Το ανθρακονήματα είναι ένα από τα υλικά με την υψηλότερη απόδοση στον κόσμο.
Υφανμένα σε φύλλα και εμποτισμένα με εποξειδική ρητίνη, αυτά τα «πολυμερή ενισχυμένα με ανθρακονήματα» αντέχουν σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και δεν τεντώνονται. Το υλικό είναι εξαιρετικά ελαφρύ, αλλά δέκα φορές ισχυρότερο από το ατσάλι. (Οι ίνες άνθρακα ποιότητας αεροδιαστημικής έχουν αντοχή εφελκυσμού υψηλότερη από 700.000 λίβρες ανά τετραγωνικό ίντσο!)
Το υλικό ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1950, και δεν αποτελεί έκπληξη ότι τράβηξε αμέσως την προσοχή του αμερικανικού στρατού. Καθώς το προϊόν βελτιώθηκε περαιτέρω, τέθηκε σε χρήση σε ένα ευρύ φάσμα χρήσεων. Σήμερα, χρησιμοποιείται για την κατασκευή stealth βομβαρδιστικών και drones, θωράκισης σώματος, των ανθεκτικών στη θερμότητα ασπίδων επανεισόδου σε διαστημόπλοια και για την πραγματοποίηση έκτακτων επισκευών σε γέφυρες, τανκς και άλλες κατασκευές.
Για δεκαετίες, ο στρατός κατανάλωνε το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας προμήθειας. Αλλά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι ίνες άνθρακα ήταν διαθέσιμες στο εμπόριο. Εκτός από τη χρήση σε αθλητικό εξοπλισμό υψηλής απόδοσης, αρκετοί μηχανικοί συνειδητοποίησαν ότι οι ανθρακονήματα είχαν επίσης τη δυνατότητα να μεταμορφώσουν τον κόσμο της δομικής επισκευής του υπογείου.
Ο Bob Thompson, ένας επαγγελματίας μηχανικός με έδρα το Κολόμπους του Οχάιο, συνεργάστηκε με τον κυνηγό του φίλο και συνάδελφο μηχανικό Steve Morton για να αναπτύξει ένα σύστημα ιμάντων από ανθρακονήματα για να σταματήσει η υπόκλιση στους τοίχους του υπογείου. Ενσωμάτωσαν την Nationwide Reinforcing, Ltd. το έτος 2000.
Αρκετές άλλες εταιρείες ανέπτυξαν διαφορετικά προϊόντα επισκευής με βάση ανθρακονήματα στο ίδιο χρονικό πλαίσιο και τα τελευταία 15 χρόνια, η δημοτικότητά τους έχει εκτοξευθεί στα ύψη.
Ο Luke Secrest, αντιπρόεδρος πωλήσεων της Rhino Carbon Fiber, λέει: «Οι επισκευές ανθρακονημάτων είναι το ταχύτερα αναπτυσσόμενο μέρος της αγοράς επισκευής θεμελίων που έγινε ποτέ. Μια γρήγορη αναζήτηση στο Διαδίκτυο αποκαλύπτει κάθε είδους πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι κυβερνήσεις τη χρησιμοποιούν για να ενισχύσουν τις περισσότερες κατασκευές από κτίρια έως γέφυρες.»
Ο Thompson εκτιμά ότι η εταιρεία του έχει κατασκευάσει, διανείμει, εγκαταστήσει και συμβουλευτεί περισσότερες από 30.000 επισκευές τοίχων θεμελίωσης υπογείου. «Σήμερα», λέει, «οι περισσότεροι δομικοί μηχανικοί χρησιμοποιούν ανθρακονήματα για να σχεδιάσουν μια ποικιλία δομικών επισκευών. Η πιο κοινή χρήση είναι σε υπόγεια κατοικιών.»
Το προϊόν διατίθεται ως ιμάντες, σε φύλλα διαφόρων μεγεθών, καθώς και ως συνδετήρες από ανθρακονήματα. Τα φύλλα μπορεί να είναι μονοκατευθυντικά ή αμφίδρομα, ανάλογα με την προβλεπόμενη εφαρμογή. Η StablWall, για παράδειγμα, εμπορεύεται τόσο ιμάντες όσο και σεντόνια και η Theresa Neitzel αναφέρει ότι με περισσότερα από 38 χρόνια λειτουργίας, οι πρώτες επισκευές ανθρακονημάτων εξακολουθούν να είναι τόσο δυνατές όσο την ημέρα που τοποθετήθηκαν.
Η πρόκληση
Όπου βρίσκονται υπόγεια, κάποιοι από αυτούς τους τοίχους θα υποκλιθούν. Ο Thompson εξηγεί, «Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990, τα περισσότερα σπίτια κατασκευάζονταν χωρίς κανένα είδος καμπτικής ενίσχυσης στον τοίχο και ως εκ τούτου, είναι δομικά ανεπαρκή. Είναι απλά θέμα χρόνου να εγκατασταθεί η βρωμιά επίχωσης γύρω από το σπίτι, οι υδρορροές να φράξουν και η υδροστατική πίεση να υπερβεί την αντοχή του μη ενισχυμένου τοίχου. Αυτό συμβαίνει όταν οι περισσότεροι ιδιοκτήτες σπιτιών βλέπουν μια μεγάλη οριζόντια ρωγμή στο μεσαίο τρίτο του τοίχου του υπογείου τους και καλούν για βοήθεια». Είναι πιο συνηθισμένο με τοίχους από μπλοκ, αλλά οι τοίχοι από χυτό σκυρόδεμα μπορεί επίσης να παρουσιάσουν ρωγμές.
Πίσω στο έτος 2000, ένας επαγγελματίας δομικός μηχανικός στο Οχάιο ονόματι Kenneth Johnson εξέτασε ένα νέο τότε προϊόν από ανθρακονήματα που ονομαζόταν StablWall και συνοψίζει όμορφα την πρόκληση και τις παραδοσιακές λύσεις:
«Η πίεση της γης κάνει το τσιμεντόλιθο να ραγίσει και να σκύψει προς τα μέσα. [Often] Η πίεση από την κατάψυξη του εδάφους προσθέτει στις κανονικές πιέσεις γείωσης. Το μέγεθος της πίεσης δεν μπορεί να προσδιοριστεί εύκολα, αλλά ξεπερνά σαφώς την ικανότητα αντίστασης ενός μη ενισχυμένου τοίχου τοιχοποιίας.
«Με τα χρόνια έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι για τη σταθεροποίηση αυτών των ραγισμένων τοίχων. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι περιλαμβάνουν (1) την εγκατάσταση κάθετων χαλύβδινων δοκών ή καναλιών για τη μεταφορά των οριζόντιων πιέσεων στην πλάκα δαπέδου και στους αρμούς από πάνω. (2) Κόψτε μια κατακόρυφη καταδίωξη και δημιουργήστε μια παραστάδα από οπλισμένο σκυρόδεμα. (3) Τοποθετήστε αγκυρώσεις οριζόντια για να παράσχετε ένα σύστημα στερέωσης για αντίσταση στην πίεση γείωσης. (4) Αφαιρέστε και αντικαταστήστε ολόκληρο το κατεστραμμένο τμήμα του τοίχου.»
Και καταλήγει, «Όλες οι παραπάνω διορθωτικές μέθοδοι είναι δαπανηρές, ακατάστατες και μόνο εν μέρει επιτυχείς στον περιορισμό ενός τοίχου από περαιτέρω κίνηση και ρωγμές. Επίσης, κανένα από αυτά τα διορθωτικά μέτρα δεν αντιμετωπίζει τον βασικό μηχανολογικό λόγο για τη ρωγμή: την έλλειψη αντοχής σε εφελκυσμό στην τοιχοποιία».
Η λύση
Ο Joe Dattilo, ιδιοκτήτης της Gateway Composites, λέει ότι οι ίνες άνθρακα αντιμετωπίζουν αυτή τη βασική αδυναμία των μπλοκ/χυμένων θεμελίων. «Ένα από τα πλεονεκτήματα των ανθρακονημάτων και ο λόγος που συνεχίζει να αναπτύσσεται στην αγορά είναι ότι αποκαθιστά τη δομική ικανότητα του τοίχου. Όταν ένας τοίχος ραγίσει, χάνει την αντοχή του σε εφελκυσμό. Οι ίνες άνθρακα μπορούν να το αποκαταστήσουν, ενώ οι δοκοί χάλυβα όχι. Μια χαλύβδινη δοκός ή άγκυρα τοίχου προσθέτει ένα μόνο σημείο αγκύρωσης, αλλά δεν προσθέτει αντοχή εφελκυσμού πίσω στον τοίχο.“
Και συνεχίζει, «Κάθε φορά που υπάρχει μια οριζόντια ρωγμή στον τοίχο, είναι ένδειξη ότι ο τοίχος κινείται. Μόλις ραγίσει, συνεχίζει να εξασθενεί και μεγάλο μέρος αυτής της ζημιάς μεταφέρεται στη δομή όπου ζείτε».
Η Gateway Composites είναι μια «εταιρεία πρώτων υλών» που ειδικεύεται στο σχεδιασμό και την κατασκευή προϊόντων από ανθρακονήματα. Και ενώ δεν προσφέρουν υπηρεσίες εγκατάστασης, προσφέρουν υψηλής ποιότητας υφάσματα από ανθρακονήματα, ρητίνες και κιτ ειδικά σχεδιασμένα και κατασκευασμένα για επισκευή υπογείου. Αυτά τείνουν να είναι σχετικά ελαφριά υλικά, με βάρος 200-800 γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο. Ανάλογα με την εφαρμογή, μπορούν να καθοριστούν μονόδρομες και αμφίδρομες υφασμάτινες κατασκευές. Η Gateway παρέχει επίσης ιδιωτική σήμανση για εργολάβους και διανομείς που θέλουν να προωθήσουν τη δική τους επωνυμία.
«Έχουμε σχεδιάσει ύφασμα ειδικά για την επισκευή και την αποκατάσταση υποδομών και είμαστε σε θέση να κατασκευάζουμε ύφασμα που λειτουργεί ειδικά για εμπορικές και οικιακές εφαρμογές αποκατάστασης», λέει.
Εγκατάσταση
Σε σύγκριση με τις χαλύβδινες δοκούς, τις άγκυρες τοίχου και άλλες παραδοσιακές μεθόδους σταθεροποίησης τοίχων, οι ίνες άνθρακα είναι γρήγορη και εύκολη σε σύγκριση. Ωστόσο, απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή στη λεπτομέρεια, ειδικά στην προετοιμασία.
Αρχικά, ο τοίχος πρέπει να σταθεροποιηθεί. Ο Craig Bogard, διευθυντής ανάπτυξης εργολάβων στην Gateway, λέει, «Εάν η κατασκευή συνεχίζει να κινείται, η αιτία της διευθέτησης πρέπει να αντιμετωπιστεί πριν από την εφαρμογή ανθρακονημάτων, χρησιμοποιώντας προβλήτες ή οποιαδήποτε μέθοδο ορίζει ο κατασκευαστής μηχανικός. Οι ίνες άνθρακα σταθεροποιούνται και ενισχύονται».
Η μεγάλη ποικιλία προϊόντων από ανθρακονήματα στην αγορά έχει ελαφρώς διαφορετικές οδηγίες εγκατάστασης. Γενικά, μόλις αντιμετωπιστεί οποιαδήποτε καθίζηση και υπολογιστεί η θέση και το μέγεθος του οπλισμού από ανθρακονήματα, ήρθε η ώρα να γεμίσετε τις ρωγμές.
Ορισμένοι κατασκευαστές συνιστούν να „ξαναποδείξετε“ τον τοίχο ή να γεμίσετε τις ρωγμές με ενέματα. Άλλοι συνιστούν έγχυση εποξειδικών ρωγμών. Σε κάθε περίπτωση, ο στόχος είναι να εξαλειφθεί η κίνηση του τοίχου και να δημιουργηθεί μια λεία επιφάνεια για μέγιστη πρόσφυση.
Στη συνέχεια προετοιμάζεται ο τοίχος όπου θα εφαρμοστεί η ίνα άνθρακα.
«Η προετοιμασία της επιφάνειας είναι πολύ, πολύ σημαντική», λέει ο Todd Jackson, ιδιοκτήτης του Fortress Stabilization. «Θέλετε να αφαιρέσετε όλο το χρώμα, τη βρωμιά και τα υπολείμματα, καθώς και το εξωτερικό στρώμα της πάστας τσιμέντου και να κατεβείτε και να εκθέσετε το πραγματικό αδρανή». Συνήθως χρησιμοποιείται ένας γωνιακός μύλος με εξάρτημα κενού ή τριβείο με μύτη με διαμάντι και για πολλούς, αυτό είναι το πιο χρονοβόρο μέρος της επισκευής.
Το σκυρόδεμα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν στεγνό. Εάν ο τοίχος είναι βρεγμένος, ο εργολάβος θα ανοίξει τρύπες στο κάτω μέρος για να αποστραγγίσει τον τοίχο και στη συνέχεια θα τον αφήσει να στεγνώσει. Παρόλο που υπάρχουν ρητίνες που σκληρύνουν στην υγρασία, πιθανότατα δεν θα σκληρύνουν με τις ιδιότητες που απαιτούνται για μια αποτελεσματική επισκευή.
Τότε ήρθε η ώρα για το πραγματικό λέι απ. Αυτό ξεκινά με μια εποξειδική επίστρωση ασταριού, η οποία τυλίγεται στον τοίχο. «Το αστάρι είναι ο συνδετικός παράγοντας μεταξύ του σκυροδέματος και των ανθρακονημάτων» εξηγεί ο Neitzel.
Σε αυτό το σημείο, οι οδηγίες εγκατάστασης διαφέρουν, ανάλογα με το προϊόν. Για παράδειγμα, ο μονοκατευθυντικός ιμάντας άνθρακα από το Fortress Stabilization είναι ήδη ενθυλακωμένος σε μια θερμική ρητίνη και σκληρύνεται υπό πίεση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής, οπότε μόλις ασταρωθεί ο τοίχος, είναι βασικά ένα προϊόν που ξεφλουδίζει και κολλάει. Διατίθεται σε πλάτη 2, 4 και 6 ιντσών.
Τα περισσότερα προϊόντα «στρώνονται υγρά» στο εργοτάξιο. Αυτό σημαίνει ότι το ύφασμα πρέπει να είναι πλήρως εμποτισμένο με εποξειδικό. Μερικοί κατασκευαστές απαιτούν μια δεύτερη στρώση εποξειδικού υλικού όταν το προϊόν είναι στον τοίχο για να εξασφαλίσουν καλή πρόσφυση.
Το προϊόν από ανθρακονήματα πρέπει να εφαρμόζεται έτσι ώστε ο άξονας αντοχής να είναι κάθετος στη ρωγμή. Για ρωγμές σκαλοπατιών, αυτό συνήθως σημαίνει χρήση αμφίδρομου υλικού. Ο Neitzel, στο StablWall, λέει ότι μερικές φορές συνιστούν την εφαρμογή δύο φύλλων, το ένα οριζόντια και το άλλο κάθετα για να διασφαλιστεί η επαρκής αντοχή.
Μόλις το εποξειδικό σκληρυνθεί, το προϊόν μπορεί να βαφτεί ή να γουναριστεί. Αυτό είναι ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των ανθρακονημάτων. Είναι «λεπτό σαν δεκάρα» και απαιτεί μηδενική συντήρηση.
Τι να ψάξω
Οι εργολάβοι που θέλουν να προσθέσουν την επισκευή ανθρακονημάτων στην επιχείρησή τους έχουν πολλές επιλογές. Πολλές εταιρείες προσφέρουν εκπαίδευση και πιστοποίηση. Για παράδειγμα, η Nationwide Reinforcing έχει πάνω από 200 πιστοποιημένους εγκαταστάτες στις Ηνωμένες Πολιτείες και τον Καναδά. Ένας ιδιοκτήτης σπιτιού μπορεί απλώς να πληκτρολογήσει τον πενταψήφιο ταχυδρομικό κώδικα στον ιστότοπό του και να έχει πρόσβαση στη λίστα των πιστοποιημένων εγκαταστατών στην περιοχή του.
Το StablWall προσφέρει προσαρμόσιμα κιτ και οι πελάτες μπορούν να παραγγείλουν υλικά σε οποιοδήποτε μήκος. «Πουλάμε το προϊόν σε αδιάβροχα και επίσης εγκαθιστούμε το προϊόν μόνοι μας», λέει ο Neitzel. Επίσης, εκπαιδεύουμε τους ιδιοκτήτες σπιτιού για τα πλεονεκτήματα της επισκευής ανθρακονημάτων.
Στο άλλο άκρο του φάσματος, η Gateway Composites δεν έχει εγκαταστάτες, αλλά παρέχει πρώτες ύλες, τεχνική υποστήριξη και υποστήριξη πωλήσεων και εκπαίδευση. Πωλούν υφάσματα, ρητίνες και κιτ με τη δική τους επωνυμία και ως προϊόντα ιδιωτικής ετικέτας σε εργολάβους και διανομείς στεγανοποίησης.
Η Dattilo συνιστά να αποκτήσετε ένα ύφασμα με πιστοποιημένες ιδιότητες ινών που έχει κατασκευαστεί ειδικά για την εφαρμογή. Αυτό σημαίνει κατάλληλη ύφανση, βάρος υφάσματος και αξιόπιστες ιδιότητες ινών.
Ομοίως, οι εργολάβοι θα πρέπει να χρησιμοποιούν ποιοτικές ρητίνες με αντοχή συγκόλλησης που υπερβαίνει αυτή του σκυροδέματος. Η Dattilo συνιστά την επιλογή ενός συστήματος με ρητίνες που είναι ασφαλείς στο χειρισμό, χωρίς πτητικές οργανικές ενώσεις ή διαλύτες, καθώς και ιξώδη και χρόνους εργασίας για καλή διαβροχή και εύκολη εγκατάσταση.
Τέλος, επιλέξτε μια εταιρεία με καλή τεχνική υποστήριξη που θα δώσει στους εγκαταστάτες πρόσβαση στη μηχανική και την εκπαίδευση και θα βοηθήσει με τις τεχνικές εγκατάστασης.
Λέει ότι «Οι καλές πρώτες ύλες – ίνες και ρητίνη σχεδιασμένες για την εφαρμογή – θα δώσουν στον ανάδοχο τις καλύτερες πιθανότητες επιτυχίας. Με την αγορά επισκευής σκυροδέματος για εμπορικούς και οικιακούς σκοπούς να αναπτύσσεται με τόσο γρήγορο ρυθμό, είναι σημαντικό να παρέχουμε προϊόντα υψηλότερης ποιότητας και υποστήριξη για την πώληση αυτών των προϊόντων για συνεχή ανάπτυξη της αγοράς.»
