Gazebo in CFRP

Ad oggi, i materiali di corde, tessuti, fibre e nastri realizzati con idrocarburi moderni competono con successo con i prodotti in cemento e acciaio. Allo stesso tempo, tali materiali hanno uno spessore e un peso ridotti.

Anche la tela spessa solo pochi millimetri impregnata di resina indurita è più resistente del compensato da 15 mm e cinque volte più resistente dell'acciaio.

Ulefiber (carbonio) è un materiale composito polimerico a base di filamenti di carbonio. È il più popolare tra le altre materie plastiche e compositi. Con una resistenza alla trazione quattro volte superiore a quella dei migliori tipi di acciaio, la fibra di carbonio è molto più leggera del ferro (75%) e dell'alluminio (30%).

I fili di carbonio sono piuttosto fragili e quindi vengono utilizzati per creare una rete elastica. E l'aggiunta di leganti polimerici consente di produrre fibra di carbonio, che ha rivoluzionato molti settori dell'attività umana.

A cosa serve la fibra di carbonio?

Le fibre di carbonio sono un'alternativa ai materiali tradizionali come acciaio, alluminio, fibra di vetro e per la costruzione di capriate leggere e strutture a telaio. Sono altamente resistenti, affidabili, configurabili e leggeri.

La fibra di carbonio è attualmente molto richiesta da costruttori e riparatori. Tale popolarità è dovuta all'elevata resistenza del materiale. Questa qualità è molto importante quando si predispone il rinforzo esterno di sistemi in mattoni, cemento armato e legno.

La struttura rivestita in fibra di carbonio riceve una resistenza aggiuntiva del 60% e fino al 110% di resistenza alla compressione. Sebbene ciò non sembri abbastanza plausibile, tutti i controlli secondo SNiP e GOST lo confermano. Pertanto, se hai intenzione di eseguire riparazioni o sei impegnato nella costruzione, puoi prendere seriamente in considerazione il rinforzo in carbonio.

Rafforzare la forza della struttura consente di ridurre le dimensioni della base. La fibra di carbonio sostiene carichi significativi, la cosa più importante è che ci sia dove attaccarla. La riduzione del materiale richiesto attraverso l'uso del carbonio moderno è una misura importante per le regioni remote in cui è difficile fornire materiali da costruzione pesanti.

Inoltre, la fibra di carbonio viene ora utilizzata nella riparazione di elementi portanti in pietra. Per mezzo di armature si ripristinano travi e supporti di ponti in cemento armato. Di norma, il carbonio viene utilizzato nell'industria, ma può essere utilizzato anche nell'edilizia privata, dove i carichi sono molto più bassi, il che significa che il margine di sicurezza sarà piuttosto ampio.

Vantaggi materiali

Molte persone sono consapevoli della corrosione del calcestruzzo prefabbricato causata dal rinforzo in acciaio. Quando si utilizza una rete in fibra di carbonio anziché un rinforzo in acciaio, i risultati sono eccellenti.

1. I pannelli delle pareti in cemento possono essere molto più sottili.
2. Il peso dei pannelli diventa molto più leggero (fino al 75%).
3. Non è richiesto un ulteriore isolamento termico perché la fibra di carbonio non conduce né caldo né freddo.
4. Ha un'elevata resistenza al fuoco.
5. Questo nuovo materiale è già utilizzato per la produzione di pannelli sandwich per pareti.

svantaggi

La fibra di carbonio presenta anche degli svantaggi che devono essere presi in considerazione quando si pianifica il suo utilizzo.

1. Questo materiale è piuttosto costoso rispetto agli analoghi.
2. Il materiale ha la capacità di riflettere le onde elettriche, il che può essere uno svantaggio in alcuni casi.
3. Il processo di produzione dei compositi è più laborioso rispetto alla produzione del metallo.

È diventato quasi un assioma che la stagione per la costruzione dei singoli edifici residenziali inizi all'inizio della primavera e termini nel tardo autunno. In media il ciclo produttivo per la realizzazione della fondazione e del box di una casa in muratura va dai due ai cinque mesi. In Russia, ci sono aree in cui il periodo di temperatura positiva rientra a malapena in tre mesi. Sorge la domanda: come si realizzano lì i lavori in pietra? Fortunatamente, nel settore edile esistono sistemi per il riscaldamento invernale di soluzioni e miscele, vari additivi chimici ad essi, che abbassano significativamente la barriera antigelo.

In inverno, la costruzione non viene interrotta nella parte centrale della Russia, dove la temperatura dell'aria a volte scende fino a -35°C.

Il problema più grave della muratura invernale è la complessità del processo tecnologico. Qualsiasi deviazione dalle regole può portare alla distruzione delle strutture finite. L'acqua in soluzione aumenta di volume di circa il 6-10% quando si congela. Il ghiaccio nella muratura si scioglie in modo non uniforme, per cui la muratura si restringe in modo diverso, si discosta dalla verticale e si formano crepe. Se non si segue la tecnologia di lavoro, la resistenza della muratura invernale è solo del 40%.

Rinforzo strutturale con fibra di carbonio

La fibra di carbonio svolge un ruolo enorme nei lavori di costruzione in inverno. La procedura aumenta significativamente la forza e la resistenza sismica delle strutture, che è particolarmente importante dove il terreno è debole, il che può portare alla deformazione delle fondamenta della struttura.

La fibra di carbonio è un materiale resistente e leggero rispetto al tondo per cemento armato. Può sopportare carichi pesanti, fino a 70 tonnellate per mm quadrato ed è in grado di resistere a qualsiasi intemperie. In caso di danneggiamento (la fibra di carbonio si taglia facilmente), il materiale non si diffonde ulteriormente.

Esistono due tipi principali di rinforzo strutturale con fibra di carbonio:

- trasversale (oltre alle fibre di idrocarburi viene utilizzata una rete metallica o speciali barre metalliche);
- longitudinale (può essere esterno o interno).

In base al loro scopo funzionale, si distinguono tre fibre di carbonio:

- lavoratore (percepisce eventuali sforzi che appaiono sotto l'azione dei carichi)
- distribuzione (preserva l'integrità della struttura, dona robustezza al telaio)
- montaggio (crea un telaio trasportabile).

Se in primavera si scopre che la casa si è incrinata, per evitare ulteriori screpolature della struttura, può essere rinforzata con fibra di carbonio. Gli architravi distrutti vengono puliti, spolverati e, se necessario, vengono stuccate le crepe. La colla epossidica viene impastata, un tessuto in fibra di carbonio viene tagliato nella misura desiderata. La resina epossidica viene applicata sulla superficie. Il tessuto è accuratamente incollato. Impregniamo il tessuto con la colla con un rullo speciale. La fase finale è l'applicazione di una composizione di mastice dalla colla.

Sulla composizione del film

Il materiale ha una struttura multistrato. Consiste, di regola, di tre strati e quelli, a loro volta, di fili sottili con un diametro da 5 a 15 micron. I due strati esterni sono carbone stabilizzato alla luce o pellicola nera. Quella interna è una rete di rinforzo in fibra di carbonio con una dimensione della maglia da 0,2 mm a 2 cm che conferisce al materiale resistenza alle sollecitazioni e allo stiramento.

Grazie agli stabilizzanti, il materiale polimerico non viene distrutto dalla luce solare e può durare fino a 50 anni. Il film ha resistenza al calore, resistenza al gelo e può mantenere le proprietà operative a temperature da + 80 a - 40 °C.

Benefici

Ora sui soldi. C'è, per esempio, un ponte. La lunghezza dell'edificio è di 15 metri, l'anno di costruzione è 50. Sta cadendo a pezzi. Ci sono due opzioni: per rinforzare con un profilo metallico o tela di carbonio. Il preventivo per una singola riparazione con tessuto in carbonio sarà inferiore del 40%. Non sono necessarie attrezzature complesse, specialisti speciali, il tessuto di carbonio è incollato come carta da parati.

L'edilizia moderna, come qualsiasi altro settore, non può fare a meno dell'introduzione di tecnologie innovative e oggi i materiali che in precedenza erano utilizzati solo nelle industrie high-tech, come la scienza missilistica, sono ampiamente utilizzati nel settore edile, dando forma all'architettura del futuro . Uno dei compiti più importanti dell'edilizia moderna è prevenire i problemi associati alla resistenza di edifici e strutture, che è influenzata da carichi dinamici, variazioni di temperatura e altri fattori climatici aggressivi. Di conseguenza, compaiono crepe sui muri di cemento degli edifici, lo strato protettivo si stacca, il che porta a una diminuzione delle prestazioni degli edifici. A questo proposito, il rinforzo delle strutture portanti, volto a prevenirne la prematura distruzione, è diventato parte integrante della costruzione. Se in precedenza la fibra di vetro era un materiale popolare utilizzato per questi scopi per molto tempo, oggi viene gradualmente sostituita da un nuovo materiale richiesto: la fibra di carbonio, le cui caratteristiche e caratteristiche parleremo in seguito.

Cos'è la fibra di carbonio? Caratteristiche dell'uso del materiale

La fibra di carbonio è un materiale polimerico composito elastico lineare di origine artificiale, il cui elemento strutturale sono sottili filamenti di carbonio con un diametro da 3 a 15 micron, costituiti da atomi di carbonio. Questi ultimi, a loro volta, sono combinati in cristalli microscopici che, a causa dell'allineamento, sono paralleli tra loro. L'allineamento aiuta ad aumentare la resistenza alla trazione della fibra. Per le sue caratteristiche tecniche, in particolare per la durezza, la fibra di carbonio è parecchie volte superiore al metallo, per questo è ampiamente utilizzata nell'industria della difesa, nella produzione aerospaziale e nell'edilizia. Nonostante le caratteristiche uniche della fibra di carbonio ci consentano di considerare questo materiale innovativo, non è un'invenzione del nostro secolo ed è stato a lungo utilizzato nella produzione di aerei e razzi e dalla fine del secolo scorso nelle costruzioni. È apparso per la prima volta in quest'area nel 1980, quando in California tutti gli edifici e le strutture hanno iniziato a essere costruiti utilizzando la fibra di carbonio, che ha permesso di rafforzare gli edifici situati in un'area sismicamente attiva. Mettendo in servizio questa proprietà, i costruttori domestici hanno trovato applicazione per questo materiale nel processo di attività di riparazione negli edifici residenziali e da allora la sua popolarità è cresciuta.

Importante! Va ricordato che la fibra di carbonio, come il cemento, è solo un materiale e non il prodotto finito finale. È la base per la produzione di un gran numero di materiali utilizzati nelle costruzioni per il rinforzo fai-da-te. Questi includono reti di carbonio, lamelle e nastri.

Specifiche della fibra di carbonio: vantaggi chiave

La fibra di carbonio è costituita da poliacrilnitrito, che è stato pretrattato ad alte temperature (fino a 3-5 mila gradi). Per le caratteristiche tecniche, la fibra di carbonio viene utilizzata per il rinforzo esterno, durante il quale viene impregnata con un legante (resina epossidica bicomponente) e, come la carta da parati, viene incollata sulla superficie della struttura da rinforzare. La fattibilità dell'utilizzo di questo particolare legante è stata dimostrata in diverse aree:

• In primo luogo, la resina epossidica ha un'elevata adesione al cemento armato;
• In secondo luogo, dopo essere entrata in una reazione chimica con la resina, la fibra di carbonio si trasforma in una plastica dura, acquisendo una resistenza 6-7 volte maggiore della resistenza dell'acciaio.

Ad oggi, la fibra di carbonio è caratterizzata dalla maggiore popolarità tra gli altri materiali compositi. Sebbene sia il 30% più leggero dell'alluminio e il 75% più leggero del ferro, la sua resistenza alla trazione è quattro volte quella dei migliori tipi di acciaio. A base di carbonio, la fibra di carbonio ha un basso peso specifico e si espande leggermente quando viene riscaldata, senza essere influenzata da sostanze chimiche aggressive. Date le caratteristiche di cui sopra, la fibra di carbonio può essere considerata un materiale universale adatto all'uso in varie zone climatiche.

La lunga durata del materiale è dovuta alla combinazione dei seguenti vantaggi:

• Elevate caratteristiche di impermeabilità dovute alla superficie lucida della fibra di carbonio, grazie alla quale il materiale non reagisce con l'acqua;
• Elevata adesione a varie superfici;
• Eccezionale resistenza ai processi di corrosione;
• La leggerezza è una proprietà grazie alla quale il sistema di rinforzo non crea carichi aggiuntivi sull'edificio. Nonostante il fatto che la fibra di carbonio pesi molto meno dell'acciaio, ha caratteristiche di elevata resistenza;
• Utilizzando la fibra di carbonio, hai l'opportunità di applicare il materiale di rinforzo in più strati;
• Durante l'esecuzione dei lavori di riparazione, è possibile non interrompere il funzionamento dell'edificio rinforzato;
• L'uso della fibra di carbonio per rinforzare le fondamenta con le proprie mani aiuta a ridurre i tempi e i costi di manodopera durante il lavoro;
• La fibra di carbonio è giustamente considerata un materiale universale che può essere utilizzato per rinforzare strutture di qualsiasi complessità e configurazione, anche su superfici arrotondate e angolari, su solai nervati, elementi di travi di strutture a telaio, nonché travi a T di campate di ponti, che sono caratterizzati da una piccola larghezza della nervatura;
• La fibra di carbonio è un materiale ecologico e tossico per il rinforzo;
• Inoltre, questo materiale è ignifugo e resistente agli urti.

Quali requisiti dovrebbe soddisfare una tecnologia di rinforzo efficace?

Per garantire un rinforzo efficace della struttura, la tecnologia di rinforzo deve garantire il rispetto di una serie di condizioni:

• L'umidità naturale delle strutture non deve essere di ostacolo all'installazione di elementi di rinforzo;
• Gli elementi di rinforzo devono essere incollati saldamente a qualsiasi materiale da costruzione, grazie al quale verrà effettuato l'efficace trasferimento delle forze dalla struttura rinforzata agli elementi di rinforzo;
• Tutti i materiali utilizzati nel processo di rinforzo, compreso l'adesivo da costruzione, devono essere caratterizzati da proprietà stabili nel tempo, che aumenteranno l'efficacia del rinforzo;
• A causa del fatto che le strutture realizzate con vari materiali sono soggette a rinforzo, il modulo elastico e la resistenza degli elementi di rinforzo dovrebbero essere rappresentati da una gamma abbastanza ampia.

Tutti i requisiti sopra elencati sono soddisfatti da elementi di rinforzo esterno, rappresentati da fibre di origine artificiale, in particolare aramidica e carbonio, mentre questi ultimi, avendo dimostrato il miglior rapporto qualità/prezzo, sono i più utilizzati.

In quali situazioni è necessario implementare il rinforzo esterno?

Ad oggi, la fibra di carbonio viene utilizzata per rinforzare strutture realizzate con vari materiali:

• Costruzioni in cemento armato- questi includono ponti, strutture idrauliche e monumenti architettonici che necessitano di protezione contro la corrosione, rinforzo di elementi compressi e loro protezione da sovraccarichi. La fibra di carbonio soddisfa pienamente questa funzione;
• strutture metalliche, che hanno un modulo di elasticità e resistenza vicino alla fibra di carbonio;
• strutture in pietra, in particolare pilastri in pietra, muri di case in muratura e tralicci.

La necessità di rafforzare gli edifici attraverso il rinforzo esterno si pone nelle seguenti situazioni:

• In caso di danneggiamento della struttura, che abbia determinato una diminuzione della sua capacità portante, rigidità e resistenza alle fessurazioni;
• Se c'è stato un cambiamento nelle condizioni operative dell'edificio, che si esprime in un cambiamento nell'entità e nella natura dei carichi;
• In fase di progettazione e realizzazione di strutture al fine di aumentarne la resistenza sismica e aumentare gli intervalli di revisione;
• In caso di esposizione prolungata alla struttura di fattori meccanici o ambienti naturali aggressivi, che hanno portato alla distruzione del calcestruzzo o alla corrosione delle armature, diventa necessario eliminare le deludenti conseguenze e rafforzare la struttura.
• Dopo aver analizzato un certo insieme di indicatori tecnici ed economici, possiamo concludere che il rinforzo in fibra di carbonio è spesso appropriato in relazione alle strutture in cemento armato, ma è applicabile anche a edifici e strutture in metallo, cemento e persino in legno.

Soluzioni di progettazione comuni per la fibra di carbonio

Se preferisci utilizzarla in fibra di carbonio e sistemi di rinforzo esterno, ricorda che quando si progettano i sistemi di rinforzo, è necessario essere guidati dal Codice delle Regole SP 164.1325800.2014 “Rinforzo di strutture in cemento armato con materiali compositi. Regole di progettazione".

Rifiutando di rinforzare i pavimenti con le mani di specialisti e rinforzandoli da soli, si ricorda che viene eseguito incollando la fibra di carbonio nelle aree di maggior carico - di solito cadono sulla parte centrale della campata e sono a contatto con la parte inferiore bordo della struttura. Grazie a questa tecnica viene notevolmente aumentata la capacità portante della struttura in termini di momenti flettenti. Per risolvere questo problema, gli esperti raccomandano di utilizzare uno qualsiasi dei tipi disponibili di materiali di carbonio: lamelle, nastri o reti.

Importante! Nel processo di rafforzamento delle travi, diventa spesso necessario rafforzare le zone di supporto, il che aumenterà la capacità portante della struttura sotto l'influenza delle forze trasversali. A tale scopo vengono incollati morsetti a forma di U realizzati con reti o nastri di carbonio.

Importante! Per quanto riguarda le particolarità dell'utilizzo di materiali in fibra di carbonio, va notato che, per la somiglianza dei metodi di montaggio e delle composizioni adesive, i nastri di carbonio e le lamelle vengono solitamente montati insieme, mentre l'uso di reti di carbonio, a causa dell'installazione del materiale in modo "bagnato", elimina l'uso di nastri e lamelle.

Nell'ambito della discussione sulla tecnologia del cemento armato con le proprie mani, è necessario parlare separatamente del rinforzo delle colonne, che viene eseguito incollandole con reti di carbonio o nastri montati nella direzione trasversale. Grazie a ciò, è possibile ottenere l'effetto di "incollaggio", che aiuta a prevenire le deformazioni trasversali del calcestruzzo.

Rinforzo di fondazione fai-da-te: istruzioni passo passo

Se stai cercando una risposta alla domanda: "Come realizzare un rinforzo di fondazione con le tue mani?", Dai un'occhiata ai nostri consigli di seguito e imparerai come rinforzare una lastra di fondazione con le tue mani.

Prima di procedere con l'installazione di un sistema di rinforzo esterno in fibra di carbonio, è necessario marcare la struttura, delineando le zone in cui verranno posizionati gli elementi di rinforzo. Dopo la misurazione, pulire la superficie dai resti di materiali di finitura, lattime di cemento mediante smerigliatrice angolare a tazza diamantata o sabbiatrice ad acqua fino a quando non viene messo a nudo un grosso aggregato di calcestruzzo. Cerca di eseguire queste manipolazioni con alta qualità, poiché l'efficacia del sistema di amplificazione dipende direttamente dalle caratteristiche della base preparata. A questo proposito, nel processo di preparazione della fondazione, prestare attenzione ai seguenti parametri:

• L'integrità e la robustezza del materiale di cui è composta la struttura da rinforzare;
• L'uniformità della superficie su cui verrà montata la fibra di carbonio;
• La temperatura e l'umidità della superficie su cui verrà incollato il materiale di carbonio;
• Nessuna polvere o altri contaminanti;
• Inoltre, ci sono una serie di parametri controllati che possono essere trovati nei diagrammi di flusso per l'esecuzione di un particolare tipo di lavoro.

Preparazione dei materiali di rinforzo

La fibra di carbonio viene venduta avvolta in rotoli avvolti in pellicola di polietilene. Nel processo di preparazione del piano di lavoro, è importante assicurarsi che la polvere non penetri sul materiale di rinforzo, che si forma in grandi quantità durante la macinazione del calcestruzzo, poiché ciò comporterà il fatto che il materiale non è impregnato di un raccoglitore e causerà difetti di fabbricazione.

Per evitare ciò, prima di tagliare il materiale, coprire il piano di lavoro con polietilene e solo successivamente effettuare le misurazioni. Per tagliare reti e nastri di carbonio, puoi usare un coltello da ufficio o forbici per metallo, lamelle - con una smerigliatrice angolare dotata di una ruota da taglio per metallo.

Come adesivi, si consiglia di utilizzare formulazioni bicomponenti, quindi la miscelazione dei due componenti in una certa proporzione sarà parte integrante della loro preparazione. Per non alterare accidentalmente il loro rapporto, è necessario utilizzare strumenti di misurazione o bilance nel processo di dosaggio. C'è una regola importante per preparare la miscela: i componenti vengono miscelati, aggiungendosi gradualmente l'uno all'altro e mescolando la massa risultante con un trapano dotato di un ugello speciale.

Importante! Errori commessi durante la preparazione della miscela possono causare l'ebollizione dell'adesivo.

Importante! Nel moderno mercato delle costruzioni, puoi trovare adesivi forniti in un kit, ad es. in due secchi, in cui è già stato dosato il volume di componenti richiesto. Pertanto, quando si lavora con miscele già dosate, è sufficiente mescolare il contenuto di un secchio con il contenuto di un altro (per comodità, uno dei secchi viene fornito in un volume maggiore e rimane mezzo vuoto).

Per le reti in carbonio viene utilizzato un adesivo cementizio polimerico, che viene fornito in sacchetti e diluito con acqua prima dell'uso secondo le istruzioni.

Come installare i materiali in fibra di carbonio?

La tecnologia per il montaggio del sistema di rinforzo differisce notevolmente a seconda del tipo di materiale utilizzato.

L'installazione del nastro di carbonio può essere eseguita in modo "asciutto" o "bagnato". In entrambi i casi viene applicato uno strato adesivo sulla superficie della base da rinforzare, tuttavia il metodo “a umido” prevede di impregnare il nastro di carbone con adesivo e poi arrotolarlo alla base con un rullo, mentre il metodo “a secco” prevede l'aggancio del nastro alla base e solo dopo averlo arrotolato con un rullo viene impregnato di una miscela adesiva. Pertanto, la sequenza delle fasi di installazione è invertita. Per impregnare il nastro di carbonio con una composizione adesiva, viene applicato uno strato adesivo sulla sua superficie e, rotolando con un rullo, assicurarsi che lo strato superiore del legante penetri in profondità nella fibra di carbonio e quello inferiore esca.

I nastri di carbonio possono essere applicati in più strati, tuttavia, quando applicati sulla superficie del soffitto, non è consigliabile applicare più di due strati, il che impedirà al materiale di "strisciare" sotto il proprio peso.

Importante! Ricorda che dopo l'indurimento dell'adesivo, la sua superficie diventerà perfettamente liscia e uniforme, rendendo quasi impossibile la finitura. A questo proposito, senza attendere l'indurimento del legante, viene applicato uno strato di sabbia grossolana sulla superficie “fresca”.

Durante l'installazione delle lamelle di carbonio, uno strato di legante viene applicato non solo alla struttura rinforzata, ma anche all'elemento di rinforzo montato. Alla fine del lavoro, la lamella viene arrotolata con un rullo o una spatola.

Quando si monta una rete di carbonio, nel processo di rinforzo di una fondazione a strisce con le proprie mani, viene fissata su una superficie di cemento inumidita. Dopo aver applicato il primo strato di adesivo cementizio polimerico manualmente o meccanicamente, senza attendere che si asciughi, si stende la rete in carbonio, premendola leggermente nella composizione applicata. Per facilità d'uso, gli esperti raccomandano l'uso di una spatola. Quindi è necessario attendere l'impostazione iniziale della composizione, il cui tempo dipende dalle caratteristiche della composizione selezionata e dalla temperatura ambiente. Per assicurarti che la composizione inizi a indurirsi, premi sulla sua superficie con il dito: dovrebbe essere pressata con grande sforzo. Successivamente, viene applicato uno strato finale di cemento polimerico.

Importante! Gli adesivi a base epossidica sono suscettibili al fuoco e al degrado se esposti ai raggi UV, quindi devono essere testati per la resistenza al fuoco e protetti dai raggi UV.

L'industria delle costruzioni nel nostro tempo si sta sviluppando attivamente attraverso l'introduzione di nuovi materiali, nonché attraverso l'uso di tecnologie innovative. I più urgenti sono i problemi di erigere strutture resistenti ai carichi dinamici e alle condizioni ambientali aggressive. Quindi, per rafforzare le strutture in cemento, hanno iniziato a utilizzare la fibra di carbonio, che in precedenza era utilizzata solo nella produzione di aerei e razzi.

Un po' di storia: come è apparso il carbonio

Oggi, il carbonio in una forma o nell'altra è richiesto in quasi tutti i settori industriali. La sua particolarità e principale vantaggio è che è in grado di integrare armoniosamente i materiali da costruzione tradizionali, siano essi vetro, metallo, legno o cemento, o addirittura sostituirli, il che è molto vantaggioso sia per l'uomo che per la natura.

Il carbonio fu scoperto nel 1880 da T. Edison durante la ricerca del filamento di una lampada a incandescenza. Grazie a produttori e industriali stranieri, la fibra di carbonio è stata utilizzata attivamente in vari settori, compresa l'edilizia. Sul territorio del nostro paese, gli ultimi progetti che utilizzano la fibra di carbonio sono stati sviluppati in epoca sovietica, quindi ora vengono attivamente rianimati dagli ingegneri.

Fibra di carbonio: caratteristiche del materiale e caratteristiche del suo utilizzo

La fibra di carbonio è un prodotto di origine artificiale e si riferisce a polimeri con una struttura composita. È formato da fili sottili (diametro da 3 a 15 micron) e i fili, a loro volta, da atomi di carbonio, che sono combinati in una rete cristallina. A causa delle caratteristiche fisiche dell'atomo di carbonio, i cristalli nella griglia sono paralleli tra loro. Questo allineamento è un fattore chiave che contribuisce all'aumento della resistenza alla trazione della fibra.

L'uso diffuso della fibra di carbonio nell'industria aerospaziale e della difesa, oltre che per la costruzione di edifici, è giustificato dal fatto che il materiale è molto più resistente del metallo in termini di durezza. La fibra di carbonio nelle costruzioni iniziò ad essere utilizzata nel 1980 in California per rafforzare gli edifici situati in una zona sismicamente attiva. Nell'edilizia domestica, il materiale viene utilizzato, di regola, nel processo di riparazione, ma la sua popolarità e il suo ambito di utilizzo stanno gradualmente crescendo.

Caratteristiche tecniche e vantaggi dell'applicazione in edilizia

Una durata così lunga della fibra di carbonio è dovuta alle seguenti caratteristiche:

• Ottima adesione su superfici con varie strutture.
• Elevata resistenza ai processi di corrosione.
• Leggerezza e forza. A causa del fatto che la fibra di carbonio ha un'incredibile leggerezza, viene utilizzata nei sistemi di rinforzo, riducendo il carico sulle fondamenta dell'edificio.
• Isolamento dall'umidità. La superficie della fibra di carbonio è lucida, il che elimina la possibilità della sua reazione con l'acqua.
• Elevata refrattarietà e resistenza agli urti.
• Se utilizzato per il rinforzo, il materiale può essere applicato in più strati.
• Qualsiasi tipo di ristrutturazione in cui possa essere utilizzata la fibra di carbonio può essere eseguita senza interrompere il funzionamento dell'edificio stesso.
• È completamente tossico, sicuro ed ecologico.
• Elevato grado di versatilità. Può essere utilizzato per rinforzare strutture di quasi tutte le configurazioni: su superfici nervate, elementi arrotondati e angolari, segmenti di travi di strutture a telaio, ecc.

Un componente della fibra di carbonio è il poliacrilnitrito, che viene pretrattato ad alta temperatura (entro 3000° - 5000°C). Considerando le caratteristiche tecniche sopra descritte, l'applicazione più comune della fibra di carbonio nelle costruzioni è il rinforzo esterno.

In questo caso, la fibra viene impregnata con una resina epossidica bicomponente, che funge da legante. L'installazione viene eseguita in modo simile alla carta da parati: il materiale viene semplicemente incollato sulla superficie della struttura, che viene rinforzata.

L'uso della resina epossidica come legante è dovuto alle seguenti caratteristiche del materiale:

1. Tale resina ha elevate proprietà adesive rispetto alle superfici in calcestruzzo.
2. I componenti di fibra di carbonio e resina entrano in una reazione chimica tra loro, a seguito della quale l'idrocarburo acquisisce la rigidità della plastica e diventa 7 volte più resistente dell'acciaio.

Grazie a queste caratteristiche, la fibra di carbonio occupa una posizione di primo piano tra i materiali compositi. La resistenza alla trazione del materiale è 4 volte superiore ai migliori gradi di acciaio, nonostante sia il 75% più leggero del ferro e il 30% dell'alluminio. Il peso specifico della fibra di carbonio è relativamente basso e, una volta riscaldato, il materiale si espande leggermente, il che rende possibile l'utilizzo della fibra di carbonio in varie zone climatiche.

Svantaggi della fibra di carbonio

L'elenco degli svantaggi della fibra di carbonio è breve, ma deve essere preso in considerazione quando si pianifica la costruzione. Ci sono tre svantaggi principali:

1. La fibra di carbonio è un buon riflettore delle onde elettriche.
2. Il materiale ha un costo elevato rispetto agli analoghi.
3. La produzione composita richiede più manodopera rispetto alla produzione di metallo.

L'uso della fibra di carbonio nelle costruzioni: le principali opzioni

L'efficacia della fibra di carbonio consente di utilizzarla con successo per il rinforzo di strutture in legno, mattoni o cemento armato. Secondo SNiP e GOST, una struttura rinforzata con un tale materiale diventa più forte in compressione fino al 120% e durante la flessione riceve una resistenza aggiuntiva del 65%.

Oltre a questo caso d'uso, la fibra di carbonio è stata utilizzata con successo anche nel restauro di strutture in muratura come travi e monconi nei ponti in cemento. Nell'edilizia privata, il rafforzamento delle fondamenta o dei muri con fibra di carbonio darà alla struttura un ampio margine di sicurezza.

Il rafforzamento degli edifici con rinforzo in carbonio è necessario in questi casi:

• La struttura è stata danneggiata, a seguito della quale la sua capacità portante è diminuita, hanno cominciato a comparire delle crepe.
• Le condizioni operative dei locali sono cambiate, il carico su di esso è aumentato.
• Si prevede di costruire un edificio in una zona sismicamente attiva.
• Per eliminare la distruzione del calcestruzzo e i processi di corrosione nell'armatura, se l'edificio è stato esposto a lungo a influenze ambientali aggressive.

Se la fibra di carbonio è stata scelta in fase di progettazione dell'edificio come uno dei componenti del sistema di rinforzo esterno, il lavoro dovrebbe essere guidato dal Codice delle Regole 164.1325800.2014.

Quando si rinforza, è necessario tenere conto del fatto che la fibra di carbonio è incollata nelle aree di maggior carico: di norma, questa è la parte centrale della campata che è a contatto con il bordo inferiore. Per lavorare con le curve, puoi scegliere qualsiasi tipo di materiale: nastri, reti o lamelle.

Nel processo di rinforzo delle travi, potrebbe essere necessario rafforzare ulteriormente le zone di supporto, il che aumenterà la capacità portante dell'intera struttura sotto carico trasversale. Per fare ciò, utilizzare morsetti a forma di U fatti di nastri o reti.

Dove applicare il rinforzo esterno con carbonio

La fibra di carbonio nelle costruzioni può essere utilizzata per rinforzare edifici e strutture realizzate con i seguenti materiali:

1. Pietra. Questi includono pilastri, tralicci, case di mattoni. La fibra di carbonio è qui applicabile sia nel processo di costruzione che per l'esecuzione di lavori di riparazione.
2. Cemento armato. Qui, la fibra di carbonio può essere utilizzata per acquedotti, ponti, melassa di architettura.
3. Metallo. Tali strutture hanno un modulo di resistenza ed elasticità vicino alla fibra di carbonio, ma il loro rinforzo è comunque necessario, soprattutto in aree con suoli instabili.

Condizioni per un processo di rafforzamento delle strutture esterne di successo

Affinché il processo di rafforzamento dell'edificio sia il più efficiente possibile, è necessario fornire una serie di tali condizioni:

• Adesione affidabile alla superficie dell'edificio. Quanto migliore sarà l'adesione della rete in fibra di carbonio alla struttura, tanto più efficiente sarà il trasferimento delle forze ad essa.
• Mancanza di umidità naturale. È importante garantire l'asciugatura della superficie, il cui rinforzo verrà eseguito.
• I materiali utilizzati nell'opera (soprattutto adesivi) devono essere di elevata qualità e di ottime caratteristiche per garantire la massima efficienza.

Rinforzo esterno professionale con fibra di carbonio

Nonostante la crescente popolarità dell'utilizzo della fibra di carbonio, la tecnologia per la sua applicazione rimane piuttosto difficile per l'artigiano domestico. Pertanto, se si desidera eseguire lavori di costruzione o riparazione con un tale materiale composito, è necessario affidarlo a professionisti. Da molti anni InnovaStroy realizza con successo progetti per la costruzione di oggetti di varia complessità.

La nostra azienda è capace di qualsiasi compito: dalla progettazione di un edificio alla consegna di un oggetto finito con finitura. Per quanto riguarda la fibra di carbonio, è un materiale molto costoso che richiede determinate competenze per la sua installazione, oltre alla disponibilità di attrezzature speciali. Per eseguire correttamente il rinforzo, è necessario preparare la superficie e il materiale composito stesso, installarlo correttamente (a seconda del tipo di struttura), quindi applicare correttamente gli strati successivi.

InnovaStroy è pronta ad affrontare l'intera gamma di lavori per il rinforzo dell'edificio, nonché per eseguire lavori di riparazione su strutture già finite con il loro rinforzo con carbonio. Operiamo nel settore edile da più di un anno e conosciamo le caratteristiche territoriali di ogni regione, quindi saremo in grado di calcolare la quantità adeguata di materiale.

Cooperazione di case e rustici con noi è garanzia di tali vantaggi:

• Possiamo tenere riunioni con i clienti da remoto. Questa caratteristica è particolarmente vantaggiosa quando il cliente non ha l'opportunità di visitare il nostro ufficio di persona. In questo caso, offriamo la comunicazione tramite Skype o un altro programma conveniente.
• Prezzi accettabili per servizi di impresa edile. Il costo del nostro lavoro è sempre molto ragionevole e viene calcolato in base a determinati criteri.
• Approccio individuale. Ogni cliente è molto prezioso per noi, quindi ascoltiamo tutte le vostre esigenze o desideri per il progetto ed eseguiamo il lavoro come concordato.
• Una vasta gamma di servizi forniti. Il nostro staff dispone di specialisti qualificati provenienti da vari settori dell'edilizia e della decorazione d'interni.

Potete verificare la nostra professionalità contattando telefonicamente il responsabile aziendale. Saremo lieti di rispondere a tutte le vostre domande e di fornire consigli. È giunto il momento ordinare un progetto di casa individuale e porta la casa dei tuoi sogni!

I compositi CFRP (polimero rinforzato con fibra di carbonio) sono moderni materiali leggeri e resistenti. Questo tipo di compositi è applicabile con successo per la produzione di vari prodotti utilizzati nella vita di tutti i giorni. Il composito in polimero di carbonio è una struttura rinforzata con fibre di carbonio come componente principale. Da notare: il simbolo "P" della sigla CFRP permette la decodifica anche di "plastica", e non solo di "polimero".

I compositi CFRP sono in genere creati utilizzando resine termoindurenti:

• resina di poliestere,
• vinile etere.

Nonostante il fatto che le resine termoplastiche siano utilizzate nei compositi CFRP, è spesso possibile trovare un'abbreviazione leggermente diversa che definisce il composito come CFRTP (Compositi termoplastici rinforzati con fibra di carbonio). In linea di principio, la differenza è insignificante.

Tuttavia, quando si lavora con i compositi, è importante comprendere tutti i termini e le abbreviazioni ad essi correlati. È altrettanto importante comprendere le proprietà dei compositi CFRP e tutte le possibilità della componente di resistenza coinvolta in essi, che è il carbonio.