Kolfitra 'sáraband': Láginnróandi styrking fyrir brýr og byggingar

Í daglegu lífinu notum við sárplekkja til að meðhöndla litlir skurðar og rifjur – einfalt og venjulegt. Nú, hins vegar, er einmitt þegar brýr fá fína sprungur í bogunum og veggir gamallra bygginga losna eftir aldri, að virðast léttur efni koma fram sem 'aðalaflið' í uppbyggingarstyrkleika. Verkfræðiheilkenni hafa einnig tekið á móti svipuðu 'sárplekkja' lausninni – kolvetnisambandi – sem er kyrrt að styrkja brýr og byggingar umhverfis okkur með láginnviðvörunaraðferðum.
Einárings samanburðarframleiðsluaðferð

Eináttu kolefnissúrefsi er algengur efni sem notað er í viðmiðaðar kolefnissúrefslag. Framleiðsluaðferðin felur aðallega í sér skipulag, fastgjöring og formun kolvetnissímulda, með markmiðið að tryggja að símarnir séu fallega samræmdir í einni átt (venjulega lóðrétt) á meðan halda á háum styrkleikaeiginleikum. Nákvæmri skrefin eru umfram komin eftirfarandi:

Skref eitt: Undirbúningur kolefnissímulda
CVP-bundnir kolefnissúreflisforvarar (aðalmarkaðurinn) eru framleiddir úr pólyakrýlnítríl síma gegnum forsúrefingu og kolunarskipti. Þessir símar hafa þvermál 5–7 mikrómetra og birta yfir átökustyrk.
Skref tvö: Vafningsaðferð
Í gegnum vafnarvélina eru þúsundir til tíuhundruða kolefnissíma skipulagðir í lönglægum hliðsambandi og jafnveljaðir í kettuhluti. Töglun og nákvæmni í uppsetningu er strangt stjórnuð til að tryggja einhliða eiginleika og koma í veg fyrir skáhneytingu.
Skref þrjú: Vöf/ fastgerðarferli
Lönglægu símunum er fest beint með mjög fínum þversímu (eins og glöss eða nílon) með vöf eða límgerð. Við vöf er kofðið útslættur saman við kettuna í lágséðlu (fáir símar á sentímetra), sem myndar „þjappaða kettu, lausa kof“ gerð sem veitir styrkleika án þess að missa af styrk. Aðrir leiðir getur verið að nota epóxíharðefnisemulsjón til að líma efnið saman í vöfleys efni, en vöf er enn algengasta aðferðin.
Skref fjögur: Yfirborðsmeðhöndlun
Fjarlægja aragrind, auka yfirborðsgrófleika, eða setja á tengiefni til að bæta festingu við límefnið og aukning samhæfingar við harðefnið.
Skref fimm: Uppsetning og vafning
Eftir þurkun og upprifjun fer vörunni í gegnum gæðaprófun og umbúðir til að verða lokið vöruforrit. Á öllum stigum ferlisins er beint að hámarka álagsmótstöðu lengdarásanna af kolvetni, en þversnúðarnir hafa aðeins aukahlutverk við fastgjöringu.

Kjarni alls ferlisins liggur í að tryggja samsíða samræmingu og háa togsterkleika lengdarásanna af kolvetni, en þvertvíðar eiga aðeins aukahlutverk við fastgjöringu. Þannig nýtir einhliða kolvetnavefur fullt út tog eiginleika kolvetnisins í átt lengdina, sem gerir hann mjög hentugan fyrir notkun í gerðarstrengingu þar sem togspennur koma upp.

Strengingarreglur
Kolvetnaref er fest við gerðarflöt með samhæfan lím, sem myndar samsettan efnihruningshluta (CFRP) sem virkar í samræmi við upprunalegu gerðina. Þar sem kolvetnarefið á einkennilega háa togsterkni (um það bil tíu sinnum hærri en stál) er það náið sameitt við steininn gegnum límefnið. Þetta flýtur ytri álag á kolvetnarefið og nýtir sterku eiginleika þess til að bæta viðstandseigindi gerðarinnar gegn beygju, skurðálagi og jarðskjálftum, ásamt því að hindra áframhaldandi sprundubreiðingu.

Byggingaraðferðir

Skref eitt: Undirbúningur yfirborðs
Hreinsaðu steinsteypu yfirborðið, sléttu niður losnar lög og olíufleka til að búa til sléttan grunnflöt.
Skref tvö: Beitið epóxígrunnilimi
Beitið lag af grunnilimi á steinsteypuna til að tryggja örugga festingu refsins.
Skref þrjú: Beitið kolvetnarefinu
Drepið fyrorskorið koltrefjumefni í epóxýhöfnun og beitið því á gerðarsvæði sem þurfa aukinni föstnun (eins og undirborð, dalka, gólfskífur og brúgirðingar).
Skref fjórir: Valssamþoka og lofttæming
Ýttu endurtekið með valsemni til að tryggja jafna dreifingu límefnisins í rafinum og til að fjarlægja loftrásir, álíka og við ýtum fast hnífinum á sæti.
Skref fimm: Höfnun og viðhald
Þegar límið hefur hafnað eru koltrefjumefnið og steinsteypa bundin saman og mynda mjög fasta ytri lag.

Föstnunarleitni

Aukning á brynjuhöldu: Beitt undir gegnum → betri beygjumotstaðan; beitt á dalka → aukið þrýstihalt og skjálftaeftirlit.

Skorðastýring: Koltrefjumefnið takmarkar frekari skorðubildun í steinsteypu, álíka og sætistappi varnar við að sár á húð verði verra.

Erfiðari þjónustulíftími: Óviðurneigð, aðgreint frá stál sem rýrust, og þess vegna sérstaklega hentugt fyrir umhverfi eins og brýr sem eru lengi útsett fyrir áhrif.

Létt og skilvirk: Hraði við uppbyggingu, krefst ekki erfittar vélarústs og leggur ekki átakandi aukalegar byggingarþyngdir.

Af hverju hefur kolefnissúlaorð verið nýji kosturinn til styppingar?

Samanborið við hefðbundin styppingarhætti eins og stálplötustypping eða útvíkkun sniðs, býður kolefnissúlaorð fram á greinileg ávinninga:

Léttvægi þess varðar næstum enga aukalasta á upprunalegu byggingunni. Með minna en 300 grömm á fermetra breytir það að mestu leyti ekki álagsdreifingu byggingarinnar eftir notkun , og er þess vegna sérstaklega hentugt til að styppa byggingar sem eru viðkvæmar fyrir eiginþyngd, eins og fornbyggingar og brýr.

Ámotstöðu þess gegn rotu tryggir stöðugt árangur í erfiðum umhverfi. Hvort sem fram kemur saltneyskuróta á bruggar í kystarsvæðum eða feukt aðstæður í grunnaveljarbitum og dalkum, heldur kolrænvefurinn á öllum árangri með notkunarlevi sem fer yfir 50 ár.

Skammtímauppsetning minnkar verkefnatímabil mjög mikill. Þar sem ekki er nauðsynlegt að nota erfitt vélarfæri – aðeins höndunartaugaverkan – tekur fyrirbrigðing á þúsund fermetra byggingu venjulega aðeins 1–2 vikur, sem er töluvert styttri tímabil en við hefðbundin aðferðir.