Углеволокно для усиления конструкций — это высокопрочный композитный материал на основе углеродных нитей, используемый для ремонта и повышения несущей способности зданий и сооружений. Система CarbonWrap представляет собой комплекс материалов для внешнего армирования, который позволяет укреплять конструкции без увеличения их веса и объема, обеспечивая прочность, превосходящую сталь.
Что такое углеволокно и как оно работает?
Углеродное волокно (карбон) — это материал, состоящий из тончайших нитей толщиной около 5-15 мкм, практически полностью состоящих из атомов углерода. Эти нити обладают уникальной структурой — они ориентированы параллельно друг другу, что придает материалу исключительную прочность на растяжение.
Принцип усиления конструкций заключается в наклеивании высокопрочного углеволокна на поверхность укрепляемого элемента (балки, колонны, плиты перекрытия) с помощью специальных адгезивов (чаще всего на основе эпоксидных смол). После полимеризации смолы углеволокно и конструкция начинают работать как единое целое, при этом карбоновый материал воспринимает на себя значительную часть нагрузок, повышая несущую способность элемента.
Производственный процесс включает термическую обработку исходного сырья (полиакрилонитрила) при экстремально высоких температурах — от 250°C до 3000°C, в результате которого вещество теряет другие атомы и остается практически чистый углерод.
Ключевые преимущества углеволокна перед традиционными методами
Высокая прочность при малом весе
Углеволокно имеет прочность на растяжение в 3-5 раз выше, чем у стали, при этом будучи значительно легче. Это позволяет укреплять конструкции без существенного увеличения нагрузки на фундамент и несущие элементы.
Коррозионная стойкость
В отличие от стальных элементов, углеволокно не подвержено коррозии, что особенно важно для сооружений, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности или агрессивных сред.
Долговечность
Срок службы усиления из углеволокна достигает 50-60 лет и более, не требуя особого обслуживания.
Технологичность монтажа
Работы по усилению могут проводиться без остановки эксплуатации объекта, в любое время года, без привлечения тяжелой строительной техники.
Универсальность
Углеволокном можно усиливать конструкции сложной формы — закругленные, ребристые и другие криволинейные поверхности.
Сравнение характеристик углеволокна и традиционной стали
| Параметр | Углеволокно | Сталь |
|---|---|---|
| Прочность на растяжение | Выше в 3-5 раз | Ниже |
| Вес | Значительно легче | Тяжелый |
| Стойкость к коррозии | Высокая | Подвержена коррозии |
| Технологичность монтажа | Не требует тяжелой техники | Часто требуется спецтехника |
| Срок службы | 50-60 лет и более | Ограничен коррозией |
Области применения системы CarbonWrap
Усиление железобетонных конструкций
Балок, плит перекрытия, колонн, приопорных зон
Ремонт и восстановление
Устранение последствий разрушения бетона и коррозии арматуры
Сейсмоусиление
Повышение сейсмостойкости зданий и сооружений
Реконструкция
Усиление несущих конструкций для восприятия повышенных нагрузок при изменении функционального назначения зданий
Усиление различных конструкций
Каменных, металлических и деревянных конструкций
Материалы системы CarbonWrap: полный обзор
Углеродные холсты и ленты (CarbonWrap Tape)
Представляют собой однонаправленные углеродные полотна различной плотности (например, 230 г/м², 530 г/м²) и ширины (150 мм, 300 мм, 600 мм). Применяются для усиления изгибаемых элементов — плит перекрытия, балок — путем наклейки на их растянутые зоны. Могут укладываться в несколько слоев для достижения требуемой прочности.
Углеродные ламели (CarbonWrap Lamel)
Это более жесткие элементы из углеродного волокна в виде полос толщиной около 1.2-1.4 мм и различной ширины. Используются для усиления конструкций, работающих преимущественно на изгиб, часто применяются совместно с углеродными лентами.
Углеродные сетки (CarbonWrap Grid)
Сетчатые материалы из углеродного волокна плотностью от 150 до 600 г/м². Особенно эффективны для усиления сжатых элементов (колонн) путем их "бондажирования" — оклейки в поперечном направлении, что создает эффект "трехосного сжатия" и значительно повышает несущую способность.
Связующие составы (эпоксидные системы) CarbonWrap Resin+
Специальные двухкомпонентные составы на основе эпоксидных смол, обеспечивающие адгезию углеволокна к усиливаемой конструкции. Разработаны составы для различных типов материалов и условий работы:
Эпоксидные системы CarbonWrap Resin+
| Наименование | Назначение | Пропорции смешения (А:Б) | Жизнеспособность при 20°C, мин | Плотность, г/см³ |
|---|---|---|---|---|
| CarbonWrap Resin Laminate+ | Клей для углепластиковых ламелей | 100:50 | 35 | 1,88 |
| CarbonWrap Resin 230+ | Эпоксидное связующее для пропитки углеродных лент и тканей плотностью до 300 гр/м2 | 100:50 (100:25) | 50 | 1,65 |
| CarbonWrap Resin 300+ | Эпоксидное связующее для пропитки углеродных лент и тканей плотностью от 300 гр/м2 | 100:30 | 60 | 1,2 |
| CarbonWrap Resin 530+ | Эпоксидное связующее для пропитки углеродных лент и тканей с повышенной поверхностной плотностью | 100:30 | 40 | 1,50 |
| CarbonWrap Resin WS+ | Эпоксидное связующее для устройства углеродных лент и тканей на влажные поверхности | 100:35 (100:30) | 40 | 1,20 |
| CarbonWrap Resin HT+ | Эпоксидное связующее для устройства лент и тканей на поверхностях, эксплуатирующихся при температурах 60-110°C | 100:50 | 240 | 1,16 |
Преимущества эпоксидных систем CarbonWrap Resin+:
- Разработаны специально для системы внешнего армирования CarbonWrap
- Высокая адгезия к различным поверхностям: бетонным, каменным, металлическим
- Долговечны
- Применяются для лент и тканей любой поверхностной плотности
- Не требуют отдельных грунтовочных составов
