Naprawa bądź wzmocnienie konstrukcji jest często wymagana z wielu różnych przyczyn, przykładami mogą być zmiana sposobu użytkowania konstrukcji, uszkodzenie elementu nośnego budynku, błędy projektowe lub wykonawcze. Wzmocnienie bądź naprawa konstrukcji jest procesem często trudnym i złożonym dlatego prace naprawcze każdorazowo powinny być poprzedzone odpowiednim projektem technicznym oraz wykonawczym. Projekt powinien uwzględniać możliwe obciążenia, odkształcenia oraz warunki pracy wzmacnianego elementu i na ich podstawie osoba projektująca powinna dobrać odpowiednie rozwiązanie wykonawcze. Obecnie coraz częściej do wzmocnień wszelkiego rodzajów elementów konstrukcyjnych stosuje się materiały takie jak taśmy bądź maty kompozytowe.
Rodzaje taśm kompozytowych FRP
Obecnie w budownictwie możemy wyróżnić trzy główne rodzaje kompozytów z rozróżnieniem na rodzaj zastosowanych włókien.
- GFRP - Glass Fibre Reinforced Polymers - są to materiały na bazie włókien szklanych charakteryzują się stosunkowo niskimi parametrami wytrzymałościowymi w porównaniu do pozostałych materiałów kompozytowych. Najczęstszym zastosowaniem GFRP są wzmocnienia konstrukcji betonowych, żelbetowych i murowych.
- CFRP - Carbon Fibre Reinforced Polymers - materiały na bazie włókien węglowych z uwagi na ich parametry wytrzymałościowe oraz wysoki moduł sprężystości są w stanie współdziałać z wzmocnionym elementem przy jego niewielkich odkształceniach. Materiały CFRP mogą być wykorzystywane do wzmocnień konstrukcji żelbetowych, betonowych oraz drewnianych.
- AFRP - Aramid Fibre Reinforced Polymers - materiały tego typu z uwagi na rozłożenie włókien wewnątrz matrycy są w stanie przenosić obciążenia podłużne oraz poprzeczne, dzięki temu są dobrym do wzmacniania elementów narażonych na złożone obciążenia np. dynamiczne.
Parametry taśm węglowych
Właściwości kompozytu zależą w głównej mierze od parametrów włókien ponieważ to one właśnie stanowią o nośności kompozytu. Zadaniem matrycy jest ochrona włókien przed uszkodzeniami oraz zapewnienie odpowiedniego rozprowadzania naprężeń w materiale. Poniżej kilka najważniejszych cech taśm węglowych:
- dobre parametry wytrzymałościowe
- wysoka odporność na uszkodzenia zmęczeniowe
- wysoka odporność na degradację oraz korozję
- mała masa i niewielka grubość warstwy wzmacniającej
- krótki czas wykonania
- niska odporność na wysoką temperaturę
Taśmy węglowe - zastosowanie
Dzięki parametrom taśm węglowych można ich użyć do wzmocnienia praktycznie każdego rodzaju elementu konstrukcyjnego. Należy jednak mieć na uwadzę, żę każdorazowo wzmocnienie konstrukcji taśmami węglowymi bądź z użyciem innej technologii musi być poparte odpowiednim projektem konstrukcyjnym. Obecnie taśmy węglowe najczęściej są stosowane do wzmacniania konstrukcji żelbetowych takich jak stropu, belki bądź słupy. Nie można jednak zapominać, że taśmy węglowe mogą także z powodzeniem służyć jako wzmocnienie elementów konstrukcji stalowych oraz drewnianych.
Zasady wykonywania wzmocnień z taśm węglowych
Kluczowym aspektem przy wykonywaniu zarówno biernego jak i czynnego wzmocnienia taśmami węglowymi jest przygotowanie podłoża pod wzmocnienie. Pierwszym krokiem jest odpowiednie oczyszczenie powierzchni poprzez jej uszorstkowienie z użyciem na przykład tarcz ścierających do betonu. Następnie należy określić parametry wytrzymałościowe podłoża z użyciem metody pull-off, zalecany parametr powinien być podany przez producenta systemu ogólnie przyjmuje się, żę wynik testu pull-off powinien być większy od 1,5MPa. Wszystkie ponadwymiarowe nierówości podłoża należy wypełnić oraz wyprofilować odpowiednimi niskoskuroczowymi zaprawami naprawczymi. Dodatkowo jeżeli na powierzchni wzmacnianej konstrukcji występują rysy należy je uzupełnić lub zainiekować. Na przygotowane podłoże można nakładać preparaty klejące do taśm węglowych zgodnie z technologią producenta oraz rozpocząć montaż taśm. Podczas wykonywania wzmocnienia z taśm węglowych na etapie nanoszenia kleju należy stale obserwować temperaturę oraz wilgotność pomieszczenia.
