"Gia cường bằng sợi carbon" thường được mô tả như thể chỉ là một sản phẩm duy nhất. Trên thực tế, polymer cốt sợi carbon (CFRP) đến công trường dưới ít nhất sáu dạng sản phẩm khác nhau, mỗi dạng có quy trình sản xuất, bộ thông số kỹ thuật và — quan trọng nhất — ứng dụng đúng của riêng nó.

Hướng dẫn này giải thích từng dạng sản phẩm, thông số kỹ thuật điển hình, nơi sử dụng và cách lựa chọn. Tài liệu được viết cho chủ đầu tư, nhà thầu và kỹ sư — những người cần nói cùng một ngôn ngữ khi lập chỉ dẫn kỹ thuật cho sợi carbon.

Các sản phẩm gia cường bằng sợi carbon

Sáu dạng sản phẩm — chọn dạng phù hợp với công việc

1. Vải / Cuộn / Vải dệt / Vải cuộn sợi carbon

Định nghĩa. Loại vải sợi carbon mỏng, linh hoạt, một chiều hoặc đa chiều, thường cung cấp dạng cuộn và được tẩm epoxy tại công trường (phương pháp "wet lay-up"). "Vải", "cuộn", "vải dệt" và "vải cuộn" phần lớn là cùng một nhóm sản phẩm với cách gọi khác nhau của các nhà cung cấp.

Thông số kỹ thuật hiện có.

200 g/m² (độ dày danh nghĩa 0.111 mm) và 300 g/m² (0.167 mm) — định lượng phổ biến nhất

Chiều rộng: 100 / 150 / 200 / 250 / 300 / 500 mm; chiều dài cuộn 100 m

600 g/m² (0.333 mm) — định lượng nặng cho khả năng chịu lực một lớp cao hơn

Chiều rộng: 500 mm; chiều dài cuộn 50 m

Cũng có các định lượng trung gian: 230 / 430 / 450 / 530 g/m²

Ứng dụng điển hình. Gia cường chịu uốn cho dầm và sàn (dán vào mặt chịu kéo), gia cường chịu cắt (cuốn chữ U và cuốn toàn phần) và quấn bó cột (cuốn toàn phần) để tăng độ dẻo.

2. Tấm bản / Lớp ép / Dải sợi carbon

Định nghĩa. Dải CFRP cứng được pultrusion tại nhà máy, cung cấp ở dạng đã đóng rắn sẵn và được dán vào kết cấu bằng keo kết cấu chuyên dụng. "Tấm bản", "lớp ép" và "dải" mô tả cùng một dạng thanh cứng.

Thông số kỹ thuật điển hình.

Độ dày: thường 1.2 mm / 1.4 mm / 2.0 mm / 3.0 mm

Chiều rộng: thường 50 mm / 100 mm

Cường độ chịu kéo: thường ≥ 2,400 MPa (cường độ cao) và ≥ 1,800 MPa (mô đun cao)

Cấp mô đun: cường độ cao (~150 GPa) và mô đun cao (~200 GPa)

Ứng dụng điển hình. Gia cường chịu uốn cho dầm và sàn khi cần truyền lực lớn hơn và biên dạng gọn gàng, kiểm soát tốt; tấm bản chịu tải lớn hơn trên mỗi dải so với các lớp vải cùng chiều rộng.

3. Neo sợi carbon

Định nghĩa. Phần tử sợi ngắn — thường là "quạt" sợi carbon xòe ra hoặc tạo vòng, hoặc neo đúc sẵn — được lắp để khóa tấm bản hoặc vải vào bề mặt bê tông tại đầu hoặc tại tiết diện tới hạn. Mục đích là chống bong tróc và tách đầu, đây là dạng phá hoại chủ đạo của CFRP dán ngoài.

Thông số kỹ thuật điển hình. Thay đổi theo hệ; các thông số chính là đường kính/chiều rộng neo, chiều sâu chôn và góc quạt/xòe. Neo được chỉ định phù hợp với hệ vải hoặc tấm bản mà nó giữ.

Ứng dụng điển hình. Neo đầu các tấm bản và cuốn đã dán, cải thiện neo tại mối nối chồng và quanh lỗ mở, và tăng khả năng chịu lực sử dụng được (giới hạn bởi bong tách) của công trình gia cường.

4. Lưới / Lưới ô sợi carbon

Định nghĩa. Lưới sợi carbon dệt hở, được nhúng trong vữa xi măng hoặc vữa biến tính polymer thay vì epoxy. Cách tiếp cận "vữa xi măng cốt vải" (FRCM / TRM) này khác về bản chất so với wet lay-up epoxy.

Thông số kỹ thuật hiện có.

Lưới sợi carbon một chiều và hai chiều với kích thước ô từ 10×10 đến 50×50 mm, tất cả đạt Grade I Cường độ cao và cung cấp với chiều rộng tới 1000 mm.

Ứng dụng điển hình. Gia cường diện rộng tường xây, vòm và sàn; nâng cấp kháng chấn cho kết cấu gạch và đá; các ứng dụng cần vữa thoát ẩm, chịu lửa hoặc tương thích kiềm và epoxy không phù hợp.

5. Thép thanh / Thanh sợi carbon

Định nghĩa. Thanh CFRP đặc, pultrusion (thường có bề mặt phủ cát hoặc quấn xoắn để tăng bám dính), dùng làm cốt phi kim trong bê tông mới hoặc nhúng gần bề mặt cấu kiện hiện hữu (phương pháp "near-surface-mounted", NSM).

Thông số kỹ thuật điển hình. Đường kính thường từ 6 mm đến 25 mm; cung cấp dạng thanh, cuộn hoặc lồng. Cấp và bề mặt bám dính là các trường thông số chính.

Ứng dụng điển hình. Cốt chống ăn mòn cho kết cấu trong môi trường khắc nghiệt (biển, muối rã băng), khu vực nhạy cảm điện từ (bệnh viện, MRI) và gia cường NSM cho bê tông hiện hữu khi cần ít xâm lấn.

6. Áo bọc sợi carbon / Áo bọc cọc

Định nghĩa. Ống bọc CFRP đúc sẵn hoặc chế tạo tại công trường, bao quanh cột, trụ hoặc cọc. Khe hở vành khăn nhỏ được chèn vữa hoặc keo kết cấu để ống bọc và lõi cùng làm việc. "Áo bọc cọc" chỉ cùng khái niệm áp dụng cho cọc móng, thường ở dưới nước.

Thông số kỹ thuật điển hình. Được xác định bởi đường kính, chiều dày thành và chiều cao/chiều dài đoạn; với cọc, áo bọc phải phù hợp đường kính cọc và môi trường biển/đất.

Ứng dụng điển hình. Quấn bó và sửa chữa cột, trụ và ống khói bị suy thoái; phục hồi cọc bị ăn mòn hoặc hư hỏng trong vùng nước bắn và dưới nước, nơi áo bọc vừa gia cường vừa bảo vệ.