Anvendelse af kulfiber i konstruktion: forstærkning og forstærkning af bærende konstruktioner

Indholdet af artiklen

• Kulstofstof: egenskaber og funktioner
• Fordele ved at bruge
• Anvendelse i efterbehandlingsarbejder
• Brug af kulfiber
• Eksterne forstærkningssystemer

Det 21. århundrede er fyldt med innovation, og byggebranchen er ingen undtagelse. Et af de nyeste og mest populære materialer – kulstof (kulstof) fiber – indtog sin retmæssige plads, hvorved delvis forskydning af glasfiber og lignende armeringsmaterialer.

Kulstofstof: egenskaber og funktioner

Strengt taget er kulfiber ikke en opfindelse i dette århundrede. Det har længe været brugt i fly og raketry, men den gennemsnitlige person er bekendt med dette materiale i form af kulstoffiberstænger og kevlar. Efter at have gennemgået en lang fase af mestring og forbedring af teknologi, blev industrien endelig klar til at forsyne andre industrier med kulstofstof, herunder byggeri.

Det vigtigste træk ved kulfibre er en høj specifik trækstyrke i forhold til deres egen vægt. Produkter, der er forstærket med kulfiber, bevarer den højeste kendte trækstyrke, mens de med hensyn til materialeforbrug og totalvægt er meget mere rentable end stål, der er udbredt i dag..

I sin oprindelige form er carbonfiber en tynd mikrofiber, der kan væves ind i gevind, hvorfra der på sin side kan væves lærred i enhver størrelse. På grund af den korrekte orientering af molekylerne, deres stærke binding, opnås en så høj styrke. Ellers udfører fibrene simpelthen armeringsfunktionen for enhver type strukturel fyldstof, fra epoxyharpikser til beton..

Et af de mest markante træk ved kulfiber er dens høje sorptionskapacitet. Fordelen ved at bruge kulstof til at forstærke indvendige trimmer er, at kulstof ikke tillader naturlige urenheder, farvestoffer eller opløsningsmidler at komme ind i luften i hjemmet. Samtidig er sorptionsprocesser absolut ufarlige for selve fiberen..

Fordele ved at bruge

Generelt er to egenskaber af kulfiber interessante til konstruktion. Den første – strukturel, multi-sidet armering – bruges til at give materialet øget hårdhed og trykstyrke. Strukturen er forstærket med 5–10 um tykke fibre med forskellige fiberlængder. Det giver mening at strukturelt styrke efterbehandlingsoverfladerne og bygningens bærende struktur.

Det andet mål med kulfibre i byggebranchen – indlejret forstærkning – udføres af yderligere genanvendt primærfiber, der tager form af lærred, roving, gevind, reb og stænger forstærket med polymerharpikser. I dette tilfælde styrker carbonfiberen ikke selve kernen som helhed, men tjener som en pålidelig, rivebestandig base for den..

Men hvad er fordelene med kulfibre, og hvorfor skal de foretrækkes frem for mindre eksotiske materialer? Lad os starte med det faktum, at når det gælder fysiske og kemiske egenskaber, er den nærmeste konkurrent til kulfiber glasfiber, som er ret udbredt i form af glasfiber til intern pudsning. Glas har imidlertid en meget lavere rivebestandighed og større vægt, mens carbonpolymeren ikke kun er stærk, men også klæber meget bedre til det omgivende faste materiale på grund af dets høje iboende vedhæftning..

Beklædningen og strukturen, der er forstærket på denne måde, har også øget forskydning og torsionsstyrke, hvilket altid har været et betydeligt problem for stål, glas og anden plast..

Det er dog ikke uden komplikationer. Især ved indvendig udsmykning af bygninger rejses spørgsmålet om brandsikkerhed for kulfiber. I nærvær af ilt brænder det ud, selv ved temperaturer på ca. 350–400 ° C, men når den “konserveres” i et luftløst miljø, bevarer kulstof sine egenskaber, selv når det opvarmes over 1700 ° C. Højere varmemodstand garanteres af fiber og dets derivater belagt med forskellige typer carbider – dette skal tages i betragtning, når man vælger et materiale til efterbehandling..

Anvendelse i efterbehandlingsarbejder

En bred vifte af dekorative materialer kræver en base, der er helt revnfri. Dette inkluderer akrylmaling, polymere gulvbelægninger, venetiansk gips og andre tynde og skrøbelige forbindelser..

Hvis dette problem ikke er specielt akut for falske vægge fremstillet af gipsplader, er andre materialer på grund af en mere markant lineær ekspansion en særlig tilgang. Tag for eksempel forstærkning og isolering af samlingerne i et enkeltlags hylster lavet af OSB. Næsten enhver kitt eller lim vil smuldre lige inden i sømmen om et år eller to.

Sådanne samlinger skal fyldes med stærk polymerlim, dæk derefter de tilstødende kanter med 25-30 mm med tyndt carbonfiberbånd og igen dæk med et lag fyldstof, glat fyldningen omhyggeligt med en slikkepotte.

En sådan behandling kræver i de fleste tilfælde ikke efterfølgende udjævning af overfladen. Beklædningen antager monolitisk styrke, og de resulterende strukturelle overspændinger kompenseres fuldt ud af OSB’s egenskaber.

Et lignende princip kan anvendes til den endelige nivellering af pudsede vægge med akrylkitt. I dette tilfælde er kulfiber den ubestridte leder inden for overførelse af slagfasthed og modstand mod revner. Installation udføres analogt med glasfiber:

1. Først en tynd kontinuerlig belægning af overfladen.
2. Derefter lægger du lærredet og udjævner det.
3. Derefter kan du straks fortsætte med den endelige justering..

Lærredet manifesterer sig ikke på nogen måde på udseendet af den færdige overflade, hverken før sammensætningen er tørret eller efter.

Brug af kulfiber

At styrke de bærende elementer fra in-situ eller fabriksstøbte bygninger er muligt ved at tilføje kulfiber til den flydende fyldstofsammensætning. Allerede nu kan kulfiber købes i store mængder for at reducere tykkelsen på vægge, søjler og andre elementer i betonkonstruktioner, der oplever vertikal aksial kompressionsspænding. På grund af dette frigøres meget plads til strukturel isolering eller termisk isolering af konstruktioner..

Dette materiale vil være specielt interessant for elskere af bunkegrillingsfundamenter, hvor arbejdet med kulstofgarn er helt visuelt. Søjlen, der har en trykstyrke på 12-15 tons under hensyntagen til alle de anbefalede sikkerhedsmargener, har en tykkelse på ca. 80 mm. Inde i det er der kun to tråde af polymerforstærkning, og tråde af kulstofroving er lagt på de to andre sider.

Hvor meget kulfiber kræves for at arme beton? På ingen måde kun 0,05-0,12% af massen af ​​de færdige betonprodukter. Koncentrationen kan være højere, når det f.eks. Gælder for hydrauliske strukturer eller betongulvstænger.

Eksterne forstærkningssystemer

Strukturen, forstærket med kulfiber, er så stærk, at den endda kan bruges som en omviklingsforstærkning til stærkt belastede strukturer. Fra højhusbygning til præfabrikerede rammekonstruktioner giver det ydre forstærkningssele en hidtil uset modstand mod driftsmæssig overbelastning.

Hovedpunkterne er, at kernen i selve elementet, der indeholder indlejret armering, støbes som sædvanligt, men med et minimum beskyttende lag beton på siderne. Efter fjernelse af forskallingen pakkes produktet, uanset om det er en søjle eller et forstærkningsbælte, med et lag af kulstofstof eller tyk tråd og hældes derefter med sandbeton indeholdende fiber. Denne fremgangsmåde eliminerer behovet for at anvende tung granitbeton, samtidig med at det arver dens styrkeegenskaber fuldt ud. Desuden reducerer selv det mindste lag kulstofarmeret beton markant korrosionen af ​​den indlejrede armering..

Et specielt tilfælde med udvendig forstærkning kan kaldes limning af samlinger med klapper eller carbon fiber tape, carbon stof med samtidig imprægnering med epoxyharpikser. En sådan forbindelse demonstrerer tre gange højere styrke end sædvanligt, hvilket er uvurderligt for rafter-systemer og især for at fastgøre fagværker til Mauerlat.

Lignende poster:

1. Beamed loft: bærende konstruktioner som et element i indvendig design Beamed Loft er et innovativt design-element, der giver mulighed for en ny grad af æstetisk og strukturel abstraktion. Det bærende trækonstruktionssystem skaber en ubesværet og luftig atmosfære, der maksimerer lysindfald...
2. Kulfiber – fremtidens materiale i konstruktion Kulfiber er fremtidens fremragende materiale til konstruktion – læs her hvilke fordele det har i forhold til andre materialer og hvordan det gør produkter lettere, stærkere og mere driftsikre. Kulfiber...
3. Konstruktion af et solidt fundament: valg af valset metal til forstærkning Valset metal er et solidt fundament til at forstærke enhver konstruktion. Det er fleksibelt, budgetvenligt, hurtigt at montere, og stærkere end stålbeton og træ. Det giver strukturer større stabilitet og...
4. Hvordan man slår den bærende bjælke i det indre Slå den bærende bjælke i det indre – oplev den perfekte lydtilstand! Denne post giver et overblik over, hvordan man hurtigt og effektivt kan opnå en stor oplevelse af lydtilstand...

Læs mere  Skumdiatomitsten: egenskaber, karakteristika, forskelle fra andre materialer