البوليمر المقوى بألياف الكربون (CFRP) هو نوع من المواد المركبة التي تتكون من ألياف الكربون والبوليمر وتستخدم لتحسين المباني بألياف الكربون.
توفر ألياف الكربون القوة والمقاومة بينما يعمل البوليمر كمصفوفة متماسكة لحماية الألياف وتماسكها معًا. يتم إنتاج البلاستيك المقوى بألياف الكربون في شكل شرائط وقضبان وألواح باستخدام تقنيات تصنيع مختلفة مثل لف الخيوط ، والتقطير ، وعمليات زرع اليد.
تتمتع مواد CFRP بقوة جيدة ، وكثافة منخفضة ، ومقاومة للتآكل ، ومقاومة اهتزاز ، وإجهاد نهائي مرتفع ، ومقاومة عالية للتعب ، وموصلية حرارية منخفضة ، وتستخدم على نطاق واسع في تقوية المباني.
ميزات ألياف الكربون أو CFRP
توفر ألياف الكربون حلاً مثاليًا للعديد من المشكلات المرتبطة بتقویه البنية التحتية مثل الجسور والمباني.
يمكن أن يؤدي استخدام حدید التسليح المصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون في الخرسانة الجديدة إلى القضاء على مشاكل التآكل المحتملة وزيادة القوة الهيكلية للأعضاء بشكل كبير.
يمكن أن يؤدي الاستخدام الفعال للبوليمرات المقواة بألياف الكربون إلى زيادة تقویه المباني بشكل كبير وتقليل احتياجات الصيانة.
كما تم استخدام ألياف الكربون کتقویه للبلاستيك البالي لتقویه الهياكل خفيفة الوزن وعالية القوة وعالية الصلابة. تعتبر ألياف الكربون من أكثر الألياف استخدامًا في صناعة المواد المركبة ، وتتمتع هذه الألياف بأعلى معامل مرونة مقارنة بالزجاج وألياف الكيفلر.
من بين المزايا المختلفة لألياف الكربون ، أبرزها نسبة قوة الشد إلى الوزن الاستثنائية. واحدة من أبرز ميزات ألياف الكربون هي عدم نفاذه ضد الأشعة السينية ، وهي متوفرة في السوق كنوافذ من القماش ، وأصبحت تحسينات المبنی باستخدام ألياف الكربون شائعة جدًا اليوم.
ألياف الكربون عنصر بكثافة 2.27 جرام لكل سنتيمتر مكعب وله أشكال بلورية مختلفة ويستخدم في الغالب في تحسين المباني وتقويتها.
خيوط ألياف الكربون ، المصنوعة من ألياف الكربون ، أرق بكثير من شعرة الإنسان ويتراوح قطرها بين 6 و 10 ميكرون.
تأثير ألياف الكربون في تحسين المبنی
في تحسين المبنی باستخدام ألياف الكربون على أساس البولي أكريلونيتريل ، يتغير هيكل الألياف من هيكل السلسلة الخطية إلى هيكل الصفيحة أثناء الأكسدة وتثبيت الكربنة.
عندما تتم خطوة التثبيت بشكل صحيح ، تزداد قوة الشد بشكل كبير عن طريق كربنة الشد في منتج ألياف الكربون النهائي.
بشكل عام ، ترتبط قوة وتمزق عتبة CFRP بنوع الألياف الأساسية وظروف العملية ودرجة حرارة المعالجة الحرارية ووجود عيوب هيكلية في الألياف.
يرجع تأثير ألياف الكربون على تقوية المبنى إلى الخصائص الفريدة التي سنذكرها أدناه.
مقاومة للتآكل
تعد مقاومة التآكل أحد أهم أسباب استخدام ألياف الكربون للتحكم في التآكل وإعادة بناء الهياكل الخرسانية المسلحة.
قوة عالية
يتميز CFRP بنسبة عالية من القوة إلى الوزن ، وبالتالي يلغي الحاجة إلى معدات المبنی الثقيلة والهياكل الداعمة. يتطلب تحضيرها وقت طهي قصير. لذلك ، يستغرق البرنامج وقتًا أقل. هذا يقلل بشكل كبير من مدة المشروع ووقت الفشل الهيكلي ويقوي المبنى.
سهولة النقل
نظرًا لخفتها ، يسهل نقل أجزاء CFRP مسبقة الصب. لذلك ، يشجع هذا البناء الجاهز ، ويقلل من تكلفة عمال التركيب في الموقع ومتطلبات الاستثمار وتحسین المبنى بألياف الكربون.
طرق تحسين المبنی باستخدام ألياف الكربون
1. شرائط CFRP في تحسين المبنی باستخدام ألياف الكربون
هناك العديد من التقنيات لتقوية المباني مثل صفائح البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) اللاصقه خارجيًا و FRP القريب من السطح.
يعتمد أداء طرق التقویه على قوة المادة اللاصقة المستخدمة لربط CFRP بسطح الخرسانة وكمية الضغط في الواجهة بين الخرسانة والبلاستيك المقوى بألياف الكربون.
المبنی بألياف الكربون أسهل وأرخص من الهياكل الفولاذية. تشكل ألياف الكربون 20٪ فقط من وزن حدائد التسلیح المماثلة المصنوعة من الفولاذ عالي القوة ، لكنها أقوى أربع مرات على الأقل.
نسبة القوة إلى الوزن العالية تجعل شرائط البلاستيك المقوى بألياف الكربون سهلة الحركة وتقليل تكاليف التركيب.
2. اغلفه CFRP أو أغطية ألياف الكربون
تُستخدم أغلفة CFRP لإعادة بناء أعمدة البناء والتحكم في التآكل وإعادة بناء أعمدة الخرسانة المسلحة. كما أنها تستخدم لبناء هياكل مقاومة للزلازل.
تزيد إضافة صفائح CFRP بشكل كبير من قدرة عزم الانحناء القصوى لجدار القص المقوى.
ولكن من أجل أن تتحمل ورقة FRP الأحمال المحورية العالية الناتجة عن مرساة الانحناء المفروضة على جدار القص ، يجب وضع ألواح CFRP بشكل كافٍ عند قاعدة جدار التثبيت.
3. شرائح CFRP
تُستخدم شرائح ألياف الكربون ذات التمدد الحراري المنخفض لتقوية مكونات البناء مثل العوارض وأعمدة الجسور. يستخدم CFRP لتقوية الجسور الفولاذية بشكل أسرع وأرخص وأسهل.
4. قضبان CFRP
تستخدم حدائد التسليح المصنوعة من ألياف الكربون في تشييد المباني الجديدة و تحسین المباني القديمة وتقوية الهياكل الخرسانية المسلحة باستخدام تقنية تقوية ألياف الكربون المثبتة بالقرب من السطح.
طرق تحسين المبنی
اليوم ، يتم استخدام طرق مختلفة لتقوية المباني ، من أهمها FRP وألياف الكربون. يجب أن يتم التعرف على اختيار أفضل طريقة تحسين من قبل الخبراء ذوي الخبرة والمهنية بحيث يتم الحصول على النتيجة المرجوة بعد تقوية الهياكل.
يمكنك الذهاب إلى موقع بیکران سازان الإلكتروني والاتصال بخبرائنا للحصول على المشورة بشأن تحسين المبنى باستخدام ألياف الكربون وتقوية المبنى.