التعزيز الهيكلي من ألياف الكربون

التعزيز الهيكلي من ألياف الكربون
تعتبر الخرسانة مادة البناء الأكثر استخدامًا في العالم نظرًا لفعاليتها العالية من حيث التكلفة والمواد الخام الوفيرة وسهولة التصنيع وخصائصها الفيزيائية والميكانيكية الممتازة.
ومع ذلك، للخرسانة أيضًا قيود، مما قد يؤثر على متانتها وعمر الخدمة. ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض قوة الانثناء والشد، فضلاً عن الهشاشة، وقد يفشل الهيكل دون سابق إنذار تحت ظروف الشد والقص.
لذلك، عادة ما تحتاج الخرسانة الإنشائية إلى تقوية لتحسين السلامة الهيكلية للمباني. على الرغم من أن الألياف الفولاذية هي عنصر التسليح الرئيسي المستخدم عالميًا، إلا أن هناك أيضًا بعض المشكلات المتعلقة باستخدامها، خاصة فيما يتعلق بأدائها واستدامتها على المدى الطويل.

لماذا استخدام ألياف الكربون؟
في السنوات الأخيرة، أصبح استخدام ألياف الكربون في صناعة البناء منتشرًا بشكل متزايد، ويستخدم بشكل أساسي في الجدران الساترة وجدران التقسيم وإطارات الجدران. تم استخدام الخرسانة المسلحة بألياف الكربون (CFRC) لأول مرة كمواد بناء محتملة في السبعينيات، وقد ثبت أنها تتمتع ببعض الخصائص المناسبة.
أدت الأبحاث المبكرة على CFRC المصنوعة من ألياف PAN إلى تحسين قوة التأثير وقوة الشد ومعامل المرونة للخرسانة بشكل ملحوظ. في عام 1980، ذكر تقرير بحثي حول استخدام ألياف الكربون الأسفلتية في اليابان أنه تم تحقيق تحسن كبير باستخدام 0.2% فقط من حجم ألياف الكربون.
وقد أكدت الأبحاث الإضافية أنه حتى إضافة كمية صغيرة جدًا من ألياف الكربون يمكن أن تحسن بشكل كبير الخواص الميكانيكية للخرسانة، حيث يكون أداء ألياف الكربون أفضل من الفولاذ أو الألياف الزجاجية. ويرجع ذلك إلى متانتها الممتازة، ومقاومتها للحرارة، ومقاومة الطقس، وقابلية المعالجة في ظل الظروف القاسية.
ومع ذلك، فإن عيب ألياف الكربون هو تكلفتها. وقد أعاق هذا حتى الآن تطبيقه على نطاق واسع في المكونات الهيكلية، لكن الباحثين يعتقدون أن التكلفة الأولية لألياف الكربون تستحق العناء مقارنة بتكلفة إعادة تجهيز الهياكل المتضررة بالخرسانة المسلحة بالألياف الفولاذية التقليدية.
تحتوي ألياف الكربون على أكثر من 92% بالوزن من الكربون مرتبة في بنية بلورية موازية للمحور الطويل للألياف. وفقًا لعملية التصنيع، يمكن أن يكون الهيكل غير متبلور، أو متبلورًا جزئيًا، أو متبلورًا بالكامل، ويمكن أن يوجد على شكل ألياف قصيرة أو طويلة.
تصنف ألياف الكربون على أنها مادة عالية الأداء بسبب خصائصها الأساسية. تشمل هذه الخصائص الثقل النوعي المنخفض، والقدرة على تحمل الضغط في ظل ظروف التحميل الديناميكية وشبه الساكنة، والموصلية الحرارية العالية، ومقاومة الزحف الممتازة، ومعامل المرونة العالي، وعدم التآكل، والثبات الكيميائي.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع ألياف الكربون بخصائص جمالية ممتازة وهي جذابة للمشاريع التي تتطلب منتجات نهائية عالية الجودة.ومع ذلك، فإن ألياف الكربون لديها أيضًا بعض القيود التي قد تعيق استخدامها.
الألياف عرضة للأكسدة تحت التسخين أو الظروف القلوية. بالإضافة إلى ذلك، للألياف أيضًا عيوب مثل تباين الخواص المحوري والعرضي وانخفاض إجهاد الكسر. العائق الرئيسي أمام استخدام CFRC هو ضعف ليونة ألياف الكربون، وهي أقل من البدائل مثل الزجاج، والكيفلر، وSiO2.

TDS من التعزيز الهيكلي من ألياف الكربون (12K و24K)

طرق التعزيز المحددة

هناك العديد من طرق التعزيز شائعة الاستخدام في الوقت الحاضر، مثل زيادة طريقة المقطع العرضي، وطريقة تغليف حديد التسليح، وطريقة ربط حديد التسليح، وطريقة تعزيز ألياف الكربون، وما إلى ذلك. تعد تقنية تقوية هيكل وإصلاح ألياف الكربون نوعًا جديدًا آخر من التعزيز الهيكلي التكنولوجيا بعد زيادة القسم الخرساني وربط الفولاذ.
نطاق التطبيق
يمكن استخدام طريقة تقوية ألياف الكربون في تقوية الانحناء والقص للهياكل الخرسانية، وتستخدم على نطاق واسع في التعزيز الزلزالي، والشقوق، والمقاومة للتآكل لمختلف المباني والهياكل الصناعية والمدنية. تدعيم الكمرات والأعمدة والألواح في الهياكل الخرسانية والجسور والمباني. تدعيم الأنفاق ومرافق الميناء والمداخن والمستودعات والمصانع. حماية وتقوية الخرسانة والجسور وهياكل الأنهار المتضررة من الملح.

مبدأ العملية
التشريب المسبق لألياف الكربون ذات قوة الشد العالية في مواد تقوية مركبة (ألياف مستمرة أحادية الاتجاه) باستخدام راتنجات الإيبوكسي؛ استخدم مادة لاصقة من راتنجات الإيبوكسي للالتصاق على طول اتجاه الشد أو بشكل عمودي على اتجاه الشق على الهيكل المراد تقويته، وتشكيل مركب جديد، بحيث يتم الضغط على المادة اللاصقة المسلحة والخرسانة المسلحة الأصلية بشكل مشترك لزيادة مقاومة الكسر أو مقاومة القص للهيكل، وتحسين القوة والصلابة ومقاومة التشقق واستطالة الهيكل.

العملية التكنولوجية
إعداد البناء ← معالجة سطح الخرسانة ← تطبيق التمهيدي ← إصلاح السطح التالف للمكونات ← لصق ألياف الكربون ← معالجة السطح ← تحضير مادة التسوية ← تحضير الطبقة السفلية أو الراتينج ← تحضير راتينج التشريب

نقاط التشغيل
1، المعالجة السطحية للخرسانة
1. تنظيف الأجزاء التالفة والمكسورة الموجودة على سطح المكونات الخرسانية.
2. إصلاح وترميم الأجزاء التالفة من المكونات التي تم نحتها وتنظيفها وكشفها.
3. إصلاح الشقوق: بالنسبة للشقوق التي يقل عرضها عن 0.2 مم، يتم تطبيق راتنجات الإيبوكسي لطلاء السطح وختمه؛ يجب ملء الشقوق الأكبر من 0.2 مم براتنج الإيبوكسي.
4. التلميع: تلميع الأجزاء البارزة من سطح المكون (مثل تقاطع المكونات الخرسانية ومفاصل القوالب) بشكل مسطح، وجعل سطح المكون الذي تم إصلاحه سلسًا قدر الإمكان.
5. قم بتنظيف وتلميع سطح المكونات واتركها حتى تجف تمامًا.

2، تطبيق التمهيدي على المنطقة المعيبة
ضع المادة اللاصقة الأساسية المحضرة (عامل الربط) بالتساوي على سطح المنطقة المعيبة من الخرسانة.
3، إصلاح العيوب السطحية على المكونات
يعد استخدام المعجون الإيبوكسي لإصلاح الأسطح التالفة على المكونات خطوة حاسمة، مع النقاط الرئيسية التالية:
1. قم بوزن العامل الرئيسي المعجون، ومسرع المعالجة، وعامل المعالجة بدقة وفقًا للنسبة المحددة، ثم ضعهم في حاوية، وحركهم بالتساوي باستخدام الخلاط.
2. قم بملء الأجزاء المقعرة الموجودة على سطح المكون بمعجون الإيبوكسي وإصلاحها إلى سطح أملس. عند استخدام المعجون الإيبوكسي في الإصلاحات غير المكتملة، يجب أن يتم البناء في ظروف تكون فيها درجة الحرارة أعلى من -5 درجة والرطوبة النسبية أقل من 85%. بعد وضع المعجون، يجب تنعيم أي مخالفات أو خشونة لا تزال موجودة على السطح باستخدام ورق الصنفرة.
4، تطبيق التمهيدي
ضع المادة اللاصقة المجهزة (عامل الربط) بالتساوي على سطح الخرسانة المراد ربطها باستخدام الأسطوانة.
5، لصق ألياف الكربون
قبل لصق مواد ألياف الكربون، من الضروري التأكد أولاً من أن سطح اللصق جاف. عندما تكون درجة الحرارة أعلى من -10 درجة والرطوبة النسبية أكبر من 85%، لا يجوز تنفيذ البناء دون اتخاذ تدابير فعالة. لمنع تلف ألياف الكربون أثناء النقل والتخزين والقطع واللصق لمواد ألياف الكربون. قطع مادة ألياف الكربون باستخدام مسطرة فولاذية وسكين ورق حائط وفقًا للحجم المحدد، ويجب ألا يتجاوز طول كل قسم بشكل عام 6 أمتار. لمنع تلف المواد أثناء التخزين، يجب أن تعتمد كمية قطع المواد على الاستخدام اليومي. يجب أن تتداخل المفاصل الطولية لألياف الكربون بأكثر من 20 سم. يجب أن تكون هذه المنطقة مغلفة بمزيد من الراتينج، ولا يلزم أن تتداخل ألياف الكربون أفقيًا.
النقاط الرئيسية لعملية البناء هي كما يلي:
1. يجب وزن العامل الرئيسي، ومسرع المعالجة، وعامل المعالجة للصق الراتنج بدقة وفقًا للنسبة الموصوفة، وتحميلها في حاوية، وتحريكها بالتساوي باستخدام الخلاط. يجب استخدام كمية المزج الأولية خلال الوقت القابل للاستخدام.
2. عند اللصق، حاول ألا يكون هناك هواء بين ألياف الكربون والراتنج. استخدم أسطوانة (أداة خاصة) لدحرجة مادة ألياف الكربون على طول اتجاه الألياف عدة مرات، مما يسمح للراتنج بالتغلغل في ألياف الكربون.

6، الصيانة
بعد لصق مادة ألياف الكربون، يجب معالجتها بشكل طبيعي لمدة 1-2 ساعة لتحقيق المعالجة الأولية، ويجب التأكد من عدم وجود أي تدخل خارجي أو تصادم أثناء فترة المعالجة.

7، الرسم
إذا كانت الوقاية من الحرائق مطلوبة للمكونات المقواة، فيمكن تطبيق طلاء مقاوم للحريق بعد معالجة الراتنج. يجب أن يتم الطلاء بعد المعالجة الأولية للراتنج ويجب أن يتوافق مع المعايير ذات الصلة ولوائح البناء الخاصة بالطلاء المستخدم.

متطلبات الجودة
1. جميع المواد الواردة، بما في ذلك مواد ألياف الكربون ومواد الربط، يجب أن تتوافق مع معايير الجودة ولديها شهادات منتج المصنع، وتلبية متطلبات تصميم التعزيز الهندسي.
2. لا ينبغي ضغط مواد ألياف الكربون أثناء النقل والتخزين لمنع تلف ألياف الكربون، ولا ينبغي تعريضها مباشرة لأشعة الشمس والمطر. يجب أن يتم تخزين المواد اللاصقة بطريقة باردة ومختومة.
3. يجب أن يتم التوجيه والإشراف على جودة البناء لكل عملية من قبل الموظفين الفنيين. بعد الانتهاء من كل عملية يتم عرضها على الفني للفحص والموافقة قبل الانتقال إلى العملية التالية.
4. ضعي طلاء الطبقة السفلية
يجب أن يتم تطبيق الطلاء بالتساوي وعدم تفويته. يمنع منعا باتا تطبيقه في ظروف درجة الحرارة غير المناسبة. يجب استخدام الطلاء المخفف بالمذيبات خلال الوقت المحدد.
عندما تكون درجة الحرارة أقل من 7 درجات، تكون الرطوبة النسبية أقل من 85%، ومحتوى الرطوبة السطحية للخرسانة أقل من 8%، ولا توجد ظاهرة تكثيف، ويجب استخدام راتنجات الإيبوكسي المعدلة.
5. إصلاح الأضرار السطحية للمكونات
يجب إصلاح الثقوب الصغيرة والزوايا الداخلية الموجودة على سطح الهيكل وتسويتها باستخدام معجون الإيبوكسي. يجب تنعيم أي تفاوت أو خشونة لا تزال موجودة على السطح بعد وضع المعجون باستخدام ورق الصنفرة.
6. لصق ألياف الكربون
① عند لصق مواد ألياف الكربون، يجب استيفاء الشروط التالية:
أ، يجب قطع مواد ألياف الكربون وفقًا للوائح.
ب، درجة الحرارة والرطوبة ومحتوى الرطوبة السطحية للمكونات تلبي المتطلبات.
ج، لقد وصل الطلاء السفلي والمعجون إلى مرحلة التجفيف بلمسة الإصبع (تم ترسيخ سطح الراتينج وتصلبه).
د، يجب أن يكون نوع راتينج الربط مناسبًا لدرجة الحرارة أثناء البناء. يجب أن يتم وزن العامل الرئيسي، وعامل المعالجة، ومسرع المعالجة بدقة وفقًا للنسبة المحددة، وتحميلها في حاوية، وتقليبها بالتساوي باستخدام الخلاط. يجب استخدام كمية كل خلط خلال الوقت المحدد.
② معايير فحص الجودة لربط ألياف الكربون.
أ، يتم غمر الطلاء السفلي والطلاء العلوي جيدًا في حزم ألياف الكربون.
ب، ألياف الكربون مترابطة بإحكام.
ج، بالنسبة للبراميل المجوفة التي يبلغ قطرها من 10 مم إلى 30 مم، يمكن اعتبار أقل من 10 لكل متر مربع مؤهلاً؛ إذا كان هناك أكثر من 10 لكل متر مربع، فهو يعتبر غير مؤهل ويحتاج إلى إصلاح. بالنسبة للبراميل المجوفة التي يزيد قطرها عن 30 ملم، فإن أي حدوث لها يعتبر غير مؤهل ويتطلب الإصلاح.
د، يجب ألا يقل طول التداخل على طول اتجاه الألياف عن 20 سم، ويجب ألا تكون الأجزاء المتداخلة بين كل طبقة موجودة على نفس الخط المستقيم. يجب أن تكون الطبقات متداخلة بما لا يقل عن 50 سم.
هـ، مواصفات مادة ألياف الكربون، بما في ذلك موضع اللصق والطول والعرض واتجاه الألياف وعدد الطبقات، تتوافق مع اللوائح

لمزيد من المعلومات حول حلول التعزيز، الرجاء النقر.

الوسم : التعزيز الهيكلي من ألياف الكربون، الصين مصنعي التعزيز الهيكلي من ألياف الكربون، الموردين، المصنع, قطعة قماش ألياف الكربون للعزل, قطعة قماش من ألياف الكربون للتسقيف, قطعة قماش ألياف الكربون لأغطية الجدران, مورد قماش ألياف الكربون, قطعة قماش ألياف الكربون المقاومة للحرارة, قطعة قماش ألياف الكربون سميكة