Стержень и пруток из углеродного волокна для усиления приповерхностным армированием (NSM)
Пултрузионный CFRP Ø 6–12 мм, вклеиваемый в паз, прорезанный в защитном слое бетона существующей конструкции, дерева или кладки.
Стержень из углеродного волокна для армирования
Передовые пултрузионные стержни из углеродного волокна, обеспечивающие исключительную прочность на разрыв, полную коррозионную стойкость и электромагнитную прозрачность. Идеальная замена стальной арматуре в агрессивных средах, где коррозионная стойкость, малый вес или немагнитность являются критическими требованиями проекта.
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Models | FSB (bar) / FSR (rod) |
| Diameter | Ø 6 / 8 / 10 / 12 mm |
| Colour | Black |
| Dry Fibre Tensile Strength | FSB 4,900 MPa · FSR 5,100 MPa |
| Tensile Strength — mean | FSB 2,000 MPa · FSR 2,400 MPa (EN 2561) |
| Tensile Strength — design | FSB 1,670 MPa · FSR 1,750 MPa |
| Tensile Elastic Modulus | FSB 165 GPa · FSR 150 GPa (EN 2561) |
| Elongation at Break | 1.5% (EN 2561) |
| Fibre Content | FSB min 68% · FSR min 65% |
| Glass Transition Temperature | Tg min 100°C |
| Density | 1.6 g/cm³ |
| Packaging | 6 m / 12 m or customised |
| Storage | Dry, out of direct sunlight, −5°C to +35°C |
| Shelf Life | 2 years |
Где стержень NSM — правильный ответ
Плиты, которым нужно нести больше
Перекрытие, переводимое из офисной нагрузки в складскую, или плита, изначально построенная облегчённой. Пазы идут по направлению пролёта, и отделка их полностью закрывает.
Балки с нехваткой прочности на изгиб
Пазы вдоль растянутой грани. Поскольку стержень находится внутри защитного слоя, а не на поверхности, усиление переносит удары и истирание, которые повредили бы пластину, приклеенную к поверхности.
Срез в стенке балки
Короткие пазы, прорезанные под углом поперёк стенки, стержень уложен и заполнен заподлицо, с шагом по детали инженера. Работоспособное решение там, где сплошная U-образная обёртка не может обойти плиту.
Деревянные балки и лаги
Оба технических паспорта указывают дерево. Стержень, врезанный сверху или снизу старой лаги, добавляет несущую способность, не меняя видимое сечение — полезно там, где древесина сама по себе является архитектурным элементом.
Кирпичные и каменные стены, простенки и арки
Стержни, уложенные в расшитые швы кладки или в прорезанные пазы. Стержень достаточно тонкий, чтобы скрыться в шве, поэтому фасад можно перерасшить до исходного вида.
Исправление того, что построено неправильно
Конструкция, вышедшая недоармированной, или пробитый в ней впоследствии проём. Оба технических паспорта называют исправление дефектов одним из назначений.
FSB или FSR — и как они сопоставляются со сталью
| Модель | Что это | Когда выбирать |
|---|---|---|
| FSB | Стержень из углеродного волокна (bar). Среднее временное сопротивление 2 000 МПа, расчётное 1 670 МПа, модуль 165 ГПа, содержание волокна не менее 68 %. | Жёсткость важнее чистой прочности. Усиление NSM обычно ограничивается тем, насколько прогнётся конструкция прежде, чем стержень реально включится в работу, поэтому более жёсткий стержень — выбор по умолчанию. |
| FSR | Пруток из углеродного волокна (rod). Среднее временное сопротивление 2 400 МПа, расчётное 1 750 МПа, модуль 150 ГПа, содержание волокна не менее 65 %. | Вы ограничены прочностью, а не жёсткостью — короткая длина паза или узел, где дополнительные 80 МПа расчётной прочности закрывают разрыв. Обратите внимание на компромисс: на 20 % прочнее по среднему значению, но на 9 % менее жёсткий. |
| По сравнению со сталью | Стержень из углеродного волокна | Что это значит на практике |
|---|---|---|
| Расчётная прочность | 1 670–1 750 МПа против примерно 500 МПа у стали B500 | Примерно от 3,3 до 3,5 раза больше, чем у стали, по расчётным значениям. На страницах конкурентов — и, до переработки этой страницы, на нашей — встречается формулировка ‘в 5–7 раз прочнее стали’. Такое соотношение получается только тогда, когда значение для сухого волокна сравнивают со сталью напрямую, а строить по значению для сухого волокна нельзя. |
| Масса | 0,045–0,181 кг/м против 0,222–0,888 кг/м у стали того же диаметра | Чуть меньше одной пятой массы, диаметр к диаметру (плотность 1,6 против 7,85 г/см³). Один человек несёт отрезок Ø 12 длиной 12 м. |
| Жёсткость | 150–165 ГПа против примерно 200 ГПа у стали | Менее жёсткий, чем сталь, а не более. Это то число, в котором чаще всего ошибаются. Стержень намного прочнее, но чуть более упругий, поэтому прогиб и ширина раскрытия трещин — а не разрыв — обычно определяют, сколько несущей способности можно добавить. |
| Пластичность | Отсутствует. Линейная работа вплоть до разрушения, при удлинении 1,5 % | Сталь течёт и предупреждает об этом; углеродное волокно — нет. Любой нормативный документ по FRP учитывает это, обеспечивая, чтобы разрушение всегда определялось бетоном или сцеплением, а не стержнем. |
| Гибка на объекте | Невозможна | Смола уже отверждена. Стержни NSM прямые и остаются прямыми — и это не потеря, потому что паз тоже прямой. |
| Коррозия | Отсутствует | Это реальное преимущество, и отчасти поэтому стержень подходит для влажных помещений и палуб с антиобледенительными реагентами. Но наши технические паспорта не рассматривают морскую среду, тоннели или помещения МРТ как расчётный случай, поэтому мы не продаём его под эти задачи. |
Обе модели выпускаются в Ø 6, 8, 10 и 12 мм, длиной 6 и 12 м или нарезкой по заказу. Помимо содержания волокна, у обеих моделей одинаковые удлинение при разрыве (1,5 %), плотность (1,6 г/см³) и температура стеклования (не менее 100 °C).
Всё на этой странице — характеристика материала из наших технических паспортов. Это не проект. Размер паза, шаг стержней, длину анкеровки и клей должен проверить ваш инженер по применяемым нормам — ACI 440.2R в Северной Америке, EN 1992-1-1, приложение J, в Европе.
Размеры, масса и расчётное усилие растяжения
Четыре диаметра, масса по сравнению со сталью, и что несёт один стержень
| Ø стержня (мм) | Номинальная площадь (мм²) | Масса CFRP (кг/м) | Масса стали, тот же Ø (кг/м) | Расчётное усилие FSB (кН) | Расчётное усилие FSR (кН) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 0.045 | 0.222 | 47.2 | 49.5 |
| 8 | 50.3 | 0.080 | 0.395 | 83.9 | 88.0 |
| 10 | 78.5 | 0.126 | 0.617 | 131.2 | 137.4 |
| 12 | 113.1 | 0.181 | 0.888 | 188.9 | 197.9 |
Площадь — это простая площадь круга πd²/4. Масса рассчитана по плотности из технического паспорта 1,6 г/см³, против 7,85 у стали. Расчётное усилие — это расчётная прочность на растяжение, умноженная на площадь — 1 670 МПа для FSB, 1 750 МПа для FSR. Это усилие в самом стержне, и оно является верхней границей: в системе NSM сцепление между стержнем, клеем и бетоном обычно нарушается первым, поэтому усилие, на которое вправе рассчитывать ваш инженер, определяется пазом и длиной анкеровки, а не этими двумя столбцами.
От цифры на обложке к цифре, с которой проектируют
| Модель | Сухое волокно (МПа) | Среднее по EN 2561 (МПа) | Расчётное по EN 2561 (МПа) | Расчётное как доля от сухого волокна | Модуль (ГПа) | Деформация при расчётном напряжении |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FSB | 4900 | 2000 | 1670 | 34% | 165 | |
| FSR | 5100 | 2400 | 1750 | 34% | 150 |
Прочитайте строку слева направо, и суть трудно не заметить: число, с которым проектируют, составляет примерно треть от числа на обложке. Значение для сухого волокна — это волокно само по себе, ещё до того, как оно встроено в смолу — это не характеристика стержня, и его нельзя использовать ни для чего. Среднее значение — это среднее по партии испытаний, то есть половина образцов показала результат ниже него. Расчётное значение — это то, что остаётся после учёта этого разброса. Последний столбец тоже стоит того, чтобы присмотреться: удлинение при разрыве составляет 1,5 %, поэтому при расчётном напряжении стержень уже использовал 67 % (FSB) или 78 % (FSR) своей деформационной способности.
Это характеристики стержня, а не системы. Система NSM разрушается по самому слабому из четырёх звеньев — стержню, клею, сцеплению с бетоном или отколу защитного слоя. Стержень почти никогда не оказывается самым слабым звеном. Прежде чем подбирать что-либо по этой таблице, спросите своего инженера, какое звено определяющее.
Монтаж стержня NSM за шесть шагов
Найдите арматуру, прежде чем резать
Просканируйте защитный слой прибором для поиска арматуры и отметьте существующие стержни. Паз, задевающий хомут или основной стержень, наносит больше вреда, чем компенсирует усиление. Разметьте линии паза так, чтобы их обойти, а если это окажется невозможным — скажите об этом до резки, а не после.
Прорежьте паз
Сухая резка алмазным диском с вакуумным пылеотсосом, два параллельных прохода, затем выломать середину. Обычное эмпирическое правило — квадратный паз со стороной примерно в 1,5 раза больше диаметра стержня, но размер нужно брать у своего инженера — он зависит от клея и от фактической толщины защитного слоя. Паз должен оставаться в пределах защитного слоя: это паз, а не штраба в рабочее сечение конструкции.
Тщательно очистите
Сдуйте шлам и пыль безмасляным сжатым воздухом, затем дайте высохнуть. Клей сцепляется со здоровым бетоном, а не с пылью от резки. Проверьте, что основание сухое — метод с полиэтиленовой плёнкой по ASTM D4263 показывает, поднимается ли влага, хотя точного процента он не даёт.
Заполните наполовину, уложите стержень, долейте доверху
Заполните паз анкерующим клеем примерно наполовину, вдавите стержень так, чтобы клей поднялся вокруг него, затем долейте заподлицо. Лёгкое покачивание стержня при укладке выгоняет захваченный воздух. Стержень должен оказаться окружён клеем со всех четырёх сторон, а не лежать на дне сухого паза.
Соблюдайте время работы клея
Время работы клея указывается при 23 °C для небольшого замеса. На горячей плите или при большом замесе в одном ведре времени будет заметно меньше. Замешивайте столько, сколько сможете уложить, и укладывайте всё, что замесили.
Оставьте в покое на время отверждения
Никаких нагрузок, сверления рядом или вибрации, пока клей не наберёт отверждение, указанное в его техническом паспорте. Затем восстановите поверхность. Поскольку стержень находится внутри защитного слоя, готовая конструкция выглядит почти неизменной — обычно именно поэтому NSM и выбирают вместо приклеиваемой пластины.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать это вместо арматурной стали в новой конструкции?
Наши технические паспорта этого не рассматривают. Оба описывают FSB и FSR как ламинаты CFRP для усиления существующего бетона, дерева и кладки — они ничего не говорят о первичном рабочем армировании и ничего — о морской среде, тоннелях или помещениях МРТ. Некоторые стержни FRP допущены для рабочего армирования по таким спецификациям, как ASTM D7957 для стекловолокна. Наши изделия под эту задачу не продаются. Спросите нас, и мы честно скажем, какие испытательные данные существуют, а не будем гадать.
Почему расчётная прочность настолько ниже 4 900 МПа на обложке технического паспорта?
Потому что 4 900 МПа — это сухое волокно, до того как оно встроено в смолу. Стержень — это волокно плюс матрица, а матрица почти не воспринимает растяжение. Измеренное как стержень по EN 2561, FSB в среднем даёт 2 000 МПа, а расчётное значение с учётом разброса по партии — 1 670 МПа — примерно треть от заявленного числа. Такой разрыв есть у любого честного технического паспорта CFRP. Те, кто печатает только большое число, надеются, что вы не спросите.
FSR прочнее, чем FSB. Зачем вообще выбирать FSB?
Потому что FSB жёстче: 165 ГПа против 150 ГПа. В большинстве случаев усиления NSM конструкция прогибается задолго до того, как какой-либо стержень приблизится к своей прочности, поэтому именно жёсткость ограничивает нагрузку, которую можно добавить — а дополнительная прочность FSR так и остаётся неиспользованной. Выбирайте FSR, когда короткий паз или неудобный узел делают прочность определяющим ограничением.
Можно ли согнуть его по форме?
Нет. Смола отверждена, поэтому стержень прямой и остаётся прямым. Его нельзя согнуть на объекте, и мы не поставляем гнутые изделия. Для NSM это редко становится проблемой, потому что пазы прямые.
Какой клей укладывается в паз?
Эпоксидный анкерующий клей. Наш FIS FIX — обычная пара к этим стержням, и мы предложим его вместе со стержнями в расчёте цены. Выбор клея не косметический — почти в каждой системе NSM именно сцепление, а не стержень, оказывается определяющим, поэтому клей выполняет как минимум не меньше работы, чем углерод.
Как он ведёт себя при пожаре?
Температура стеклования составляет не менее 100 °C, а выше температуры стеклования и матрица, и клей размягчаются, поэтому стержень перестаёт передавать усилие. То, что он находится внутри защитного слоя бетона, помогает — и это реальное преимущество перед пластиной, приклеенной к поверхности, — но это не огнестойкость. Расчёт на случай пожара должен вести проектировщик, который исходит из того, что усиление утрачено, и проверяет, выдерживает ли неусиленная конструкция комбинацию нагрузок при пожаре.
Какие длины и как хранить?
Прямые отрезки 6 и 12 м как стандарт, либо нарезка под длину ваших пазов. Храните в сухом месте, вне прямого солнца, при температуре от −5 до +35 °C. Срок хранения — два года.
У вас есть протоколы испытаний, или только технический паспорт?
Технический паспорт содержит значения прочности на растяжение и модуля по EN 2561, среднее и расчётное, для обеих моделей. Если вашему инженеру нужен исходный протокол испытаний, спросите — и мы запросим его на производстве, вместо того чтобы утверждать, что он существует, хотя мы его не видели.
Документы и Загрузки
Два технических паспорта, по одному на модель
TDS-FSB для стержня и TDS-FSR для прутка. Каждый содержит значения прочности на растяжение для сухого волокна, среднее и расчётное, модуль по EN 2561, содержание волокна, удлинение, плотность, температуру стеклования, упаковку и хранение. Оба доступны на этой странице.
Что в них намеренно отсутствует
В них нет значения прочности сцепления, нет таблицы длины анкеровки и нет класса огнестойкости. Это относится к клею и к нормативному документу по проектированию, а не к стержню. Если поставщик передаёт вам готовый проект NSM, составленный прямо по техническому паспорту на стержень, воспринимайте это как предупреждающий знак, а не как услугу.
Запросить Цену
Пришлите данные о конструкции, требуемую дополнительную несущую способность и шаг пазов, который предполагает ваш инженер. Мы вернёмся с диаметром, моделью и метражом — и с техническим паспортом, чтобы ваш инженер мог проверить наши цифры, а не просто поверить нам на слово.
