Penyambung 'Serat Karbon': Pengukuhan Minima Invasif untuk Jambatan dan Bangunan

Dalam kehidupan harian, kita menggunakan plaster untuk merawat luka kecil dan lecet – mudah dan selesa. Namun kini, apabila jambatan mengalami retakan halus pada rasuknya dan dinding bangunan lama perlahan-lahan longgar akibat usia, satu bahan yang kelihatan ringan sedang muncul sebagai 'kekuatan utama' dalam pengukuhan struktur. Teknologi kejuruteraan turut mengadopsi penyelesaian seperti 'plaster' ini—kain gentian karbon—yang secara senyap menguatkan jambatan dan bangunan di sekeliling kita melalui kaedah kurang invasif.
Proses pembuatan kain searah

Kain gentian karbon searah adalah bahan yang biasa digunakan dalam projek pengukuhan gentian karbon. Proses pembuatannya terutamanya melibatkan susunan, pemegunan dan percetakan filamen gentian karbon, dengan objektif utama memastikan filamen disusun rapi dalam satu arah sahaja (biasanya membujur) sambil mengekalkan sifat kekuatan yang tinggi. Langkah-langkah khususnya secara umum adalah seperti berikut:

Langkah Pertama: Penyediaan Filamen Gentian Karbon
Filamen prekursor gentian karbon berasaskan PAN (arus perdana pasaran) diperbuat daripada gentian poliakrilonitril melalui proses pra-pengoksidaan dan pengkarbonan. Filamen ini mempunyai diameter 5–7 mikrometer dan menunjukkan kekuatan tegangan yang sangat tinggi.
Langkah Dua: Proses Warping
Melalui mesin warping, beribu-ribu hingga puluhan ribu filamen gentian karbon disusun secara selari menegak dan seragam ke dalam lapisan lungsin. Ketegangan dan ketepatan penyelarian dikawal dengan ketat untuk memastikan sifat searah dan mencegah kesondolan silang.
Langkah Tiga: Proses Tenunan / Penetapan
Dengan menggunakan gentian melintang yang sangat halus (seperti gentian kaca atau nilon), benang-benang membujur diikat melalui tenunan atau penggiliran. Semasa proses menenun, benang pakan disilangkan dengan benang lungsin pada ketumpatan rendah (beberapa benang setiap sentimeter), membentuk struktur "lungsin ketat, pakan longgar" yang memberikan pengukuhan tanpa mengurangkan kekuatan. Sebagai alternatif, emulsi resin epoksi boleh digunakan untuk mengikat bahan tersebut menjadi fabrik tanpa pakan, walaupun menenun masih merupakan kaedah yang lebih lazim.
Langkah Empat: Rawatan Permukaan
Buang bendasing, tingkatkan kekasaran permukaan, atau sapukan agen pencantum untuk meningkatkan lekatan kepada gam dan memperbaiki keserasian dengan resin.
Langkah Lima: Penetapan dan Penggulungan
Setelah pengeringan dan penetapan, produk tersebut menjalani pemeriksaan kualiti dan pembungkusan sebelum menjadi barang siap. Sepanjang proses ini, tumpuan diberikan kepada pemaksimuman kekuatan tinggi benang gentian karbon membujur, manakala benang melintang hanya berfungsi sebagai pengikat tambahan.

Inti seluruh proses terletak pada memastikan penyelarasan selari dan kekuatan tegangan tinggi bagi helaian gentian karbon memanjang, dengan gentian melintang hanya berfungsi sebagai pengikat tambahan. Oleh itu, kain gentian karbon searah sepenuhnya memanfaatkan sifat tegangan gentian karbon sepanjang paksi memanjangnya, menjadikannya sangat sesuai untuk aplikasi dalam pengukuhan struktur di mana tekanan tegangan dialami.

Prinsip Pengukuhan
Kain gentian karbon dilekatkan pada permukaan struktur menggunakan gam resin yang serasi, membentuk badan bahan komposit (CFRP) yang berfungsi bersama-sama dengan struktur asal. Memiliki kekuatan tegangan yang sangat tinggi (kira-kira sepuluh kali ganda berbanding keluli), kain gentian karbon diintegrasikan dengan ketat kepada konkrit melalui gam resin. Ini memindahkan beban luar ke kain gentian karbon, memanfaatkan sifat kekuatan tingginya untuk meningkatkan rintangan struktur terhadap lenturan, daya ricih, dan aktiviti seismik, serta serentak menghalang perambatan retakan.

Prosedur Pembinaan

Langkah Pertama: Penyediaan Permukaan
Bersihkan permukaan konkrit, gosok lapisan longgar dan kesan minyak supaya terbentuk permukaan dasar yang licin.
Langkah Kedua: Aplikasi praimer epoksi
Lapisi praimer pada konkrit untuk memastikan kain melekat dengan kukuh.
Langkah Ketiga: Aplikasi kain gentian karbon
Celupkan fabrik gentian karbon yang telah dipotong ke dalam resin epoksi dan aplikasikannya pada kawasan struktur yang memerlukan pengukuhan (seperti bahagian bawah rasuk, tiang, lantai konkrit, dan dinding jambatan).
Langkah Empat: Pemadatan dengan Roller dan Penyahudaraan
Tekan berulang kali dengan roller untuk memastikan pelekat meresap secara sekata ke dalam gentian dan mengeluarkan gelembung udara, sama seperti menekan plaster dengan kuat.
Langkah Lima: Pengerasan dan Penyelenggaraan
Setelah pelekat mengeras, fabrik gentian karbon dan konkrit akan melekat bersama, membentuk lapisan luar yang sangat kuat.

Ciri-ciri pengukuhan

Meningkatkan kapasiti menanggung beban: Dilakukan di bahagian bawah rasuk → rintangan lenturan bertambah; di tiang → kekuatan mampatan dan prestasi seismik meningkat.

Kawalan retakan: Fabrik gentian karbon menghalang retakan lanjut dalam konkrit, sama seperti plaster melindungi luka kulit daripada menjadi lebih teruk.

Tempoh perkhidmatan diperpanjang: Tahan kakisan, tidak seperti keluli yang berkarat, menjadikannya sangat sesuai untuk persekitaran seperti jambatan yang terdedah dalam jangka masa panjang.

Ringan dan cekap: Kelajuan pembinaan yang cepat, tidak memerlukan jentera berat dan tidak menambahkan beban struktur tambahan yang ketara.

Mengapa fabrik gentian karbon menjadi pilihan baharu untuk pengukuhan?

Berbanding kaedah pengukuhan tradisional seperti pengukuhan plat keluli atau pembesaran keratan, fabrik gentian karbon menawarkan kelebihan yang jelas:

Sifatnya yang ringan hampir tidak menambahkan beban tambahan pada struktur asal. Dengan berat kurang daripada 300 gram setiap meter persegi, ia mengubah taburan beban bangunan dengan minima selepas pERMOHONAN , menjadikannya sangat sesuai untuk mengukuhkan struktur yang sensitif terhadap berat sendiri, seperti bangunan purba dan jambatan.

Ketahanan kakisan memastikan prestasi yang stabil dalam persekitaran yang mencabar. Sama ada menghadapi kakisan akibat semburan garam pada jambatan pantai atau keadaan lembap pada rasuk dan tiang di tingkat bawah tanah, fabrik gentian karbon mengekalkan prestasi yang konsisten dengan jangka hayat perkhidmatan melebihi 50 tahun.

Pemasangan yang cekap mengurangkan tempoh projek secara ketara. Tanpa memerlukan jentera berat—hanya aplikasi manual—pengukuhan bangunan seluas seribu meter persegi biasanya hanya mengambil masa 1–2 minggu, jauh lebih pendek daripada kaedah konvensional.