при помощи кисти или валика (пропитывает поверхностных слой);
шпатлевка, чтобы заделать мелкие неровности подложки перед тем как наклеить элементы усиления;
адгезитовые составы, которые используются для наклейки полос ламината или тканей.
Адгезитовые составы могут наносится на основание тонким (не более 1 мм) слоем при помощи шпателя. В случае если использовать ламинат, то адгезив следует сначала наносить на ленту, наклеивая на очищенную поверхность. Далее следует выждать не менее сутки [2].
Таким образом, вышеперечисленные способы будет неоценимой помощью по укреплению как бетонных колонн, так и балок.
При осуществлении установки внешнего армирования следует смешать полимеры в соответствии со схемой, предоставленной от производителя. Полимерные композиты должны быть смешано в строго определенных пропорциях при предписанной температуре и до требуемой однородности. Полимеры следует использовать в малых количествах, чтобы экономить расход.
Грунтовочное покрытие и шпаклевка должны быть осуществлены перед тем, как будет размещаться композит. Грунтовочное покрытие наносится равномерно по заявленным требованиям.
При нанесении шпаклевки следует выдерживать толщину наносимого слоя