סיבי פחמן 'פלסטרים': חיזוק מינימלי פולשני לגשרים ולבניינים

בחיי היום-יום אנו משתמשים בצמידים כדי לטפל בחבלות קלות וגרטאות – פשוט ונוח. עם זאת, כעת כשגשרים מפתחים סדקים עדינים בקורותיהם וכאשר קירות של מבנים ישנים מתנתקים בהדרגה עם הגיל, חומר שנראה קל משקל צץ כ"כוח 메ינסטרים" בהזקנת המבנים. גם הטכנולוגיה ההנדסית אימצה פתרון דומה לצמיד – בד סיבי פחמן – שמתחזק בשקט את הגשרים והבניינים סביבנו באמצעות שיטות מינימליות פולשניות.
תהליך ייצור בד חד-כיווני

בד סיבי פחמן חד-כיווני הוא חומר הנמצא בשימוש נפוץ במיזמי החזקת סיבי פחמן. תהליך הייצור שלו כולל בעיקר סידור, הקבעה וייצור של חוטי סיבי פחמן, כאשר המטרה העיקרית היא להבטיח שהחוטים יסתדרו בצורה מסודרת בכיוון אחד (לרוב לרוחב) תוך שמירה על תכונות עוצמה גבוהות. השלבים הספציפיים הם באופן כללי כדלקמן:

שלב ראשון: הכנת חוט סיבי פחמן
סיבי קדם מפוצלי פחמן על בסיס PAN (הזרם המרכזי בשוק) מיוצרים מסיבי פוליאקרילוניטריל באמצעות תהליכי קיזוז מוקדם ופחמיזציה. לסיבים אלה יש קוטר של 5–7 מיקרומטרים ומפגינים עמידות מתיחה יתירה.
שלב שני: תהליך כריכה
באמצעות מכונת הכריכה, אלפיים עד עשרות אלפי סיבי פחמן מסודרים לאורך במקביל באופן אחיד לשכבות חוטי קריש. מבוקרות במדויק המתח והיישור כדי להבטיח תכונות חד-כיווניות ולמנוע הסט לרוחב.
שלב שלישי: תהליך ארוג / איגוד
באמצעות סיבים רוחביים עדינים ביותר (כגון סיבי זכוכית או ניילון), מוצקות החוטים האורכיים על ידי ארוג או הדבקה. במהלך הארוג, חוטי השעמע מתארגים עם חוטi השזור בצפיפות נמוכה (מספר בודד של חוטים לסנטימטר), ומייצרים מבנה של "שזור צמוד, שעמע רופף" שמספק הג reinforcement ללא פגיעה בחוזק. לחלופין, ניתן להשתמש באמולסית רזין אפוקסי כדי לקשר את החומר לרקמה ללא שעמע, אם כי ארוג הוא השיטה הנפוצה יותר.
שלב ארבע: טיפול בשטח הפנים
הסרת זיהומים, הגדלת גסות פני השטח או יישום סוכן צימוד כדי לשפר הדבקה לצמיד ולשפר תואמות עם הרזין.
שלב חמישי: הגדרה ותפירה
לאחר ייבוש וקיבוע, עובר המוצר בדיקת איכות ובستור כדי להפוך למוצר הסופי. לאורך התהליך הזה, המיקוד הוא על הגדלת החוזק הגבוה של חוטי סיבי הפחמן האורכיים, כאשר החוטים הרוחביים ממלאים רק תפקיד עזר בהגדרה.

ליבה של התהליך כולו היא בשמירה על יישור מקביל ועומס מתיחה גבוה של החוטים האורכיים מסיבי פחמן, כאשר הסיבים הצולבים משמשים רק כפונקציה עזר לקיבוע. כתוצאה מכך, בד סיבי פחמן חד-כיווני מנצל במלואו את תכונות המתיחה של סיבי הפחמן לאורך הציר האורכי שלו, מה שהופך אותו מתאים במיוחד ליישומים של חיזוק מבני שם קיימים מתחי מתיחה.

עקרונות של חיזוק
בד פיברגלאס מחובר לפני השטח המבני באמצעות אדיישן רזיני תואם, ויוצר מבנה של חומר מרוכב (CFRP) הפועל במקביל עם המבנה המקורי. הודות ל חוזק התוחה הגבוה exceptional שלו (בערך פי עשרה משל פלדה), פיברגלאס מחובר בצורה צפופה לבטון דרך האדיישן הרזיני. פעולה זו מעבירה את העומסים החיצוניים אל בד הפיברגלאس, ומנצלת את תכונות החוזק הגבוהות כדי להגביר את עמידות המבנה בפני כפיפה, כוחות גזירה ורעידות אדמה, ובמקביל מונעת התפשטות של סדקים.

הליכי בנייה

שלב ראשון: הכנת שטח
נקו את שטח הבטון, גלגלו שכבות רופפות וחמת שמן כדי ליצור בסיס חלק.
שלב שני: הצבת פריימר אפוקסי
החליקו שכבת פריימר על הבטון כדי להבטיח הדבקה מאובטחת של הבד.
שלב שלישי: הצבת בד פיברגלאס
הדיפו את בד הפיברגלאס המוכן מראש ברזין אפוקסי והחלילו אותו באזורים הקונסטרוקטיביים שדורשים חיזוק (כגון תחתית קורות, עמודים, שלטי רצפות וקירוי גשרים).
שלב ארבע: דחיסה בעזרת גלגל ודיאירציה
לחצו שוב ושוב בעזרת גלגל כדי להבטיח חדירת ליחה אחידה לתוך הסיבים ולשחרר כל בועות אויר, ממש כמו לחיצה חזקה של פלסטר על פצע.
שלב חמש: עיבוד ושימור
ברגע שהליחה התעבה, בד הפיברגלאס והבטון מתמזגים יחד, ויוצרים שכבת חיזוק חיצונית חזקה במיוחד.

מאפייני חיזוק

הגברת היכולת לשאת עומסים: יישום בתחתית קורות → שיפור התנגדות לעיוות; יישום בעמודים → הגברת חוזק בכיווץ וביציבות seisמית.

בקרת סדקים: בד הפיברגלאס מגביל את התרחבותם של סדקים בבטון, ממש כמו שפלסטר מגן על פצע בעור מהתדרדרות.

אורך חיים ממושך: עמיד בפני קורוזיה, בניגוד לפלדה שמתקרנת, מה שעושה אותו מתאים במיוחד לסביבות כמו גשרים שנחשפות לאורך זמן.

קל משקל ויעיל: מהירות בנייה מהירה, ללא צורך במכונות כבדות וללא הוספת משקל מבני משמעותי.

למה הפך פבריק פחמן לבחירה החדשה לחיזוק?

בהשוואה לשיטות חיזוק מסורתיות כמו חיזוק באמצעות לוחות פלדה או הרחבת חתך, לפבריק פחמן יש יתרונות מובחנים:

מאפיין הקל משקל שלו לא מוסיף כמעט עומס נוסף על המבנה המקורי. עם משקל של פחות מ-300 גרם למטר רבוע, הוא משנה את התפלגות העומס בבניין במידה מינימלית לאחר שימוש , מה שעושה אותו מתאים במיוחד לחיזוק מבנים רגישים למשקל העצמי, כגון בניינים עתיקים וגשרים.

ההתנגדות שלה לאכילה מבטיחה ביצועים יציבים בסביבות קשות. בין אם מתמודדים עם אכילת רסס מלח על גשרים חופיים או עם תנאים לחים בעמודים וקורות בבסיסים, בד הפיברגלאס שומר על ביצועים עקביים עם תוחלת חיים של יותר מ-50 שנה.

התקנה יעילה מקצרת משמעותית את זמני הפרויקט. אין צורך במכונות כבדות – רק יישום ידני – חיזוק של בניין בגודל אלף מטרים רבועים נמשך בדרך כלל רק 1–2 שבועות, מה שמקצר בצורה משמעותית משיטות קונבנציונליות.