Усиление зданий с применением полимерных материалов Полимерные материалы произвели революцию во множестве хозяйственных и производственных отраслей. Характерный пример – строительство. Полимеры легче традиционных аналогов, например, бетона или металла, но характеризуются высокой прочностью, химической инертностью, не подвержены коррозии даже при продолжительном контакте с влагой. Перечисленные преимущества позволяют использовать и как основу для возведения различных объектов, и как средство для укрепления, восстановления утраченных конструкциями характеристик. Какие материалы оптимально подходят для выполнения указанной задачи? В чем их особенности?НеобходимостьУкрепление требуется в следующих ситуациях:Повреждения, сопряженные с образованием глубоких трещин, выраженных деформаций, ухудшением прочностных и других эксплуатационных характеристик.Изменение эксплуатационных условий в сторону ужесточения. Они могут выражаться в механических, атмосферных и других разрушительных воздействиях.Изменение характера эксплуатации объекта. Пример – переоборудование жилого или производственного помещения в коммерческое, административное, к безопасности которого предъявляются более жесткие требования. Без предварительного укрепления не удастся получить разрешение на ввод в эксплуатацию.Ошибки, допущенные на стадиях проектирования, изготовления, строительства, монтажа. В комплексе или поодиночке эти ошибки негативно сказываются на прочностных характеристиках, не позволяют добиться проектных значений. Приходится решать проблему армированием.КлассификацияДля усиления зданий используются различные полимерные материалы. Наиболее технологичное решение – углепластик. Прочность, жесткость, несущая способность обеспечиваются карбоновыми волокнами или пластинами, полимер выполняют функцию связующего материала.Такая комбинация характеризуется не только механической прочностью, но и способностью выдержать продолжительное воздействие влаги, агрессивного химического вещества. В отличие от металла, композит не боится коррозии. Гибкость позволяет армировать объекты сложной конфигурации, колонны, вне зависимости от сечения, балки, опоры.Помимо углепластика востребованы и следующие решения:Арамидный композит. Комбинация арамидного волокна, отвечающего за прочностные характеристики, и связующего полимера. Материал дешевле углепластика, но также отличается высокой прочностью, химической инертностью, влагостойкостью, подходит для реализации ответственных проектов.Фиброамированный пластик. Полимер, усиленный фиброй. Популярны вариант для укрепления балок, колонн и других стержневых элементов, подверженных нагрузкам на изгиб и растяжение. Полиуретановые, эпоксидные смолы. Это текучие композиции, оптимально подходящие для восстановления, укрепления горизонтальных поверхностей. Например, с их помощью можно укрепить бетонные полы. Состав естественным образом распределится по плоскости, заполнит трещины, сколы, устранит неровности.Стеклоткань. Недорогой композит. Основа – стеклонить, переплетающаяся с соблюдением определенных размеров ячеек. На завершающем этапе производства полотно пропитывается полимерным составом. На объект стеклоткань поступает в основном в формате холстов. Гибкость позволяет использовать их на криволинейных поверхностях, независимо от сложности геометрии.Полимер-керамический композит. Основа – полимер, за прочность отвечает керамика. Методики армированияКлассический способ укрепления полимером – оклеивание. Именно по такой схеме используются, например, углепластиковые холсты и ламели. Они фиксируются при помощи эпоксидного клея на основании, на поверхности которого имеются повреждения, а прочностные показатели – сильно ухудшились. Гибкость холстов позволяет использовать их не только на прямолинейных, но и на криволинейных, радиальных основаниях. Ограничений, по сути, нет. Обеспечена совместимость с балками, колоннами, опорами, ограждающими вертикальными конструкциями, стенами, плитами перекрытий.Помимо оклеивания, широко используется инъектирование. Его особенность – возможность устранения внутренних дефектов, полостей, структурных трещин. Принцип – подача вязкой полимерной композиции под давлением в структуру. Для этого предварительного формируются отверстия. После полимеризации композиция становится единым целым с укрепленной деталью.Для обработки больших поверхностей применяется напылением. Эта технология близка торкретированию, когда на бетонное основание под давлением наносится слой нового материала, что позволяет увеличить сечение, несущую способность, устранить поверхностные сколы и трещины. В случае с напылением используется не бетон, а полимерная композиция, полиуретановая или эпоксидная смола.Особенности использованияСтандартный алгоритм применения полимера для усиления конструкции можно понять на примере углеволокна. Выглядит он следующим образом:Обследование. Визуальные и инструментальные методики позволяют оценить исходное состояние конструкции, определить характер, выраженность повреждений.Подготовка проекта. Инженер руководствуется данными, собранными на предыдущем этапе, подбирает технологию армирования, которая окажется не слишком затратной, при этом позволяющей на 100% устранить обнаруженные дефекты.Подготовка основания. Вне зависимости от выбранного метода, к основанию предъявляются определенные требования. Оно должно быть ровным, чистым, без механических и химических загрязнений.Монтаж армирующих элементов. В данном случае – лент, ламелей, холстов на основе углеволокна, для фиксации которых используется эпоксидный клей.Защитная обработка. Рекомендована в наиболее жестких эксплуатационных условиях. Увеличивает сопротивляемость термическим, химическим и другим интенсивным нагрузкам.Подведение итоговСпрос на композитные материалы при проведении работ, связанных с укреплением, армированием зданий, строительных конструкций, стабильно растет. При небольшом весе они оказываются более надежными, в сравнении с классическими аналогами, металлом и бетоном. Актуальны и другие преимущества: коррозионная стойкость, химическая инертность, малая подверженность естественному старению.Полимеры универсальны, их использование возможно на объектах независимо от назначения, особенностей архитектуры, исходных прочностных характеристик и других показателей.