Köprü yapılarını karbon fiber levhalarla güçlendirme prensipleri 

Eski köprünün üstyapısı için mevcut takviye teknikleri ve yöntemleri esas olarak genişletilmiş bölüm takviye yöntemi, dış çelik yöntemi, püskürtülü beton yöntemi, ek destek noktası takviye yöntemi, bağlı çelik takviye yöntemi, önceden gerilmiş takviye teknolojisi veya köprünün ters dağıtım katsayısını değiştirme yöntemidir vb.  . Bu yöntemlerin kendi avantajları ve güçlü yönleri vardır, ancak inşaatın çoğu karmaşıktır ve bazı eksiklikler vardır. 

Dış bağlı karbon fiber takviyeli plastik levha (CFRP), son 20 yılda yurtdışında geliştirilen bir takviyeleme teknolojisidir. İlke, kuvveti yapıyla paylaşmak ve takviyeleri güçlendirmek için yapının çekme tarafına çekme malzemelerini yapıştırmak olan çelik levha takviyelerine benzerdir. Kabon fiber takviyeli polimer (CFRP) olarak da bilinen karbon fiber takviyeli plastik, karbon fiber ve matris reçinesinden oluşan gelişmiş bir kompozit malzemedir. Bunlar arasında karbon lif, kimyasal bileşiminde% 90'dan fazla karbon içeriğine sahip lifli bir karbon malzemesidir. Karbon lif ve matris arasındaki affiniteyi geliştirmek için, lifin kendisi matrisle tepki verebilecek aktif bir grup oluşturmak için yüzey işlemesinden geçmelidir. 

Karbonun basit maddesi yüksek sıcaklıkta eriyemez (3 800 K'da süblimasyon) ve çeşitli çözücülerde çözünmez olduğundan, karbon lifi yapmak için basit karbon maddesini kullanmak mümkün değildir. Karbon lifleri, yüksek moleküler ağırlıklı organik liflerin katı fazlı karbonizasyonu veya düşük moleküler ağırlıklı hidrokarbonların gaz fazlı pirolizi ile hazırlanabilir. Sonuç adımlar şunlardır: 

1) Ön oksidasyon: havada ısıtma ve on ila yüzlerce dakika boyunca 200 ° C ~ 300 ° C'de tutma. Ön oksidasyonun amacı, poliakrilonitrilin doğrusal moleküler zincirini ısıya dayanıklı bir trapezoid yapıya dönüştürmektir, böylece yüksek sıcaklıkta karbonlanma sırasında erimez ve yanmaz ve lif durumunu korur. 

2) Karbonlaşma: Inert gazı 1 200 ° C'den 1 600 ° C'ye kadar ısıtın ve karbon lif üretmek için birkaç dakika ila birkaç 10 dakika sürdürün. Kullanılan inert gaz yüksek saflıklı azot, argon veya helyum olabilir, ancak genellikle yüksek saflıklı azot kullanılır. 

3) Grafitizasyon: İnert gazı (genellikle yüksek saflıklı argon) birkaç saniye ile birkaç 10 saniye arasında 2 000 ° C'ye 3 000 ° C'ye ısıtın. Bu şekilde üretilen karbon elyaf grafit elyaf olarak adlandırılır. Şu anda karbon elyafları çoğunlukla yüksek sıcaklıkta karbonlanma yoluyla poliakrilonitril (PAN) veya mezofaz pitch (MPP) elyaflardan yapılır ve son derece yüksek çekme dayanımı ve iyi korozyon direnci ile karakterize edilir. Karbonuz lif monofilamenttir ve çapı genellikle 5um ile 8um arasındadır. Karbon fiber malzemeleri mühendisliği için çok sayıda karbon fiber monofilamentten oluşur. 

Matrix reçinesi, doymuş polyester reçinesi, epoksi reçinesi ve vinil ester reçinesi vb. içerir, bu da bir sertleştirme ajanının etkisi altında çapraz bağlanabilir ve sertleştirilebilir, böylece lif malzemesi ve reçine birbirine bağlanır, kompozit malzemenin üstün performansını gösterir. Şu anda, karbon fiberle kullanılan matris reçinesi esas olarak epoksi reçinesidir, çünkü inşaat mühendisliği takviyesi için karbon fiber takviyeli plastikler için ilk dikkate alınan reçinin gücü ve inşaat personelinin ve inşaat çevresinin kendisinin güvenliği ve sağlığıdır. Epoksi reçine yüksek mukavemet, iyi uzunlama, düşük tahriş ve uçucu çözücü olmayan avantajlara sahip olduğundan, karbon lifi takviyeli plastik takviyeli yapıdaki matris malzemesinin ana akımı haline geldi. Modifike edilmiş epoksi reçinesi, fonksiyonu dağılmış karbon lif monofilamanı bağlamak, kuvveti birlikte taşımak ve genel gücü uygulamaktır. 

Köprü takviyesi için karbon fiber levha özellikleri 

1) Mükemmel korozyon direnci ve hava direnci 

Karbon fiber takviyeli plastiklerin inşaat mühendisliği alanında çelik yerine kullanılmasının en doğrudan nedeni, eşsiz korozyon direnci ve hava direnci olmasıdır. 

2) Basit süreç, uygun inşaat, yüksek iş verimliliği

Karbon fiber levha takviyeli köprü yapısı ıslak çalışma, büyük inşaat ekipmanı, yerinde sabit tesisler ve daha az inşaat alanı yoktur. Yaygın olarak kullanılan karbon lifler, gerektiğinde makas veya bıçakla istediğiniz şekilde kesilebilen kumaş malzemeleri ve levhalardır. Çelik levhaların aksine, özel kesme aletleri gerekmez. İlgili istatistiksel verilere göre, macun güçlendirme yöntemi aynıdır ve macun karbon lif kumaş yöntemi macun çelik yapısının verimliliğinin 4 ila 8 katıdır. 

Karbon fiber levha takviyesi, diğer takviye teknolojilerinin eşleşemediği üstün performansa sahip ve köprü takviyesi alanında geniş uygulama beklentilerine sahip yeni bir takviye teknolojisidir. Köprü yapısı takviyesi için çok uygundur. Köprü takviye projelerinde karbon fiber levha takviye teknolojisinin uygulanması ülkemin ulaşım altyapısının inşasını büyük ölçüde teşvik edebilir.