Karbon tolali 'plasterlar': Ko'priklar va binolarni engil usulda mustahkamlash

Kundalik hayotda yorilishlar va chandqalarni davolash uchun plastirlardan foydalanamiz — oddiy va qulay. Lekin endi, ko'priklar nurlarida mayda yorilishlar paydo bo'lganda hamda eski binolarning devorlari yoshlanish bilan asta-sekin shaffoflashib ketganda, tuzilmani mustahkamlashda 'asosiy kuch' sifatida o'tkir material kengayib bormoqda. Muhandislik texnologiyasi ham shunga o'xshash «plastr» yechimini qabul qildi — karbon tolali to'rt — bu esa minimallashgan usullar orqali atrofimizdagi ko'prik va binolarni sekin-sekin mustahkamlay bormoqda.
Bir yo'nalishli to'rt ishlab chiqarish jarayoni

Bir yo'nalishli karbon tolali to'rt karbon tolali mustahkamlash loyihalarida keng qo'llaniladigan materialdir. Uning ishlab chiqarish jarayoniga asosan karbon tolali filamentalarni tartibga solish, mustahkamlash va shakllantirish kiradi, asosiy maqsad esa filamentlarning bitta yo'nalishda (odatda bo'ylama) aniq joylashishini ta'minlash hamda yuqori mustahkamlik xususiyatlarini saqlashdan iborat. Aniq bosqichlar quyidagicha:

Birinchi qadam: Karbon tolali filamentni tayyorlash
PAN asosidagi uglerod tolasi prekursor tolalari (bozorning asosiy qismi) poliakrilonitril tolalaridan oldindan oksidlash va karbonizatsiya jarayonlari orqali ishlab chiqariladi. Ushbu tolalar 5–7 mikrometr diametrga ega bo'lib, ajoyib yuqori cho'zilish chidamliligiga ega.
Ikkinchi qadam: Arqon o'rash jarayoni
Arqon o'rash mashinasidan foydalanib, mingdan o'n minglab uglerod tolasi bo'ylama parallel ravishda tekis arqon qatlamlariga joylashtiriladi. Taranglik va tekislilik aniq nazorat qilinadi, shunda bir yo'nalishdagi xususiyatlar saqlanadi hamda to'g'ri burchakda og'ish oldini olinadi.
Uchinchi qadam: To'qish / Bikitirish jarayoni
Juda nozik ko'ndalang tolalar (masalan, shishali tolalar yoki naylon) yordamida uzunlama o'tkazilgan iplar to'qish yoki bog'lash orqali mustahkamlanadi. To'qish jarayonida artim to'qiladi, bu esa 'uzunlama ip zich, ko'ndalang ip seryog'och' tuzilishini hosil qiladi va mustahkamlikni saqlab turadi. Boshqa usul sifatida, epoxy rezin emulsiyasi arqali asosni gazlamasiz bog'lash ham qo'llanilishi mumkin, lekin to'qish hali ham keng tarqoq usuldir.
To'rtinchi qadam: Sirtini ishlash
Aralsimon moddalarni olib tashlang, sirt tekisliligini oshiring yoki yopishtiruvchi bilan adgeziyani oshirish va rezinaga mos kelishini yaxshilash uchun bog'lovchi agent qo'llang.
Beshinchi qadam: Sozlash va o'ralish
Quritish va sozlashdan keyin mahsulot sifat tekshiruvidan o'tkaziladi va paketlanib yakuniy mahsulotga aylanadi. Bu jarayonda bo'ylama karbon tolalarning yuqori mustahkamligini maksimal darajada oshirishga e'tibor qaratiladi, ko'ndalang tolalar esa faqat yordamchi bixlagich vazifasini bajaradi.

Butun jarayonning asosi bo'ylama-bo'y karbon tolali tolalarning parallel tekislashini va yuqori cho'zilish chidamliligini ta'minlashga qaratilgan, ko'ndalang tolalar esa faqat yordamchi mahkamlash vazifasini bajaradi. Shu sababli, bir yo'nalishdagi karbon tola materiali karbon tolaning bo'ylama o'qi bo'ylab cho'zilish xususiyatlaridan to'liq foydalanadi va shu tufayli cho'zuv kuchlanishlari vujudga keladigan konstruktiv mustahkamlash sohalarida foydalanish uchun juda mos keladi.

Mustahkamlash tamoyillari
Uglerod tolali to'qima tuzilma sirtiga mos ravishda qotish harakat qiluvchi yopishtiruvchi bilan biriktiriladi va asl tuzilma bilan birgalikda ishlovchi kompozitsion material (CFRP) hosil qiladi. Juda yuqori cho'zilish chidamliligiga ega (taxminan po'latnikidan o'n marta kuchli), uglerod tolali to'qima yopishtiruvchi orqali beton bilan zich birlashtiriladi. Bu tashqi yuklarni uglerod tolali to'qimaga uzatadi va uning yuqori mustahkamlik xususiyatlaridan foydalanib, tuzilmalarning egilish, kesish kuchlari va yer qimirlashlarga chidamliligini oshiradi hamda shu bilan bir vaqtda troshchinalarning tarqalishini so'ndiradi.

Qurilish protseduralari

Birinchi qadam: Sirtini tayyorlash
Beton sirtini tozalang, silliq poydevor yaratish uchun bo'sh qatlamlar va moy izlarini taxtang.
Epoxy gруntini qo'llang
To'qimaning mustahkam birikishi uchun betonga grunt qatlamini qo'ying.
Uglerod tolali to'qimani qo'llang
Oldindan kesilgan uglerod tolali mato alyuminiy qavatiga (balka taglari, ustunlar, devorlar, shiftliklar va ko'prik to'r tuzilmalari kabi) mustahkamlash talab etiladigan joylarga epyoksi rezinaga botiriladi.
To'rtinchi qadam: Valtslangan zichaytirish va havo olib tashlash
Yopishqoq moddaning tekis tarzda to'larga singishini ta'minlash hamda havo pufaklarini chiqarish uchun valts bilan bir necha marta siqib bosing, bu jarayon plastirni mahkam bosib qo'yishga o'xshaydi.
Beshinchi qadam: Qotish va parvarishlash
Yopishqoq modda qotgandan so'ng, uglerod tolali mato va beton bir-biriga mahkam birikadi va juda mustahkam tashqi qavat hosil qiladi.

Mustahkamlash xususiyatlari

Tushiriladigan yukni oshirish: Balka ostiga qo'llansa — egilishga qarshilik oshadi; ustunlarga qo'llansa — siqilishga chidamlilik hamda zilzilaga chidamlilik yaxshilanadi.

Trozinalarni nazorat qilish: Uglerod tolali mato betondagi trozinalarning yanada rivojlanishini cheklaydi, aynan shunday qilib, plastir teridagi jarohatning yomonlashishidan himoya qiladi.

Kengaytirilgan xizmat muddati: Po‘lat kabi rustga chidamli emas, shuning uchun ko'priklar kabi uzoq muddat ta'sir qiluvchi muhitlar uchun ayniqsa mos keladi.

Yengil va samarali: Tez tuzoq qurish tezligi, og'ir uskunalar talab qilinmaydi va qo'shimcha strukturaviy og'irlik keltirilmaydi.

Nima uchun uglerod tolali to'qimot mustahkamlashning yangi tanlovi bo'ldi?

Po'lat plastinkalar yoki kesim kengaytirish kabi an'anaviy mustahkamlash usullariga nisbatan uglerod tolali to'qimot aniq afzalliklarga ega:

Uning yengil tuzilishi dastlabki inshootga deyarli qo'shimcha yuk keltirmaydi. Har bir kvadrat metri 300 grammdan kam og'irligiga ega bo'lib, qo'llanilishi bundan keyin binoning og'irlik taqsimotini minimal darajada o'zgartiradi va jadid binolar hamda ko'priklar kabi o'z og'irligiga sezgir inshootlarni mustahkamlash uchun ayniqsa mos keladi.

Korrozion chidamliligi qattiq muhitda barqaror ishlashni ta'minlaydi. Sohil orollaridagi tuzli changdan yoki pasthonalardagi ustun va balandliklarning nam sharoitidan qat'iy nazar, uglerod tolali to'qima 50 yildan ortiq foydalanish muddatiga ega bo'lib, barqaror ishlashini saqlab turadi.

O'rnatish samaradorligi loyihaning amalga oshirilish muddatini keskin qisqartiradi. Og'ir uskunalar talab etmaydi — faqat boshqaruv qilish kerak — ming kvadrat metr binoni mustahkamlash odatda atigi 1–2 haftani oladi, bu an'anaviy usullarga qaraganda ancha qisqaroq.