Усиление конструкций композитными материалами из углеродных волокон

Международный концерн "Sika" был образован в начале ХХ века в Швейцарии, где и на сегодняшний день находится его головной офис. Концерн является одним из мировых лидеров рынка специальных продуктов для строительной отрасли и материалов для промышленного применения (промышленные клеи, герметики и инструментальные смолы).

"Sika Poland" - польское подразделение концерна - предлагает добавки и примеси к бетонам и растворам (в том числе на базе микрочастиц кремнезема), средства поверхностной защиты бетона, специальные растворы для ремонта железобетонных конструкций, ленты и эластичные шпаклевки для герметизации и ремонта дилатационных щелей, рабочих швов, рисок и трещин, применяемые в промышленности клеи и герметики, системы композитных материалов для усиления стальных, бетонных, кирпичных и деревянных конструкций, антикоррозийные покрытия для защиты стальных и оцинкованных поверхностей, системы промышленных полов, эластичные мембраны для крыш и изоляции, системы эластичного крепления железнодорожных, трамвайных и крановых рельсов, системы усиления и дилатации дорожного покрытия, а также материалы для ремонта и защиты мостовых конструкций, дымовых труб, водных преград, очистных сооружений, градирен, хранилищ.

Система приклеиваемых композитных материалов из углеродных волокон предназначена для увеличения несущей способности бетонных, кирпичных, стальных и деревянных конструкций. Основные составляющие системы - клей Sikadur 30, ленты Sika CarboDur и ремонтный раствор Sikadur. Дополнением к системе Sika CarboDur являются угольники Sika CarboShear L для усиления зон сжатия, а также холсты из углеродных волокон SikaWrap, используемые везде, где применение углеродных лент затруднено или невозможно (например, при усилении больших кирпичных поверхностей или элементов со сложной геометрией).

При небольших размерах и собственном весе ленты Sika CarboDur обнаруживают высокую прочность не только на растяжение, но и на усталость материала. При этом различные продукты этой линии обладают различными модулями упругости, что позволяет оптимально подбирать ленты для усиления конструкций в зависимости от характера их работы. Материал абсолютно водонепроницаем, устойчив к коррозии. Есть возможность предварительного напряжения лент непосредственно перед наклеиванием их на конструкцию, а также покрытия их растворами и красками.

В 1987 г. в Швейцарском институте строительных материалов (ЕМРА) начались испытания различных строительных конструкций, усиленных системой Sika CarboDur. Железобетонные балки были подвергнуты воздействию статических и динамических нагрузок в экстремальных погодных условиях. Было зафиксировано появление льда в микротрещинах, но снижения несущей способности не наблюдалось. Во время испытания системы в огневой камере согласно стандартам ISO не было отмечено появления дыма. В 1991 г. началось практическое применение системы Sika CarboDur при усилении железобетонных и деревянных мостов.

Практика подтвердила: в результате усиления железобетонных конструкций материалами из углеродных волокон с высоким модулем упругости снижаются напряжения в арматурной стали и уменьшается ширина раскрытия трещин. Еще более впечатляющих результатов удается добиваться, предварительно напрягая ленты.

Для усиления деревянных конструкций, подвергающихся сильному изгибу, специалисты "Sika" рекомендуют ленты типа Н с высоким модулем упругости.

Угольники Sika CarboShear L (L-образные элементы) играют роль своего рода внешних хомутов, наклеиваемых на тавровые балки и ребристые плиты. Угольники анкерятся в сжатых зонах полок сечений (для чего сверлятся специальные отверстия) и приклеиваются клеем Sikadur 30 к боковым и нижним поверхностям изгибаемых конструкций. Для проведения испытаний угольников была специально изготовлена тавровая балка со стенкой без хомутов. Вместо них она была армирована угольниками. Результаты тензометрических испытаний свидетельствуют о том, что на изгиб такая балка работает точно так же, как тавровая балка, конструктивно армированная обычным образом.

Холсты из углеродных волокон SikaWrap широко применяются в зонах растяжения конструкций, а также там, где конструкции работают на срез. Усиленные SikaWrap конструкции проявляют высокую устойчивость к динамическим, в частности, тектоническим нагрузкам. Есть возможность наклеивания этих холстов в три слоя, при этом образуется привлекательного внешнего вида тонкий слой с возможностью нанесения цветного защитного слоя. Как и лентам CarboDur, холстам SikaWrap свойственны небольшой собственный вес и простота в применении.

Качество усиления конструкций композитами фирмы "Sika" в значительной степени зависит от состояния основания и качества его подготовки. Оно должно быть прочным, чистым, обезжиренным, без пыли и ровным. При наличии неровностей основание шпаклюется ремонтным раствором Sikadur 41.

Тщательно перемешанный клей Sikadur 30 втирается шпателем в подготовленную поверхность. Ленты Sika CarboDur протираются чистой тканью (желательно фланелью), пропитанной составом Sika Colma-Cleaner. На ленту наносится тонкий слой Sikadur 30 так, чтобы поверхность слоя была полукруглой либо двускатной (высота от 3 до 5 мм). После размещения наклеиваемых лент на усиливаемом элементе каждая из них прижимается специальным валиком так, чтобы по всей длине ленты клей оказался выдавленным с обеих ее сторон.

Холст SikaWrap наклеивается тем же клеем, тщательно втираемым в усиливаемую холстом поверхность. После того как активированный холст уложен на основание, он прокатывается валиком вдоль волокон. Потом с помощью кисти или валика холст покрывается клеевым раствором. В случае необходимости еще одного слоя усиления вышеперечисленные операции повторяются.

Подробности - в "Sika Poland Sp. z o. o." по адресу: ul. Karczunkowska, 89 02-871 Warszawa, Polska.

Тел.: +48 22 644-78-24.

Факс: +48 22 644-77-64.Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ