Takviye ve yeniden inşa projelerinde, karbon lif, yüksek mukavemet, hafif ağırlık, korozyon direnci ve uygun yapıya sahip bir yapısal takviye malzemesi olarak çeşitli takviye projelerinde yaygın olarak kullanılmıştır. İstatistiklere göre, 2019 yılında ülkemin inşaat endüstrisi yaklaşık 3900 ton karbon lif öncüsü kullandı, bunların% 80'inden fazlası eski yapıların takviyelendirilmesi ve bakımı için kullanıldı. Bununla birlikte, çok çeşitli üretim süreçleri ve karbon fiber ürün türleri nedeniyle, inşaat ortamı ve inşaat yöntemleri için bazı özel gereksinimler vardır ve karbon fiber takviye malzemelerinin yanlış seçimi ciddi sonuçlar getirecektir. Aynı zamanda, kuvvet modu ve genel homojen malzemeler (çelik vb.) arasındaki büyük fark nedeniyle, takviye projelerinde kurulmuş taşıma kapasitesi hedefine ulaşmak için karbon fiber takviyeli malzemelerin nasıl doğru şekilde kullanılacağı mevcut araştırmaların odak noktalarından biridir.

Karbon fiber takviyeli malzemelerin üretim durumu

Takviye projelerinde yaygın olarak kullanılan karbon fiber takviye malzemeleri esas olarak çeşitli kategorilere bölünür: karbon fiber kumaşlar, karbon fiber kompozit profiller, önceden gerilmiş karbon fiber sistemleri ve kesilmiş karbon fiber katkı maddeleri. Bunlar arasında, karbon lif kumaşlar, gerçek takviye projelerinde kullanılabilecek kompozit malzemeler oluşturmak için yapıştırıcılarla birleştirilir, kesilmiş lifler ise genellikle beton veya harcın esnekliğini artırmak için beton veya harç katkıcılarıdır. 21. yüzyılın başında, yerli karbon lif kumaşların dokuma süreci gibi teknik sorunlar nedeniyle, karbon lif "çakma", "kırık uçlar ve yeniden birleşme" ve "sarma yapışkanlığı" fenomeni yaygındı ve bu da ürünün gücünü ve istikrarını ciddi bir şekilde etkiledi. Önemli yapılarda ve projelerde kullanılan karbon fiber takviye malzemeleri, çoğunlukla Japonya'dan Toray, İsviçre'den Sika, Almanya'dan Fisher ve Amerika Birleşik Devletleri'nden Simpson gibi gelişmiş ülkelerden ithalata dayanır. Son yıllarda, Şanghay Hummer İnşaat Teknolojisi Co., Ltd. tarafından yönetilen yerli takviye malzeme üreticileri Alman Dornier dokuma teknolojisini tanıttı, karbon lif kumaşların dokuma sürecini geliştirdi ve optimize etti ve karbon lif öncülerinin dokuma gerginliğini ve tikme gerginliğini ince bir şekilde kontrol etti. Karbon lif kumaşının gücü 4.2GPa'ya ulaşabilir ve elastik modül 240GPa'ya ulaşabilir.

Karbon fiber kompozit profillerinin pultrusyon ve ekstrüzyon teknolojisi Amerika Birleşik Devletleri'nde başladı. 1980'lerde ülkem cam lif profillerinin üretimi için yabancı üretim hatları tanıtmaya başladı. Mekanik ilkeler, yeni reçineler ve sertleştirme ajanları açısından optimizasyon ve yükseltme yoluyla, ülkemdeki pultrude ve ekstrüze edilmiş lif ürünlerinin mevcut üretimi küresel üretimin% 50'sinden fazlasını oluşturdu ve pultrusyon ve ekstrüzyon teknolojisi uluslararası ileri seviyeye yakındır.

Karbon fiber takviyeli malzemelerin uygulama durumu

Yurtiçi takviye ve yeniden inşa projelerinde en yaygın kullanılan karbon fiber takviye malzemeleri karbon fiber kumaşlar ve karbon fiber kompozit panellerdir. Araştırmalar, çoklu karbon kumaş katmanları yapıştırıldığında beton kirişlerin bükülme taşıma kapasitesinin önemli ölçüde geliştirilebileceğini göstermektedir (verim yükü üç katman durumunda% 20 artar ve nihai taşıma kapasitesi% 48'den% 64'e kadar artar). Bununla birlikte, güçlendirilecek üyelerin tüm başlangıç yüklerini kaldırmak zordur ve yapıştırıcı ve beton arasındaki bağlantı arızası ve beton koruyucu katmanının soyulması önemli etkilere sahiptir. Bu nedenle, beton temel malzemenin gerçek gücü ve demirleme önlemlerinin etkisi dikkate alınmalıdır.

Yapısal sütun, birden fazla karbon fiber kumaş katmanına sarılmıştır ve basınçlı taşıma kapasitesi% 70,8 arttırılabilir ve beton parçanın taşıma kapasitesine katkısı% 118,6 arttırılabilir. Benzer basınçlı tasarım hesaplamaları, beton hesaplama yöntemini de benimseyebilir.  . Aynı zamanda, karbon lif bir beton sütununun etrafına sarıldığında, betonun nominal basınç gerilimini artırarak, betonun arıza gerilimi önemli ölçüde artabilir ve esneklik katsayısı% 151 artabilir.

Ayrıca, yeni bir tip aktif takviye yöntemi olarak, önceden gerilmiş karbon fiber levhası mevcut yapıların deformasyonunu iyileştirmekte ve çeşitli önceden gerilmiş üyelerin önceden gerilme kaybını tamamlamakta iyi bir uygulamaya sahiptir. Yapısal takviye projelerinde kullanılan karbon fiber levhaları genellikle% 60 karbon fiber çekme içeriğine sahip, 2400-2800MPa çekme dayanıklılığı ve 160-240GPa esneklik modülü olan tek yönlü karbon fiber laminatları kullanır.

Karbon fiber takviyeli malzemeler kirişlerin, levhaların, sütunların, duvarların ve diğer beton yapısal üyelerin sıkıştırma, bükme, kesme ve sismik esneklik takviyesinde iyi performansa sahip olmasına rağmen. Test verileri ayrıca, takviye için karbon fiber malzemeleri kullanırken, orijinal çelik beton yapısının hala belirli bir yük taşıma kapasitesi gerektirdiğini ve karbon fiber malzemelerinin yük taşıma için orijinal yapının yerini almak yerine yalnızca iyileştirebileceğini göstermektedir.

Karbon fiber takviyeli malzemelerin gelişim beklentileri

Tek yönde güce maruz kalan bir takviye malzemesi olarak, karbon lif geleneksel takviye alanında nispeten olgun bir tasarım yöntemine sahiptir. Bununla birlikte, destek malzemelerinin etkisi nedeniyle, karbon fiber malzemelerinin gücün daha karmaşık olduğu durumlarda performanslarını tam olarak uygulamaları genellikle zor. Son yıllarda, antioksidan katkı maddeleri, yüksek sıcaklığa dayanıklı reçineler ve su altı sertleştirme reçineleri gibi karbon lifi destekleyen epoksi reçine yapıştırıcılarının gelişimi nedeniyle, karbon lifi takviyeli malzemelerin tasarımı ve uygulama senaryoları da belli bir dereceye kadar genişletilmiştir. Aynı zamanda, olgun demirleme sistemlerinin ortaya çıkması nedeniyle, karbon lif ve çelik yapı arasındaki güç iletim yolu artık yapışkanın performansı tarafından sınırlı değildir. Karbon fiber malzemeler arayüz soyulmasının kırılgan hasarından kurtulur ve çelik yapılarda da daha iyi uygulamalara sahip olabilir.  . Aynı zamanda, sayısal simülasyon yavaş yavaş yaygın olarak kullanıldığı için, karmaşık yapıların gerçek stres durumu ve stres dağılımı için daha ayrıntılı sonuçlar elde edilebilir. Karbon fiber takviyeli malzemeler, beton binaların sismik bağlantıları ve kablo membran yapıları gibi karmaşık kuvvetlere sahip alanlarda da bazı katkıda bulunmuştur.  .