Углеродная ламель

Углеродная ламель — это жесткий композитный элемент на основе углеволокна, предназначенный для внешнего усиления железобетонных, бетонных, каменных и кирпичных конструкций. Ламели монтируются снаружи элемента и работают как высокопрочная «накладка», которая берёт на себя растягивающие усилия и повышает несущую способность без увеличения сечения и массы конструкции.

Что такое углеродная ламель и чем она отличается от ленты и сетки

В системах усиления конструкций углеволокном применяют несколько типов материалов: углеродные ленты, ткани, сетки и ламели. Ламель отличается от них следующим:

• жёсткая форма — в отличие от рулонной углеродной ленты, ламель поставляется в виде профилированной пластины определённой ширины и толщины;
• повышенный модуль упругости — ламели эффективнее уменьшают прогиб и увеличивают жёсткость элемента;
• точная геометрия — обеспечивается стабильная толщина и качество армирующего слоя;
• ориентация волокон — углеродные волокна ориентированы преимущественно в одном направлении, что даёт максимальный эффект по растяжению.

При этом ламели дополняют другие материалы: в одной системе могут применяться углеродная сетка, углеволоконные ткани, а также элементы, аналогичные по назначению продукции раздела углепластиковая ламель.

Области применения углеродных ламелей

Ламели применяются, когда требуется увеличить несущую способность или жёсткость без серьёзного вмешательства в конструктивную схему:

• усиление железобетонных балок и ригелей по растянутой зоне;
• уменьшение прогибов плит перекрытий (монолитных и сборных);
• усиление опорных участков и зон концентрации напряжений;
• усиление простенков и участков стен при устройстве проёмов;
• повышение трещиностойкости в зонах растяжения и изгиба;
• реконструкция и усиление элементов, работающих под действием циклических и ударных нагрузок.

Часто ламели применяют в комплексе с другими композитами — например, с углеродной арматурой и углеродными лентами различных типов (полотняного, саржевого и сатинового переплетения).

Преимущества усиления углеродными ламелями

Внешнее армирование ламелями имеет ряд важных преимуществ по сравнению с традиционным усилением бетоном и металлоконструкциями:

• минимальное увеличение массы — углепластик значительно легче стали, поэтому не перегружает основание и соседние элементы;
• отсутствие коррозии — углеродное волокно химически стойко, не требует антикоррозионной защиты;
• малая толщина — ламели позволяют усиливать конструкции без заметного изменения геометрии;
• высокая скорость работ — монтаж выполняется без «мокрых» процессов с тяжёлой опалубкой и без сварки;
• совместимость с ремонтными составами — поверхность легко подготавливается с применением материалов раздела ремонтный состав;
• долговечность — правильно подобранная система связующего и ламелей служит десятилетиями без потери свойств.

Благодаря этим преимуществам углеродные ламели часто выбирают как альтернативу традиционным сталежелезобетонным рубашкам и накладкам.

Типовые задачи усиления углеродной ламелью

На практике углеродные ламели используют для решения следующих задач:

1. Увеличение несущей способности — при изменении назначения помещений, установке нового оборудования, усилении перекрытий под более высокие эксплуатационные нагрузки.
2. Снижение прогибов — когда перекрытия или балки испытывают избыточную деформацию и необходимо повысить жёсткость без увеличения высоты сечения.
3. Санация трещин — стабилизация трещиноватых зон за счёт переноса растягивающих усилий в композитную накладку.
4. Усиление вырезанных проёмов — компенсация ослабления железобетонных стен и ригелей при обустройстве дверных, оконных и технологических проёмов.
5. Повышение сейсмостойкости — работа в составе комплексных мероприятий по усилению элементов согласно требованиям СП 14.13330 и СП 63.13330.

Во многих проектах ламели применяют совместно с углеродной сеткой или другой композитной арматурой, формируя пространственную систему усиления.

Подготовка основания перед монтажом ламелей

Качество подготовки основания напрямую влияет на надёжность работы углепластиковой системы. Обычно выполняют следующие этапы:

• механическая очистка поверхности от старых покрытий, цементного молочка, слабых участков бетона;
• выявление и обработка дефектов — раковин, сколов, отслоений;
• ремонт дефектов и выравнивание геометрии с применением материалов раздела ремонтный состав;
• очистка и защита оголённой стальной арматуры специализированными материалами по типу ингибитора коррозии для защиты арматуры;
• шлифовка и обеспыливание зоны приклейки ламелей;
• нанесение клеевого или эпоксидного состава согласно технической документации системы.

Только после подготовки основания выполняется установка ламели с контролем прижатия и удаления воздуха из клеевого слоя.

Монтаж углеродных ламелей: общая схема работ

Конкретная технология зависит от системы производителя, но в общем виде процесс включает:

1. разметку зон усиления по проекту;
2. подготовку поверхности и ремонт дефектов;
3. нанесение грунтовочного слоя при необходимости;
4. приготовление клеевого состава (эпоксидной смолы или специализированного клея);
5. нанесение клея на основание и на тыльную сторону ламели (в зависимости от системы);
6. установку ламели с последующим прикаткой роликом для удаления воздуха;
7. формирование защитного покрытия при необходимости (шпаклёвка, тонкий слой ремонта, огнезащитные системы).

Проектное решение по усилению ламелями, как правило, выполняется в соответствии с требованиями СП 164.1325800, СП 63.13330 и СП 28.13330.

Сочетание углеродных ламелей с другими композитными материалами

Для максимального эффекта ламели часто комбинируют с другими материалами из линейки углеволоконного усиления:

• углеродная лента — для гибкого армирования криволинейных участков и обхода сложной геометрии;
• углеродная сетка — для распределения напряжений по поверхности и усиления защитного слоя;
• углепластиковые ламели — для реализации альтернативных или дополнительный решений по усилению сходного типа;
• композитные стержни и углеродная арматура — для армирования сопряжённых участков конструкций.

Композитная система подбирается по результатам расчётов и обосновывается в составе проектной документации.

Когда имеет смысл применять углеродную ламель

Использование ламелей целесообразно в следующих случаях:

1. недостаточная несущая способность существующих балок, плит, ригелей;
2. неприемлемые прогибы и чрезмерные деформации конструкций;
3. изменение функционального назначения помещения и рост эксплуатационных нагрузок;
4. усиление проёмов и ослабленных зон в стенах и перекрытиях;
5. реконструкция зданий без возможности применения тяжёлых стальных конструкций и наращивания сечения;
6. повышенные требования к сроку службы и эксплуатационной надёжности.

Углеродная ламель — это инструмент, позволяющий инженеру решить сложную задачу усиления быстро, технологично и без серьёзных ограничений по эксплуатации объекта.

Приобрести углеродную ламель или получить техническую консультацию по подбору системы усиления вы можете у специалистов компании ООО «МПКМ».