Anglies pluošto 'skrebutai': minimaliai invazinė tiltų ir pastatų stiprinimo priemonė

Povestiniame gyvenime mes naudojame tvarsčius, kad išgydytume nedidelius pjūvius ir įbrėžimus – paprasta ir patogu. Tačiau dabar, kai tiltų sijose atsiranda mikroskopinės įtrūkimai, o senėjančių pastatų sienos palaipsniui silpsta, atrodo lengvas medžiaga tampa „pagrindine jėga“ konstrukcijų stiprinime. Inžinerijos technologijos taip pat priėmė panašų „skubos būdu užklijuojamą pleistrą“ – anglies pluošto audinį, kuris mažai invaziniais metodais tyliai sustiprina mus supančius tiltus ir pastatus.
Vienakrypio audinio gamybos procesas

Vienakryptis anglies pluošto audinys yra dažnai naudojama medžiaga stiprinant konstrukcijas anglies pluoštu. Jo gamybos procesas apima anglies pluošto siūlų išdėstymą, fiksavimą ir formavimą, kurio pagrindinis tikslas – užtikrinti, kad siūlai būtų tvarkingai išlyginti viena kryptimi (paprastai išilgine), išlaikant aukštą stiprumo savybę. Konkrečiai žingsniai apytikriai tokie:

Pirmas žingsnis: Anglies pluošto siūlo paruošimas
Pagrįsti PAN anglies pluošto pradiniai siūlai (rinkos pagrindinė kryptis) gaminami iš poliakrilonitilo pluoštų per preliminariąsias oksidacijos ir karbonizacijos procesus. Šie siūlai turi 5–7 mikrometrų skersmenį ir pasižymi itin aukštu temptine stiprumu.
Antras žingsnis: Ištempimo procesas
Per ištempimo mašiną tūkstančiai ar dešimtys tūkstančių anglies pluošto siūlų išdėstomi išilgai lygiagrečiai ir tolygiai suformuojami į ištempimo sluoksnius. Tamprumo ir išlyginimo tikslumas griežtai kontroliuojamas, kad būtų užtikrintos vienakrypčios savybės ir išvengta skersinio poslinkio.
Trečias žingsnis: Audimo / Fiksavimo procesas
Naudodami itin plonus skersinius siūlus (pvz., stiklo ar nilono siūlus), išilginius siūlus užfiksuoja per audimą arba suklijavimą. Audant, įbėgių siūlai supinami su pagrindiniais siūlais maža tankiu (kelios gijos per centimetrą), sudarydami „tankiai išilginį, laisvai skersinį“ struktūrą, kuri sustiprina, nepakenkdama stiprumui. Taip pat epoksidinės dervos emulsija gali būti naudojama medžiagai suklijuoti beįbėgiame audinyje, tačiau dažniau naudojamas audimas.
Ketvirtas žingsnis: Paviršiaus apdorojimas
Pašalinkite teršalus, padidinkite paviršiaus šiurkštumą arba pritaikykite jungiamąją medžiagą, kad pagerintumėte sukibimą su kliju ir suderinamumą su derva.
Penktas žingsnis: Nustatymas ir vyniojimas
Išdžiovus ir nustatę, gaminys patenka į kokybės tikrinimo ir pakuotės etapą, tampa galutiniu produktu. Viso proceso metu dėmesys skiriamas maksimaliai panaudoti išilginių anglies pluošto siūlų didelį stiprumą, o skersiniai siūlai atlieka tik pagalbinę fiksavimo funkciją.

Viso proceso esmė yra užtikrinti išilginių anglies pluošto siūlų lygiagretų išdėstymą ir didelę tempiamąją stiprybę, o skersiniai pluoštai atlieka tik pagalbinę fiksavimo funkciją. Dėl to vienakrypčio anglies pluošto audinys pilnai panaudoja anglies pluošto tempiamąsias savybes izdilginėje kryptimi, todėl jis labai tinka konstrukcijų stiprinimo taikymui, kur veikia tempiamosios apkrovos.

Stiprinimo principai
Anglies pluošto audinys su konstrukciniu paviršiumi sujungiamas naudojant suderinamą dervos klijų, sukuriant kompozitinę medžiagą (CFRP), kuri veikia kartu su pradine konstrukcija. Turėdamas išskirtinai didelį temptinį stiprumą (maždaug dešimt kartų didesnį nei plieno), angliakalio pluošto audinys tankiai sujungiamas su betonu per dervos klijų sluoksnį. Tai perkelia išorines apkrovas į angliakalio pluošto audinį, panaudodamas jo didelio stiprumo savybes, kad padidintų konstrukcijos atsparumą lenkimo jėgoms, skersinėms jėgoms ir seisminiams reiškiniams, tuo pačiu slopindamas įtrūkimų plitimą.

Statybos procedūros

Pirmas žingsnis: Paviršiaus paruošimas
Išvalykite betono paviršių, nušlifuokite laisvus sluoksnius ir aliejines dėmes, kad būtų sukurtas lygus pagrindo paviršius.
Antras žingsnis: Naudoti epoksidinį gruntą
Ant betono naneskite grunto sluoksnį, kad užtikrintumėte patikimą audinio prikimšimą.
Trečias žingsnis: Pritaikyti angliakalio pluošto audinį
Įmirkykite iš anksto iškirptą anglies pluošto audinį epoksidiniame dervoje ir pritaikykite jį konstrukciniams sustiprinimui reikalingose vietose (pvz., sijų apačioje, stulpuose, grindų plokštėse ir tiltų sienelėse).
Ketvirtas žingsnis: Rolikų kompaktavimas ir degazacija
Paspauskite daug kartų su ritinėliu, kad užtikrintumėte, jog klijai tolygiai įsiskverbtų į pluoštus ir būtų pašalintos oro burbuliukai, panašiai kaip tvirtai prispaudžiant pleistrą.
Penktas žingsnis: Sukietėjimas ir priežiūra
Kai klijai sukietėja, anglies pluošto audinys ir betonas sulieja į vieną, sudarydami itin stiprų išorinį sluoksnį.

Sustiprinimo charakteristikos

Guolių gebos didinimas: taikant sijų apačioje → pagerinamas lenkimo atsparumas; taikant stulpuose → padidinamas gniuždymo stipris ir seismine našumas.

Įtrūkimų kontrolė: Anglies pluošto audinys riboja tolesnius betono įtrūkimus, panašiai kaip pleistras apsaugo odos žaizdą nuo pablogėjimo.

Ilgas tarnavimo laikas: atsparus korozijai, skirtingai nuo plieno, kuris rūdija, todėl ypač tinka ilgalaikiam veikimui tiltuose ir panašiose aplinkose.

Lengvas ir efektyvus: greitas statybos tempas, nereikalaujantis sunkios įrangos ir nepridėdamas reikšmingo papildomo konstrukcinio svorio.

Kodėl anglies pluošto audinys tapo nauju stiprinimo pasirinkimu?

Palyginti su tradiciniais stiprinimo būdais, tokiais kaip plieninių plokščių montavimas ar skerspjūvio didinimas, anglies pluošto audinys siūlo aiškius privalumus:

Dėl savo mažo svorio jis beveik neprideda papildomo apkrovimo pradinei konstrukcijai. Sveriant mažiau nei 300 gramų kvadratiniam metrui, jis minimizuoja pastato apkrovos pasiskirstymo pokyčius po pROGRAMA , todėl ypač tinka konstrukcijoms, jautrioms savajam svoriui, pvz., senoviniams pastatams ir tiltams.

Jo atsparumas korozijai užtikrina stabilų veikimą sunkiomis sąlygomis. Susidūrus su druskos purkštuvu korozija prie kranto tiltų ar drėgnomis sąlygomis rūsio sijose ir stulpuose, anglies pluošto audinys išlaiko pastovų našumą, o tarnavimo laikas siekia daugiau nei 50 metų.

Efektyvi montavimas žymiai sutrumpina projekto trukmę. Nereikalaujant sunkios įrangos – tik rankinio taikymo – tūkstančio kvadratinių metrų pastato stiprinimas paprastai trunka tik 1–2 savaites, kur kas trumpiau nei tradiciniais metodais.