Carbonfaserbewehrung: Technologie Zur Verstärkung Von Betonkonstruktionen Und Holzträgern, Decken Und Stützen

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-09 13:12

Die Verstärkung einer Struktur ist eine der wichtigsten (wenn nicht die grundlegendste) Phase jedes Bauprozesses, die mit der Stabilisierung und einer Erhöhung der Gesamtfestigkeit der Struktur verbunden ist . Die Verstärkung von Strukturen mit Kohlefaser ist eine etwas über 20 Jahre alte Technologie, die zu Recht als fortschrittlich gilt.

Besonderheiten

Diese einfache, aber supereffektive Methode hat eine beeindruckende Liste von Vorteilen, die sich aus den Eigenschaften des Materials erklären. Um Verstärkungsmaßnahmen durchzuführen, müssen Sie keine spezielle Ausrüstung mit hoher Tragfähigkeit verwenden, da Kohlefaser leicht ist. Die Arbeit selbst wird 10-mal schneller ausgeführt als bei anderen Technologien. Gleichzeitig stärkt Kohlefaser nicht nur die Struktur, sondern verbessert auch die Tragfähigkeit.

Kohlefaser ist Polyacrylnitril (wärmebehandelt) . Bei der Verstärkung wird die Faser mit einem Zweikomponenten-Epoxidharz imprägniert und anschließend auf der Oberfläche des Objekts selbst fixiert. Das gleiche Epoxidharz weist eine sehr gute Haftung auf armiertem Beton auf, und wenn eine chemische Reaktion auftritt, wird Kohlefaser zu einem zähen Kunststoff, der 6- oder sogar 7-mal stärker ist als Stahl.

Kohlefaser wird auch dafür geschätzt, dass es hat keine Angst vor Korrosion, beständig gegen aggressive Umwelteinflüsse … Die Massenbelastung des Objekts nimmt nicht zu und der Verstärker kann 75 Jahre oder länger betrieben werden.

Anforderungen an Kohlefaser:

• die Fasern sollten parallel sein;
• um die Struktur der Verstärkungselemente zu erhalten, wird ein spezielles Glasfasergewebe verwendet;
• Kohlefaser wird streng nach technologischen Anforderungen produziert und erfüllt Qualitätsstandards.

Unter anderen bemerkenswerten Eigenschaften des Materials ist der Schutz der Struktur vor Feuchtigkeit. Faser leistet hervorragende Arbeit, um eine dichte wasserdichte Schicht zu bilden. Es ist ein hochfestes Material, wenn es um Zugeigenschaften geht, erreicht der Wert der Kohlefaser 4900 MPa.

Sie werden auch von der Einfachheit und der wirklich hohen Geschwindigkeit des Installationsprozesses angezogen, dh jedes Objekt kann in kurzer Zeit verstärkt werden, ohne Geld für die Miete von Geräten auszugeben und eine große Anzahl von Spezialisten anzurufen. Und diese Einsparungen an Arbeits-, Zeit- und Geldressourcen machen Carbonfasern zu einem Spitzenprodukt in ihrem Segment.

Die Wirksamkeit der Kohlefaserverstärkungstechnologie ist gesondert zu vermerken . Dies ist der Fall, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind: Dies ist die natürliche Feuchtigkeit der Struktur, die die Möglichkeit der Installation des Verstärkungsmaterials nicht beeinträchtigt, und die Zuverlässigkeit der Befestigung sowie die stabilen Eigenschaften von Faser und Klebstoff in Bezug auf Zeitparameter.

Wo wird es angewendet?

Die Hauptanwendungsrichtung ist die Bewehrung von Stahlbetonkonstruktionen. Die Faser wird auf die Abschnitte der Struktur gelegt, die am stärksten beansprucht werden.

Welche Gründe für die Stärkung von Gebäudestrukturen können unterschieden werden:

• physische Alterung des Objekts, tatsächliche Abnutzung des Materials und einzelner Bauelemente (Bodenplatten, Stützen usw.);
• solche Schäden an der Betonstruktur, die ihre Tragfähigkeit verringert haben;
• Sanierung der Räumlichkeiten, bei der Anpassungen an den tragenden Baueinheiten vorgenommen werden;
• Situationen, in denen die Anzahl der Stockwerke in Gebäuden erhöht werden soll;
• Stärkung der durch den Notfall diktierten Strukturen und seine dringende Lösung;
• Bodenbewegungen.

Aber nicht nur mit Stahlbeton interagiert Kohlefaser so gut. Gleiches gilt für Metallkonstruktionen, die ein mit Kohlefasern verwandtes Festigkeits- und Elastizitätsmodul aufweisen. Sie können auch mit Steinstrukturen wie Säulen, Ziegelwänden von Häusern arbeiten.

Holzbalkendecken müssen auch verstärkt werden, wenn der Zustand des Balkensystems Eingriffe erfordert, wenn die Tragfähigkeit offensichtlich reduziert ist

Das heißt, Kohlefaser ist ein hervorragendes und multifunktionales Material für den Außenschutz von Konstruktionen aus Beton, Metall, Stein, Holz.

Bewehrungstechnik

Empfehlungen sind die theoretische Grundlage eines Prozesses, der nicht sehr aufwendig ist, aber dennoch alle Details erfordert.

Vorbereitung der Basis

Vor Beginn der Außenbewehrung mit Kohlefaser müssen Strukturmarkierungen vorgenommen werden, dh die Bereiche, in denen die Bewehrungselemente befestigt werden sollen, müssen skizziert werden . Die Messungen werden zusammen mit der Reinigung der Oberfläche von der alten Oberfläche und von der Zementschlämme durchgeführt. Dazu wird ein Winkelschleifer mit Diamanttopf verwendet. Eine andere Möglichkeit ist ein Wasser-Sandstrahlgerät. Und die Reinigung erfolgt bis zu dem Moment, in dem ein großer Betonzuschlag gefunden wird.

Alle oben genannten Aktionen erfordern eine sehr verantwortungsvolle Ausführung, da sich der Vorbereitungsgrad der Basis für die Bewehrung direkt auf das Endergebnis auswirkt. Die Arbeit an der Wirksamkeit der Verstärkung beginnt mit vorbereitenden Maßnahmen.

Was Sie beachten müssen:

• was sind die Merkmale der Integrität / Festigkeit des Materials des zu verstärkenden Objekts;
• ob die Oberfläche, auf der die Kohlefaser montiert wird, eben ist;
• was sind die Temperatur- und Feuchtigkeitsindikatoren der Oberfläche, auf der das Verstärkungsmaterial befestigt ist;
• ob sich Staub, Schmutz an der Klebestelle befindet, ob diese vor den anstehenden Verfahren ausreichend gereinigt wird, ob eine unzureichende Reinigung die Haftung von Träger und Kohlefaser beeinträchtigt.

Natürlich erfolgt auch die Berechnung der Bewehrung von Bauwerken, auf deren Grundlage die Arbeiten durchgeführt werden. Dieses Geschäft sollte nur von hochqualifizierten Spezialisten bearbeitet werden. Natürlich sind alle unabhängigen Berechnungen mit unverzeihlichen Fehlern behaftet. Normalerweise werden solche Probleme von den Profis von Designorganisationen gelöst.

Um die Bewehrung eines Objekts mit Kohlefaser zu berechnen, benötigen Sie:

• die Untersuchungsergebnisse und die Untersuchung der Verstärkungsobjekte selbst;
• hochwertige, detaillierte Fotos der Objektoberfläche;
• ausführliche Erläuterungen.

Die Berechnung dauert in der Regel 1-5 Werktage, hängt vom Bedarf an Fachkräften, deren Anstellung usw. ab.

Vorbereitung der Komponenten

Kohlefaser selbst wird in Rollen verkauft, die in Polyethylen verpackt sind. Wichtig ist, dass bei der Vorbereitung der Arbeitsfläche kein Staub auf das Armierungsmaterial gelangt . Und das wird es sein - und am häufigsten beim Betonschleifen. Wenn die Oberfläche nicht entstaubt, nicht vor dem Eindringen geschützt ist, kann das Material einfach nicht mit der Substanz imprägniert werden - die Arbeit wird mangelhaft.

Daher wird die Arbeitsfläche vor dem Öffnen des Netzes / Bandes immer mit Polyethylen bedeckt und erst dann können Sie mit der Messung beginnen. Um das Kohlenwasserstoffnetz und das Band zu schneiden, müssen Sie entweder eine Schere für Metall oder ein Büromesser vorbereiten.

Aber Kohlefaser in Form von Lamellen wird mit einem Winkelschleifer mit Trennscheibe geschnitten.

Zusammensetzungen aus zwei Komponenten dienen als Klebstoff, daher müssen Sie diese Komponenten im richtigen Verhältnis selbst mischen. Um diese Proportionen nicht zu stören, müssen beim Dosiervorgang Gewichte verwendet werden. Die Regel ist Eisen, und zwar so: Die Komponenten werden glatt gemischt, allmählich kombiniert, die Masse wird mit einem Bohrer mit einer speziellen Düse gemischt. Fehler bei diesem Vorgang können zum Kochen des Klebstoffs führen.

Wichtig! Auf dem Baumarkt finden Sie heute ein Klebematerial, das in zwei Eimern verkauft wird . Die erforderlichen Anteile der beiden Komponenten wurden bereits abgemessen, sie müssen nur noch nach Anleitung gemischt werden.

Ein weiteres Werkzeug, das bei der Herstellung einer Mischung verwendet wird, ist ein Polymer-Zement-Klebstoff.

Es wird in Beuteln verkauft und unterscheidet sich von der vorherigen Zusammensetzung dadurch, dass es gemäß den Anweisungen mit Wasser verdünnt wird.

Installation von Materialien

Die Installationstechnik hängt davon ab, welche Art von Material gewählt wird. Das Carbonband kann auf zwei Arten an der Basis befestigt werden: trocken oder nass. Technologien haben eine gemeinsame Eigenschaft: Auf den Untergrund wird eine Klebeschicht aufgebracht … Bei der Trockenmethode wird das Band jedoch erst nach dem Aufrollen mit einer Rolle auf den Untergrund geklebt und mit Klebstoff imprägniert. Beim Nassverfahren wird das gleiche Band zunächst mit einer Klebemasse imprägniert und erst dann mit einer Rolle auf den zu behandelnden Untergrund aufgerollt.

Fazit: Diese Methoden unterscheiden sich in der Reihenfolge des Installationsprozesses.

Installationsmerkmale:

Um Kohlefasern mit Klebstoff zu imprägnieren, wird eine Schicht dieser Zusammensetzung auf die Faseroberfläche aufgetragen und mit einer Walze passiert, wodurch Folgendes erreicht wird: Die obere Klebstoffschicht dringt tief in das Material ein und die untere erscheint nach außen.

Carbontape wird auch in mehreren Lagen geklebt, trotzdem sollten Sie nicht mehr als zwei machen. Dies ist damit verbunden, dass das Material bei der Befestigung an der Deckenoberfläche einfach unter seinem eigenen Gewicht gleitet.

Wenn der Klebstoff aushärtet, ist er perfekt glatt, sodass eine Nachbearbeitung in Zukunft praktisch entfallen kann.

Daher muss nicht auf das Trocknen gewartet werden, sondern es muss eine Sandschicht auf die neu behandelte Oberfläche aufgetragen werden.

Bei der Montage von Carbonlamellen wird ein Bindemittel nicht nur auf das zu verstärkende Objekt, sondern auch auf das zu montierende Element aufgebracht. Nach dem Fixieren muss die Lamelle mit einem Spachtel/Roller gerollt werden.

Das Carbongewebe wird auf einem betonierten, zunächst benetzten Untergrund befestigt. Nach dem Auftragen des Klebers (manuell oder maschinell) das Gewebe sofort ausrollen, ohne das Trocknen der Klebemasse abzuwarten. Das Gewebe sollte sich leicht in den Kleber eindrücken. Experten bevorzugen in dieser Phase die Verwendung eines Spatels.

Danach müssen Sie warten, bis die Komposition anfänglich greift. Und Sie können dies durch Drücken von verstehen - es sollte nicht einfach sein. Wird der Finger mit großem Kraftaufwand gedrückt, bedeutet dies, dass das Material gefressen hat.

Und dies ist ein Signal, dass es an der Zeit ist, die Deckschicht aus Polymerzement aufzutragen.

Schutzbeschichtungen

Der Epoxidharzkleber ist brennbar. Unter UV-Bestrahlung besteht auch die Gefahr, dass es sehr zerbrechlich wird. Daher ist es erforderlich, solche Zusammensetzungen mit dem vorgesehenen Brandschutz von zu verstärkenden Gegenständen zu verwenden.

Im Allgemeinen ist die Verstärkung einer Struktur mit Kohlefaser in vielerlei Hinsicht eine fortschrittliche und wirtschaftliche Möglichkeit, eine Struktur und ihre Elemente zu verstärken .… Zur Verstärkung verwendete Verbundwerkstoffe sind viel leichter und viel dünner als herkömmliche Materialien. Darüber hinaus ist die äußere Bewehrung eine vielseitige moderne Technik. Es wird sowohl in der Bauphase als auch bei Reparaturen, bei Restaurierungsarbeiten, dh zur Verstärkung der Struktur, verwendet, in vielen Fällen ist es nicht einmal erforderlich, den Betrieb einzustellen.

Kohlefaser verstärkt Elemente von Wohn- und Industriegebäuden, architektonischen Strukturen, Verkehrs- und Wasseranlagen und sogar nuklearen Anlagen.

Doch wer glaubt, der Einsatz neuer Materialien und Technologien sei immer teurer als herkömmliche Lösungen, der irrt sich von vornherein. Die Festigkeit der Strukturen nimmt erheblich zu, das Gebäude wird während der Reparatur nicht mehr genutzt (und dies könnte zu erheblichen finanziellen Verlusten führen), solche Reparaturen sind sehr schnell.

Experten schätzen, dass die Kosteneinsparungen bei rund 20 % liegen.