„Пластови” од карбон влакна: минимално инвазивно утврђивање за мостове и зграде

У свакодневном животу користимо пластер за лечење мањих резова и оштећења коже – једноставно и практично. Међутим, сада, кад мостови добијају фино пукотине на гредама, а зидови старијих зграда полако слабе са старењем, материјал који изгледа лаган почиње да се истиче као „главна снага“ у јачању конструкција. Инжењерска технологија такође је прихватила слично решење попут „пластера“ — угљенично влакно у облику тканине — које тихо утврђује мостове и зграде око нас помоћу минимално инвазивних метода.
Процес производње једносмерне тканине

Једносмерна тканина од угљеничног влакна често се користи у пројектима јачања угљеничним влакнима. Процес њене производње углавном обухвата поравнавање, фиксирање и формирање влакана од угљеника, при чему је главни циљ да се осигура да су влакна уређена у једном правцу (најчешће уздуж) и задржана висока чврстоћа. Конкретни кораци су углавном следећи:

Први корак: Припрема влакана од угљеничног влакна
Filamenti prekursora ugljeničnog vlakna zasnovani na PAN-u (tržišni standard) proizvode se od poliakrilonitrilnih vlakana kroz procese preoksidacije i karbonizacije. Ovi filamenti imaju prečnik od 5–7 mikrometara i izuzetno visoku zateznu čvrstoću.
Drugi korak: Proces vretenjanja
Pomoću mašine za vretenjanje, hiljade do desetine hiljada filamenata ugljeničnog vlakna poređane su uzdužno paralelno i ravnomerno u slojeve lanaca. Zategnutost i preciznost poravnanja strogo se kontrolišu kako bi se osigurala jednosmerna svojstva i sprečilo poprečno iskrivljavanje.
Treći korak: Proces tkanja / fiksiranja
Коришћењем врло танких уводних жица (као што су стаклена или нилонска жица), уздужне нити се фиксирају ткањем или лепљењем. Током ткања, уводне нити испредене су са основним нитима при ниском густини (неколико нити по центиметру), формирајући структуру „гушће основе, ређе увод“, која обезбеђује армирање без умањења чврстоће. Алтернативно, може се користити емулзија епоксидне смоле како би се материјал повезао у тканину без уводних нити, мада је ткање све више распрострањени метод.
Четврти корак: Третман површине
Уклоните нечистоће, повећајте храпавост површине или нанесите спојни агенс како бисте побољшали прилијање лепку и компатибилност са смолом.
Пети корак: Подешавање и мотање
Након сушења и подешавања, производ пролази кроз контролу квалитета и паковање да би постао готов производ. Током целог овог процеса, фокус је на максимизирању високе чврстоће уздужних угљеничних влакана, док уводна влакна имају само помоћну улогу фиксирања.

Суштина целокупног процеса је у осигурању паралелне поравнатости и високе чврстоће на истезање уздужних угљеничних влакана, док попречна влакна имају само помоћну улогу фиксације. Стога, једносмерно угљенично ткиво у потпуности искоришћава чврстоћу угљеничних влакана на истезање дуж њихове уздужне осе, чинећи га веома погодним за примену у структурном ојачању где постоје напони на истезање.

Принципи ојачања
Тканина од угљеничног влакна прицвршћује се за структурну површину помоћу компатибилног лепка на бази смоле, формирајући тела од композитног материјала (CFRP) која делују у складу са оригиналном конструкцијом. Због изузетно високе чврстоће на затег (отприлике десет пута веће него код челика), тканина од угљеничног влакна чврсто се интегрише са бетоном кроз лепак на бази смоле. На тај начин се спољашња оптерећења пребаце на тканину од угљеничног влакна, искоришћавајући њене особине високе чврстоће ради побољшања отпорности конструкције на савијање, попречне силе и сеизмичку активност, истовремено спречавајући ширење пукотина.

Поступци изградње

Први корак: Припрема површине
Очистите бетонску површину, обрушите рушевине и масне мрље како бисте добили равну основну површину.
Други корак: Нанесите епоксидни премаз
Нанесите слој премаза на бетон како бисте осигурали сигурно прилијање тканине.
Трећи корак: Нанесите тканину од угљеничног влакна
Умакните пресавијени угљенични влакнасти плат у епоксидну смолу и нанесите га на структурне делове који захтевају јачање (као што су доњи делови греда, стубови, плоче и мостови).
Корак четврти: Збијање ваљком и одзрачивање
Притисните поново ваљком како бисте осигурали равномерно продирање лепка у влакна и испустили све ваздушне мехуре, слично као када чврсто притиснете пластер.
Корак пети: Везивање и одржавање
Након што се лепак везао, угљенична влакна и бетон се спајају, формирајући изузетно јак спољашњи слој.

Кардиналне карактеристике јачања

Побољшавање носивости: Нането на доњу страну греда → побољшана отпорност на савијање; нането на стубове → повећана чврстоћа на притисак и побољшана отпорност на земљотресе.

Контрола пуцања: Угљенични влакнаст плат спречава даље пуцање бетона, слично као што пластер штити рану на кожи од погоршања.

Проширени век трајања: отпоран на корозију, за разлику од челика који рђа, што га чини посебно погодним за средине попут мостова који су дугорочно изложени.

Лаган и ефикасан: брза изградња, без потребе за тешком опремом и без значајног додатног структуралног оптерећења.

Зашто је ткиво од угљеничних влакана постало нови избор за армираније?

У поређењу са традиционалним методама армиранија као што су челичне плоче или проширење пресека, ткиво од угљеничних влакана нуди изражите предности:

Због своје лаганости готово да не додаје никакву додатну тежину постојећој конструкцији. Тежи мање од 300 грама по квадратном метру и минимално мења расподелу оптерећења зграде након примена , што га чини посебно погодним за армираније конструкција осетљивих на сопствену тежину, као што су старе зграде и мостови.

Njegova otpornost na koroziju osigurava stabilan rad u teškim uslovima. Bez obzira da li se suočava sa korozijom od slane magle na krajolukim mostovima ili vlažnim uslovima u gredama i stubovima podruma, tkanina od ugljeničnog vlakna održava konstantne performanse uz vek trajanja koji prelazi 50 godina.

Efikasna instalacija značajno skraćuje rokove projekta. Budući da ne zahteva tešku opremu — već samo ručnu primenu — pojačanje zgrade od hiljadu kvadratnih metara obično traje svega 1–2 nedelje, što je znatno kraće u poređenju sa konvencionalnim metodama.