Karbon fiber kompozit malzemeler genellikle liflerden ve bir matrikten oluşur. Karbon fiber, beton yapıları güçlendirmek için kullanılan bir tür lif kompozit malzemedir. Hafif ağırlık, yüksek mukavemet, basit çalışma, yapışması kolay ve korozyon olmayan avantajları nedeniyle, bükme direnci, kesme direnci, çekme direnci ve sismik direnci gibi çeşitli bileşenlerin güçlendirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Düşük takviye oranı veya ciddi çelik korozyonu olan eski köprüler için takviye etkisi özellikle önemlidir. Aynı zamanda, kesme direnci, beton iskelelerin sıkıştırma takviyesi, sismik esneklik takviyesi ve deprem hasarından sonra onarım için uygundur.

Malzeme gereksinimleri

 (1) Sıradan karbon lif, yüksek sıcaklık karbonlanması yoluyla polipropilen balmumundan veya mezofaz pitch lifinden yapılır. Karbonlaşma derecesi, elastik kalıp yırtılması, yoğunluk ve iletkenlik gibi özelliklerle belirlenir. Karbon lif kumaşının çekme mukavemeti genellikle 3 550 MPa ve elastik modülü 2'dir.  35 x 105 MPa. Proje, 24 k'den fazla boyutta olmayan küçük bir çekme polipropilen yemeği (PAN bazlı lif) ve büyük bir çekme lifi kullanmıyor.

 (2) Bağlama malzemesi, karbon lif kumaşını beton yüzeyine bağlayan malzemedir ve esas olarak primer, düzeltme malzemesi ve impregnasyon reçinesi içerir. Bağlantı malzemesi, beton ve karbon lif arasındaki kesme gücünün iletimini sağlamak için yeterli sertliğe ve mukavemete sahip olmalıdır ve aynı zamanda beton çatlaması nedeniyle kırılgan bağlantı arızasına neden olmamak için yeterli sertliğe sahip olmalıdır.

 (3) Koruyucu kaplama yalıtım malzemelerinden yapılmalıdır ve kaplama iyi su geçirmez, yangına dayanıklı, yaşlanma karşıtı ve güçlü yapışma özelliklerine sahip olmalıdır.

Tasarım ilkeleri

 (1) Beton köprü yapısının kendi ağırlığı takviye sırasında tamamen boşaltılamaz ve ikincil kuvvet dikkate alınmalıdır. Beton köprü yapısının boyutu büyük. Laboratuvar koşulları altında elde edilen empirik formüller köprü yapısının takviylenmesi için gerekli olmadığından, bu formüller güvenlik faktörü gibi değiştirilmelidir.

 (2) Takviye tasarımını hesaplarken, tüm tasarım koşulları ve yük kombinasyonları dikkate alınmalıdır. Hesaplama işlemi, taşıma kapasitesinin sınır durumunun ve normal kullanımın sınır durumunun kontrol hesaplanmasını içerir. Genel olarak, hizmet sınırı durumu takviye tasarımını kontrol edecek. Taşıma kapasitesinin nihai durumunun hesaplanması, oluşabilecek çeşitli arıza modlarını dikkate almalıdır. Genellikle, arıza modu iki kategoriye ayrılır, yani karbon fiber levha yapıştırıldıktan sonra bir bütün olarak çalışabilen yapı ve bir bütün olarak çalışamayan bileşenler.

 (3) Servis sınırı durumunun kontrol hesaplanması şunları içerir: çelik çubuğun verimini önlemek için gerilim sınırlaması, betonun yok edilmesi veya aşırı sürünme ve karbon lifinin kırılması. Deformasyonun sınırlamaları. Çatlama sınırı, yapının dayanıklılığını ve bağın bütünlüğünü sağlar.

 (4) Karbon fiber levha, başarısız olana kadar streslendiğinde doğrusal elastik özellikler gösterir ve kırılganlığı açığan bir şekilde çelik çubukların esnekliğinden farklıdır. Bir yandan, karbon fiber levhaları çelik çubukların esnekliğine sahip değildir ve güçlendirilmiş yapının esnekliği sınırlı olacaktır. Öte yandan, karbon fiber levhanın esnekliği eksikliği nedeniyle, bileşende stresin yeniden dağıtılması kısıtlanacaktır. Bu nedenle, karbon fiber levhaların yapısal tasarımında, karbon fiber levhalar çelik çubukların yerine kullanılamaz ve karbon fiber levhaların kırılganlığı dikkate alınmalıdır.

 (5) Özel tasarım koşulları, darbe, insan yapımı hasar veya yangın nedeniyle karbon fiber levhaların düşmesini dikkate almalıdır.

Karbon fiber kumaş ile güçlendirme iskelesinin yöntemi ve kalite kontrolü

1) Sarma yöntemi: genellikle tek yönlü bir karbon lif kumaş veya kumaş reçine ile imprene edilir ve sonra sütuna yapıştırılır. Karbon fiber kumaşının lif yönü genellikle sütunun halka yönüdür ve karbon fiber levhalar birden fazla katmana lamine edilebilir. Sütunun yüksekliği boyunca, karbon fiber levha yapıştırma yöntemleri şunları içerir: sürekli yapıştırma, sarmal şeklinde aralık yapıştırma ve halka şeklinde aralık yapıştırma.

2) Filament sarma yöntemi: sarma yöntemine benzer, fark sarma yönteminin karbon fiber kumaş veya kumaş yerine karbon fiber filamentleri kullanmasıdır, böylece fiber filamentler otomatik olarak bir makine tarafından sütuna sarılabilir. Bu yöntemi kullanarak karbon lifin kalınlığı, lif yönü ve lif hacmi oranı etkili bir şekilde kontrol edilebilir.

3) Prefabrike karbon fiber levha kolu yöntemi: Prefabrike kolu bir yarı daire veya oluk haline getirilebilir veya çeşitli bir daire haline getirilebilir. Ayrıca, sütunun şekli bu yöntemle değiştirilebilir ve karbon fiber kolu da beton dökmek için bir şablon olarak hizmet edebilir.