Evlerin inşaatı

İnşaatta karbon fiber kullanımı: kendin yap güçlendirme ve taşıyıcı yapıların güçlendirilmesi

Modern inşaat, diğer herhangi bir endüstri gibi, yenilikçi teknolojilerin tanıtılması olmadan tamamlanmış sayılmaz ve bugün daha önce yalnızca roket gibi yüksek teknoloji endüstrilerinde kullanılan malzemeler, inşaat endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve geleceğin mimarisini şekillendirmektedir. Modern inşaatın en önemli görevlerinden biri, dinamik yükler, sıcaklık değişimleri ve diğer agresif iklim faktörlerinden etkilenen bina ve yapıların mukavemeti ile ilgili sorunları önlemektir. Sonuç olarak, binaların beton duvarlarında çatlaklar meydana gelir, koruyucu tabaka soyulur ve bu da binaların operasyonel özelliklerinde bir azalmaya yol açar. Bu bağlamda, erken yıkımlarını önlemek için tasarlanmış yük taşıyıcı yapıların güçlendirilmesi, inşaatın ayrılmaz bir aşaması haline geldi. Daha önce bu amaçlar için kullanılan popüler malzeme uzun süredir cam elyafıysa, bugün yavaş yavaş yeni bir talep edilen malzeme – karbon elyafı ile değiştiriliyor, kullanım özellikleri ve özellikleri hakkında daha fazla konuşacağız..

Karbon fiber nedir? Malzemeyi kullanmanın özellikleri

Karbon fiber, yapısal elemanı karbon atomlarından oluşan 3 ila 15 mikron çapında ince karbon filamentleri olan yapay kökenli lineer elastik kompozit bir polimer malzemedir. İkincisi, sırayla, hizalama nedeniyle birbirine paralel olan mikroskobik kristaller halinde birleştirilir. Hizalama, elyafın gerilme mukavemetini arttırmaya yardımcı olur. Teknik özelliklerine, özellikle sertliğine göre, karbon fiber metalden birkaç kat daha üstündür, bunun sonucunda savunma sanayi, havacılık üretimi ve inşaat endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberin benzersiz özelliklerinin bu malzemeyi yenilikçi olarak değerlendirmeyi mümkün kılmasına rağmen, yüzyılımızın bir icadı değildir ve uzun süredir uçaklarda ve roketlerde ve geçen yüzyılın sonundan beri inşaatta kullanılmaktadır. Bu alanda ilk kez 1980 yılında, Kaliforniya’daki tüm bina ve yapıların karbon fiber kullanılarak inşa edilmeye başlanmasıyla ortaya çıktı ve bu da sismik olarak aktif bir alanda bulunan binaları güçlendirmeyi mümkün kıldı. Bu mülkü hizmete sokan yerli inşaatçılar, konut binalarında onarım önlemleri alma sürecinde bu malzemeye başvuruda bulundular ve o zamandan beri popülaritesi arttı..

Önemli! Beton gibi karbon fiberin de nihai bir ürün değil, yalnızca bir malzeme olduğu unutulmamalıdır. Kendi kendini güçlendirmek için inşaatta kullanılan çok sayıda malzemenin üretiminin temelidir. Bunlara karbon ağları, lameller ve bantlar dahildir..

Karbon Fiber Özellikleri: Temel Faydalar

Karbon fiber, yüksek sıcaklıklarda (3-5 bin dereceye kadar) ön işleme tabi tutulmuş poliakrilonitritten oluşur. Teknik özellikler nedeniyle, bir bağlayıcı (iki bileşenli epoksi reçine) ile emprenye edildiği ve duvar kağıdına benzer şekilde, güçlendirilmesi gereken bir yapının yüzeyine yapıştırıldığı dış takviye için karbon fiber kullanılır. Bu özel bağlayıcıyı kullanmanın uygunluğu birkaç şekilde kanıtlanmıştır:

  • İlk olarak, epoksi reçinenin betonarmeye yüksek yapışma özelliği vardır;
  • İkinci olarak, karbon fiber reçine ile kimyasal reaksiyona girdikten sonra sert plastiğe dönüşerek çeliğe göre 6-7 kat daha fazla mukavemet kazanır..

Günümüzde karbon fiber, diğer kompozit malzemeler arasında en popüler olanıdır. Alüminyumdan %30 ve demirden %75 daha hafif olmasına rağmen, çekme mukavemeti en iyi çelik kalitelerinin dört katıdır. Karbon bazında üretilen karbon fiber, düşük özgül ağırlığa sahiptir ve ısıtıldığında hafifçe genişlerken sert kimyasallara maruz kalmaz. Yukarıdaki özellikler göz önüne alındığında, karbon fiber, çeşitli iklim bölgelerinde kullanım için uyarlanmış çok yönlü bir malzeme olarak kabul edilebilir..

Malzemenin uzun hizmet ömrü, aşağıdaki avantajlarının kombinasyonu ile açıklanmaktadır:

  • Malzemenin suyla reaksiyona girmediği, karbon fiberin parlak yüzeyi sayesinde yüksek su geçirmezlik özellikleri;
  • Çeşitli yüzeylere yüksek yapışma;
  • Korozyon süreçlerine karşı olağanüstü direnç;
  • Hafiflik, donatı sisteminin bina üzerinde ek yükler oluşturmaması nedeniyle bir özelliktir. Karbon fiber, çelikten çok daha hafif olmasına rağmen, yüksek mukavemet özelliklerine sahiptir;
  • Karbon fiber kullanarak, takviye malzemesini birkaç katman halinde uygulama fırsatı elde edersiniz;
  • Onarım işi yapma sürecinde, güçlendirilmiş binanın çalışmasını durduramazsınız;
  • Temeli kendi elinizle güçlendirmek için karbon fiber kullanımı, çalışma sırasında zaman ve işçilik maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olur;
  • Karbon fiber haklı olarak, yuvarlak ve açısal yüzeyler, nervürlü döşeme plakaları, çerçeve yapılarının kiriş elemanları ve ayrıca köprü açıklıklarının T-kirişleri dahil olmak üzere herhangi bir karmaşıklık ve konfigürasyondaki yapıları güçlendirmek için kullanılabilecek evrensel bir malzeme olarak kabul edilir. küçük bir kaburga genişliği ile karakterize edilir;
  • Karbon fiber – takviye için çevre dostu ve toksik güvenli malzeme;
  • Ayrıca bu malzeme yanmaz ve darbelere karşı dayanıklıdır..

Etkili bir güçlendirme teknolojisi hangi gereksinimleri karşılamalıdır??

Yapının etkin bir şekilde güçlendirilmesini sağlamak için, güçlendirme teknolojisi bir dizi koşulun karşılanmasını sağlamalıdır:

  • Yapıların doğal nem içeriği, takviye elemanlarının montajına engel olmamalıdır;
  • Takviye elemanları, takviyeli yapıdan takviye elemanlarına etkili bir kuvvet aktarımı gerçekleştirileceği için herhangi bir yapı malzemesine güvenilir bir şekilde yapıştırılmalıdır;
  • Montaj yapıştırıcısı da dahil olmak üzere takviye işleminde kullanılan tüm malzemeler, takviye verimliliğini artıracak, zaman içinde kararlı olan özelliklerle karakterize edilmelidir;
  • Çeşitli malzemelerden yapılan yapıların donatıya tabi olması nedeniyle, donatı elemanlarının elastisite modülü ve mukavemeti oldukça geniş bir aralıkta temsil edilmelidir..

Yukarıda listelenen tüm gereksinimler, yapay kaynaklı lifler, özellikle aramid ve karbon ile temsil edilen dış takviye elemanları tarafından karşılanırken, en iyi fiyat / kalite oranını gösteren ikincisi en yaygın olanıdır..

Hangi durumlarda dış takviye yapmak gerekir??

Günümüzde karbon fiber, çeşitli malzemelerden yapılmış yapıları güçlendirmek için kullanılmaktadır:

  • Betonarme binalar – korozyona, sıkıştırılmış elemanların güçlendirilmesine ve aşırı yüklenmelere karşı korunmasına ihtiyaç duyan köprüler, hidrolik yapılar ve mimari anıtlar bunlara dahildir. Bu işlev tamamen karbon fiber tarafından gerçekleştirilir;
  • Metal yapılar, karbon fibere yakın bir elastikiyet modülüne ve mukavemete sahip olan;
  • Taş yapılar, özellikle taş sütunlar, tuğla evlerin duvarları ve direkler.

Binaları dış takviye ile güçlendirme ihtiyacı aşağıdaki durumlarda ortaya çıkar:

  • Taşıma kapasitesinde, rijitliğinde ve çatlaklara karşı direncinde azalmaya neden olan yapının hasar görmesi durumunda;
  • Yüklerin büyüklüğünde ve niteliğinde bir değişiklik olarak ifade edilen binanın çalışma koşullarında bir değişiklik olmuşsa;
  • Yapıların depreme karşı dayanımlarını artırmak ve bakım aralıklarını artırmak amacıyla tasarım ve yapım sürecinde;
  • Betonun tahrip olmasına veya donatının korozyona uğramasına neden olan mekanik faktörlerin veya agresif doğal ortamların yapısına uzun süre maruz kalması durumunda, hayal kırıklığı yaratan sonuçları ortadan kaldırmak ve yapıyı güçlendirmek gerekli hale gelir..
  • Belirli bir dizi teknik ve ekonomik göstergeyi analiz ettikten sonra, karbon elyaf takviyesinin betonarme yapılarla ilgili olarak çoğunlukla uygun olduğu, ancak metal, beton ve hatta ahşap binalar ve yapılar için geçerli olduğu sonucuna varılabilir..

Karbon fiber için ortak tasarımlar

Kullanımı ile birlikte karbon fiber ve dış donatı sistemlerini tercih ettiyseniz, donatı sistemleri tasarlarken 164.1325800.2014 “Betonarme yapıların kompozit malzemelerle güçlendirilmesi” Uygulama Kuralları’na göre hareket etmeniz gerektiğini unutmayın. Tasarım kuralları “.

Zeminlerin güçlendirilmesini uzmanların elleriyle terk ettikten ve bunları kendiniz güçlendirdikten sonra, karbon fiberin en büyük yük alanlarına yapıştırılmasıyla yapıldığını unutmayın – genellikle açıklığın orta kısmına düşer ve temas eder. yapının alt kenarı ile. Bu teknik sayesinde yapının eğilme momentleri açısından taşıma kapasitesi önemli ölçüde artırılmıştır. Bu sorunu çözmek için uzmanlar, mevcut karbon malzeme türlerinden herhangi birinin – lamel, bant veya ağ – kullanılmasını önermektedir..

Önemli! Kirişlerin güçlendirilmesi sürecinde, enine kuvvetlere maruz kaldığında yapının taşıma kapasitesini artıracak olan destek bölgelerinin güçlendirilmesi genellikle gereklidir. Bunun için karbon ağlardan veya bantlardan yapılmış U şeklinde kıskaçlar yapıştırılır..

Önemli! Karbon fiber malzemelerin kullanılmasının özelliklerine gelince, kurulum yöntemlerinin ve yapıştırıcıların benzerliği nedeniyle, karbon bantların ve lamellerin kural olarak birlikte monte edildiğine ve kurulum nedeniyle karbon ağlarının kullanılmasına dikkat edilmelidir. malzemenin “ıslak” bir şekilde, bant ve lamel kullanımını hariç tutar.

Beton takviye teknolojisinin kendi elinizle tartışılmasının bir parçası olarak, enine yönde monte edilmiş karbon ağları veya bantlarla yapıştırılarak gerçekleştirilen kolonların takviyesi hakkında ayrı ayrı konuşmak gerekir. Bu sayede betonun enine deformasyonlarını önleyen “esaret” etkisini elde etmek mümkündür..

DIY temel takviyesi: adım adım talimatlar

“Temel takviyesi kendi elinizle nasıl yapılır?” sorusuna cevap arıyorsanız, aşağıdaki önerilerimizi okuyun ve temel döşemesini kendi elinizle nasıl güçlendireceğinizi öğreneceksiniz..

Yüzey hazırlığı: uzman tavsiyesi

Karbon fiber kullanarak harici bir takviye sisteminin kurulumuna devam etmeden önce, takviye elemanlarının yerleştirileceği bölgeleri belirleyen yapıyı işaretlemek gerekir. Boyutlandırmadan sonra, yüzeyi kaba beton agregası açığa çıkana kadar elmas fincanlı açılı taşlama makinesi veya su-kumlama makinesi kullanarak bitirme malzemelerinin kalıntılarından, çimento şerbetinden temizleyin. Takviye sisteminin etkinliği doğrudan hazırlanan tabanın özelliklerine bağlı olduğundan, bu manipülasyonları verimli bir şekilde yapmaya çalışın. Bu bağlamda, bazın hazırlanması sürecinde aşağıdaki parametrelere dikkat edin:

  • Takviye edilecek yapının yapıldığı malzemenin bütünlüğü ve sağlamlığı;
  • Karbon fiberin monte edileceği yüzeyin düzgünlüğü;
  • Karbon malzemenin yapıştırılacağı yüzeyin sıcaklığı ve nemi;
  • Toz ve diğer kirlilik eksikliği;
  • Ek olarak, belirli bir iş türünün performansı için teknolojik haritalarda bulunabilecek bir dizi kontrollü parametre vardır..

Takviye malzemelerinin hazırlanması

Karbon fiber, plastik sargıya sarılmış rulolar halinde satılmaktadır. Çalışma yüzeyinin hazırlanması sürecinde, betonun öğütülmesi sırasında oluşan büyük miktarda, takviye malzemesinin üzerine tozun bulaşmamasını sağlamak önemlidir, çünkü bu, malzemenin bir betona doymamasına yol açacaktır. bağlayıcıdır ve üretim hatalarına neden olur.

Bunu önlemek için malzemeyi kesmeden önce çalışma yüzeyini polietilen ile kaplayın ve ancak ondan sonra ölçüm yapın. Karbon ağları ve bantları kesmek için metal, lameller için bir büro bıçağı veya makas kullanabilirsiniz – metal için bir kesme tekerleği ile donatılmış bir açılı taşlama makinesi ile.

Yapıştırıcı olarak iki bileşenli bileşimlerin kullanılması tavsiye edilir, bununla bağlantılı olarak iki bileşenin belirli bir oranda karıştırılması, hazırlanmalarının ayrılmaz bir aşaması olacaktır. Oranlarını yanlışlıkla ihlal etmemek için, dozlama sürecinde ölçüm kapları veya teraziler kullanmak gerekir. Karışımı hazırlamak için önemli bir kural vardır – bileşenler karıştırılır, yavaş yavaş birbirine eklenir ve elde edilen kütle özel bir nozul ile donatılmış bir matkapla karıştırılır..

Önemli! Karışımın hazırlanması sırasında yapılan hatalar yapıştırıcının kaynamasına neden olabilir..

Önemli! Modern inşaat pazarında, bir set halinde sağlanan yapıştırıcıları bulabilirsiniz – yani. gerekli hacimde bileşenlerin zaten dozlanmış olduğu iki kovada. Bu nedenle, önceden dozlanmış karışımlarla çalışırken, bir kepçenin içeriğini diğerinin içeriğiyle karıştırmak yeterlidir (işin rahatlığı için, kovalardan biri daha büyük bir hacimle sağlanır ve yarısı boş kalır).

Karbon ağlar için, torbalarda verilen ve kullanımdan önce talimatlara uygun olarak suyla seyreltilmiş bir polimer-çimento yapıştırıcısı kullanın..

Karbon fiber malzemeler nasıl kurulur?

Takviye sisteminin montaj teknolojisi, kullanılan malzeme tipine bağlı olarak önemli ölçüde farklılık gösterir..

Karbon bandın montajı “kuru” veya “ıslak” olarak yapılabilir. Her iki durumda da, takviye edilecek tabanın yüzeyine bir yapıştırıcı tabakası uygulanır, ancak “ıslak” yöntem, karbon bandın yapıştırıcı ile emprenye edilmesini ve ardından “kuru” iken bir rulo ile tabana yuvarlanmasını içerir. yöntem, bandı tabana tutturmayı içerir ve ancak yuvarlandıktan sonra yapışkan bir karışımla emprenye edilir. Böylece kurulum adımlarının sırası tersine çevrilir. Bir karbon bandı yapışkan bir bileşimle emprenye etmek için yüzeyine bir yapışkan tabakası uygulanır ve bir rulo ile yuvarlanarak, bağlayıcının üst tabakasının karbon fiberin derinliklerine düşmesini ve alt tabakanın çıkmasını sağlarlar..

Karbon bantlar birkaç kat halinde yapıştırılabilir, ancak bunları tavan yüzeyine yapıştırırken, malzemenin kendi ağırlığı altında “kaymasını” önleyecek iki kattan fazla uygulanması önerilmez..

Önemli! Yapıştırıcı polimerleştiğinde, yüzeyinin mükemmel şekilde pürüzsüz ve eşit olacağını ve bu da bitirmeyi neredeyse imkansız hale getireceğini unutmayın. Bu bağlamda bağlayıcının sertleşmesini beklemeden “taze” yüzeye bir kaba kum tabakası uygulanır..

Karbon lamellerin montajı sürecinde, sadece güçlendirilecek yapıya değil, aynı zamanda monte edilecek takviye elemanına da bir bağlayıcı tabakası uygulanır. İşin sonunda lamel rulo veya spatula ile yuvarlanır..

Karbon ağın montajı, şerit temelin kendi elleriyle güçlendirilmesi sürecinde, nemli bir beton yüzeye tutturulur. İlk polimer-çimento yapıştırıcı tabakasını kurumasını beklemeden manuel veya mekanik olarak uyguladıktan sonra, uygulanan bileşime hafifçe bastırarak karbon ağı açın. İşin rahatlığı için uzmanlar bir spatula kullanmanızı önerir. Ardından, başlangıç ​​süresi seçilen bileşimin özelliklerine ve ortam sıcaklığına bağlı olan bileşimin ilk ayarını beklemek gerekir. Kompozisyonun sertleşmeye başladığından emin olmak için parmağınızla yüzeyine bastırın – büyük bir çabayla bastırılmalıdır. Bundan sonra, son polimer çimento tabakası uygulanır..

Önemli! Epoksi esaslı yapıştırıcılar, yangına ve ultraviyole ışınları tarafından bozulmaya karşı hassastır, bu nedenle yangına dayanıklılık açısından test edilmeli ve ultraviyole radyasyondan korunmalıdır..