Rinforzo In Fibra Di Carbonio: Tecnologia Per Il Rinforzo Di Strutture In Calcestruzzo E Travi, Solai E Pilastri In Legno

2024 Autore: Beatrice Philips | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-09 13:28

Il rafforzamento di una struttura è una delle fasi principali (se non la più basilare) di qualsiasi processo di costruzione, che è associato alla stabilizzazione e all'aumento della resistenza complessiva della struttura . Il rinforzo delle strutture con fibra di carbonio è una tecnologia che ha poco più di 20 anni ed è giustamente considerata progressista.

Peculiarità

Questo metodo semplice ma super efficace ha un impressionante elenco di vantaggi, che sono spiegati dalle proprietà del materiale. Per eseguire azioni di rinforzo, non è necessario utilizzare attrezzature speciali con elevata capacità di sollevamento, poiché la fibra di carbonio è leggera. Il lavoro stesso viene eseguito 10 volte più velocemente rispetto ad altre tecnologie. Allo stesso tempo, la fibra di carbonio non solo rende la struttura più forte, ma migliora anche la capacità portante.

La fibra di carbonio è poliacrilonitrile (trattato termicamente) . Durante il rinforzo, la fibra viene impregnata con una resina epossidica bicomponente, dopodiché viene fissata alla superficie dell'oggetto stesso. La stessa resina epossidica dimostra un'adesione molto efficace al cemento armato e, quando si verifica una reazione chimica, la fibra di carbonio diventa una plastica resistente che è 6 o anche 7 volte più resistente dell'acciaio.

La fibra di carbonio è apprezzata anche per il fatto che non teme la corrosione, resistente a fattori ambientali aggressivi … Il carico di massa sull'oggetto non aumenta e l'amplificatore è in grado di funzionare per 75 anni o più.

Requisiti in fibra di carbonio:

• le fibre dovrebbero essere parallele;
• per preservare la struttura degli elementi di rinforzo viene utilizzata una speciale rete in fibra di vetro;
• la fibra di carbonio è prodotta rigorosamente secondo i requisiti tecnologici e soddisfa gli standard di qualità.

Tra le altre notevoli proprietà del materiale c'è la protezione della struttura dall'umidità. La fibra fa un ottimo lavoro nel creare uno strato impermeabile denso. È un materiale ad alta resistenza, quando si tratta di caratteristiche di trazione, il valore della fibra di carbonio raggiunge i 4900 MPa.

Sono anche attratti dalla semplicità, dall'altissima velocità del processo di installazione, ovvero qualsiasi oggetto può essere rafforzato in breve tempo, senza spendere soldi per il noleggio dell'attrezzatura e chiamare un gran numero di specialisti. E questi risparmi in termini di manodopera, tempo e denaro fanno della fibra di carbonio un prodotto di punta nel suo segmento.

L'efficacia della tecnologia di rinforzo in fibra di carbonio dovrebbe essere annotata separatamente . Sarà tale se verranno soddisfatte diverse condizioni: questa è l'umidità naturale della struttura, che non interferisce con la possibilità stessa di installare il materiale di rinforzo, e l'affidabilità del fissaggio e le proprietà stabili sia della fibra che della colla in termini di parametri temporali.

Dove si applica?

La principale direzione di applicazione è il rinforzo delle strutture in cemento armato. La fibra viene posata su quelle sezioni della struttura che presentano le maggiori sollecitazioni.

Quali motivi per rafforzare le strutture edilizie possono essere distinti:

• invecchiamento fisico dell'oggetto, usura effettiva del materiale e dei singoli elementi strutturali (solai, colonne, ecc.);
• tale danno alla struttura in calcestruzzo, che ne ha ridotto la capacità portante;
• riqualificazione dei locali, in cui vengono apportati adeguamenti alle unità strutturali portanti;
• situazioni in cui si richiede di aumentare il numero di piani negli edifici;
• rafforzamento delle strutture dettate dall'emergenza e sua risoluzione urgente;
• movimenti del suolo.

Ma la fibra di carbonio interagisce così bene non solo con il cemento armato. Lo stesso vale per le strutture metalliche che hanno un modulo di resistenza ed elasticità correlato alla fibra di carbonio. Puoi anche lavorare con strutture in pietra, come pilastri, muri in mattoni di case.

Anche le travi del solaio in legno devono essere rinforzate se le condizioni del sistema di travi richiedono un intervento, se la capacità portante è ovviamente ridotta

Cioè, la fibra di carbonio è un materiale eccellente e multifunzionale per la protezione esterna di strutture in cemento, metallo, pietra, legno.

Tecnologia di rinforzo

Le raccomandazioni sono la base teorica di un processo non molto laborioso, ma che richiede comunque attenzione a tutti i dettagli.

Preparazione della base

Prima di iniziare il rinforzo esterno con fibra di carbonio, è necessario effettuare delle marcature strutturali, cioè è necessario delineare le zone dove verranno fissati gli elementi di rinforzo . Le misurazioni vengono effettuate insieme alla pulizia della superficie dalla vecchia finitura, dal lattime di cemento. Per questo viene utilizzata una smerigliatrice angolare con una tazza diamantata. Un'altra opzione è una macchina per la sabbiatura ad acqua. E la pulizia avviene fino al momento in cui viene trovato un grande aggregato di cemento.

Tutte le azioni di cui sopra richiedono un'esecuzione molto responsabile, poiché il livello di preparazione della base per il rinforzo influisce direttamente sul risultato finale. Il lavoro sull'efficacia dell'amplificazione inizia con le azioni preparatorie.

A cosa devi prestare attenzione:

• quali sono le caratteristiche dell'integrità/resistenza del materiale dell'oggetto da rinforzare;
• se la superficie su cui verrà montata la fibra di carbonio è piana;
• quali sono gli indicatori di temperatura e umidità della superficie, dove è fissato il materiale di rinforzo;
• se c'è polvere, sporco nel punto di adesione, se è sufficientemente pulito prima delle procedure imminenti, se una pulizia insufficiente interferirà con l'adesione della base e della fibra di carbonio.

Naturalmente, viene effettuato anche il calcolo del rinforzo delle strutture, sulla base del quale viene eseguito il lavoro. Questa attività dovrebbe essere gestita solo da specialisti altamente qualificati. Naturalmente, qualsiasi calcolo indipendente è irto di errori imperdonabili. Di solito tali problemi vengono risolti dai professionisti delle organizzazioni di progettazione.

Per calcolare il rinforzo di un oggetto con fibra di carbonio, è necessario:

• i risultati degli esami e l'esame degli oggetti di amplificazione stessi;
• foto dettagliate e di alta qualità della superficie dell'oggetto;
• spiegazioni dettagliate.

Il calcolo richiede solitamente 1-5 giorni lavorativi, dipende dalla domanda di specialisti, dal loro impiego, ecc.

Preparazione dei componenti

La stessa fibra di carbonio viene venduta in rotoli confezionati in polietilene. È importante che la polvere non si depositi sul materiale di rinforzo durante la preparazione della superficie di lavoro . E lo sarà - e molto spesso durante la macinazione del calcestruzzo. Se la superficie non viene depolverizzata, non protetta dal suo ingresso, il materiale semplicemente non può essere impregnato della sostanza: il lavoro sarà difettoso.

Pertanto, prima di aprire la rete / nastro, la superficie di lavoro è sempre ricoperta di polietilene e solo allora puoi iniziare a misurare. Per tagliare la rete e il nastro di idrocarburi, devi preparare le forbici per il metallo o un coltello da ufficio.

Ma la fibra di carbonio sotto forma di lamelle viene tagliata con una smerigliatrice angolare con un disco da taglio.

Le composizioni di due componenti fungono da adesivo, quindi dovrai mescolare questi componenti da solo nelle giuste proporzioni. Per non alterare queste proporzioni, nel processo di dosaggio devono essere utilizzati dei pesi. La regola è di ferro, ed è questa: i componenti vengono miscelati uniformemente, combinando gradualmente, la massa viene miscelata con un trapano con un ugello speciale. Errori in questo processo possono far bollire l'adesivo.

Importante! Sul mercato delle costruzioni oggi puoi trovare un materiale adesivo che viene venduto in due secchi . Le proporzioni richieste dei due componenti sono già state misurate, devono solo essere miscelate secondo le istruzioni.

Un altro strumento utilizzato nel processo di preparazione di una miscela è un adesivo polimero-cemento.

Viene venduto in sacchetti, differisce dalla composizione precedente in quanto viene diluito con acqua secondo le istruzioni.

Installazione dei materiali

La tecnologia di installazione dipende dal tipo di materiale scelto. Il nastro in carbonio può essere fissato alla base in due modi: asciutto o bagnato. Le tecnologie hanno una proprietà comune: uno strato adesivo viene applicato sulla superficie di base … Ma con il metodo a secco, il nastro viene attaccato alla base e impregnato di adesivo solo dopo aver arrotolato con un rullo. Con il metodo ad umido, lo stesso nastro viene inizialmente impregnato di un composto adesivo e solo successivamente viene arrotolato con un rullo fino alla base da trattare.

Conclusione: questi metodi differiscono nella sequenza del processo di installazione.

Caratteristiche di installazione:

Per impregnare la fibra di carbonio con adesivo, uno strato di questa composizione viene applicato sulla superficie della fibra, passato con un rullo, ottenendo quanto segue: lo strato superiore dell'adesivo penetra in profondità nel materiale e quello inferiore appare all'esterno.

Anche il nastro in carbonio è incollato in più strati, ma comunque non dovresti farne più di due. Ciò è irto del fatto che quando fissato alla superficie del soffitto, il materiale scivolerà semplicemente sotto il suo stesso peso.

Quando l'adesivo indurisce, sarà perfettamente liscio, il che significa che la finitura verrà praticamente eliminata in futuro.

Pertanto, non è necessario attendere l'asciugatura, ma è necessario applicare uno strato di sabbia sulla superficie appena trattata.

Quando si montano le lamelle in carbonio, un legante viene applicato non solo all'oggetto da rinforzare, ma anche all'elemento da montare. Dopo il fissaggio, la lamella deve essere arrotolata con una spatola/rullo.

La rete di carbonio è fissata a una base di cemento, inizialmente bagnata. Non appena l'adesivo viene applicato (manualmente o meccanicamente), stendere immediatamente la rete senza attendere che la composizione di adesione si asciughi. La rete dovrebbe premere leggermente nell'adesivo. Gli esperti preferiscono usare una spatola in questa fase.

Dopodiché, devi aspettare fino a quando la composizione non prende inizialmente. E puoi capirlo premendo - non dovrebbe essere facile. Se il dito viene premuto con grande sforzo, significa che il materiale si è grippato.

E questo serve come segnale che è ora di applicare lo strato di finitura del cemento polimerico.

Rivestimenti protettivi

L'adesivo in resina epossidica è infiammabile. Sotto l'esposizione ai raggi ultravioletti, rischia anche di diventare molto fragile. Pertanto, è necessario utilizzare tali composizioni con la protezione antincendio fornita di oggetti che devono essere rafforzati.

In generale, il rinforzo di una struttura con fibra di carbonio è un progressivo, da molti punti di vista, un modo economico per rinforzare una struttura ed i suoi elementi .… I compositi utilizzati per il rinforzo sono molto più leggeri e molto più sottili dei materiali più convenzionali. Inoltre, il rinforzo esterno è una tecnica moderna versatile. Viene utilizzato sia nella fase di costruzione dell'edificio che durante le riparazioni, durante i lavori di restauro, ovvero per rafforzare la struttura, in molti casi non è nemmeno necessario sospenderne il funzionamento.

La fibra di carbonio rinforza elementi di edifici residenziali e industriali, strutture architettoniche, impianti di trasporto e idraulici e persino impianti nucleari.

Ma chi crede che l'uso di nuovi materiali e tecnologie sia sempre più costoso delle soluzioni tradizionali sbaglia a priori nei suoi calcoli. La resistenza delle strutture aumenta in modo significativo, l'edificio non cessa di essere utilizzato durante la riparazione (e ciò potrebbe causare perdite finanziarie di dimensioni più gravi), tali riparazioni sono molto veloci nel tempo.

Gli esperti stimano che il risparmio sui costi sia di circa il 20%.