Nguyên tắc về việc củng cố cây cầu Giấy sợi cacbon một chiều

Các kỹ thuật củng cố và phương pháp củng cố hiện có cho cơ cấu của cây cầu cũ chủ yếu là các khu vực được tăng cường, phương pháp thép bên ngoài, phương pháp phun bê tông, phương pháp hỗ trợ thêm, phương pháp tăng cường thép kết nối, công nghệ củng cố trước hoặc thay đổi hệ số phân phối xuyên ngang của cầu, vv. . Những phương pháp này có lợi thế và ưu điểm riêng, nhưng hầu hết các công trình xây dựng thì phức tạp, và có một số thiếu sót.

Các sợi cacbon được kết nối bên ngoài đã củng cố tấm nhựa (CFCP) là một công nghệ gia cố phát triển ở nước ngoài trong 20 năm qua. Nguyên tắc tương tự như sự tăng cường tấm thép, đó là dán các vật liệu căng lên mặt căng của cấu trúc để chia sẻ lực với cấu trúc và củng cố sự củng cố. Sợi carbon gia cố nhựa, còn được gọi là carbon~Fiber Polymer tăng cường (CFRP), là một vật liệu tổng hợp tiên tiến gồm sợi cacbon và nhựa ma trận.  sợi cacbon là một chất cacbon sợi với dung dịch cacbon chứa hơn 90% trong thành phần hóa học của nó. Để cải thiện sự liên kết giữa sợi cacbon và ma trận, chất sợi cần được điều trị bề mặt để hình thành một nhóm hoạt động có thể phản ứng với ma trận. Vì không thể tan chảy thành phần các - bon ở nhiệt độ cao (sự tăng trưởng tại 3800K), nên nó không thể hòa tan trong nhiều dung dịch khác nhau.Do đó, cho đến nay người ta không thể tạo ra sợi cacbon với chất đơn giản của các bon. Các sợi carbon có thể được chuẩn bị bởi các bon đặc phân tử có trọng lượng cao, hoặc là các tế bào khí đốt trong thời gian có trọng lượng thấp của các-bon phân tử. Hiện nay, sợi cacbon chủ yếu được làm từ chất polyacrylonitrile (PAN) hoặc mesophase (MPP) thông qua các sợi cacbon tự động cao, và được đặc trưng bởi sức chịu co thắt cực kỳ cao và sức kháng sinh tốt. Sợi carbon hóa là đơn vị, và đường kính thường nằm giữa 5um~8m. Nó được cấu tạo bởi một lượng lớn sợi cacbon đơn giản hóa để tạo thành các vật liệu sợi cacbon cho kỹ thuật.

Chất nhựa ma trận bao gồm nhựa polyester không bão hòa, nhựa epoxy và nhựa enyl ester, v.v... Nó có thể được nối kết với nhau và chữa trị dưới tác dụng của một chất chữa bệnh, để chất xơ và nhựa kết nối với nhau, cho thấy hiệu suất cao của vật liệu tổng hợp. Hiện nay, ma trận nhựa dẻo được dùng với sợi cacbon chủ yếu là nhựa epoxy, vì sự cân nhắc đầu tiên về sợi cacbon đã củng cố nhựa để củng cố kỹ thuật dân sự là sức mạnh của nhựa, sự an toàn và sức khỏe của nhân viên xây dựng và chính môi trường xây dựng. Bởi vì nhựa epoxy có lợi thế như sức mạnh cao, kéo dài tốt, khó chịu thấp và không dễ thay đổi, nó đã trở thành chất thông thường của ma trận trong sợi cacbon củng cố cấu trúc nhựa. Chất nhựa epoxy biến đổi, chức năng của nó là kết nối sợi cacbon đơn bào phân tán, làm cho nó chịu lực cùng nhau, và sử dụng sức mạnh tổng thể.

Tính năng của sợi cacbon u một chiều cho sự tăng cường của các thấu kính

1) Sự ăn mòn tuyệt vời và sự kháng cự thời tiết

Lý do trực tiếp nhất tại sao sợi cacbon gia cố nhựa được sử dụng như một vật thay thế thép trong lĩnh vực kỹ thuật dân sự là vì nó có khả năng kháng viêm và sức kháng cự thời tiết mà thép có thể' không khớp. Những song sắt trong cấu trúc cầu là một trong những bệnh nghiêm trọng nhất của cây cầu.Theo báo cáo của Dự án Nghiên cứu Chiến thuật Cao tốc quốc gia Hoa Kỳ, chi phí sửa chữa những tổn thất trên cầu gây ra bởi rỉ sét ở Hoa Kỳ vào năm 1986 đã lên đến 20 tỉ đô la Mỹ, và chi phí này vẫn đang gia tăng với tốc độ khoảng 500 triệu đô la Mỹ mỗi năm. Sự ăn mòn thanh quản thường là sự ăn mòn điện. Khi sự xâm nhập của chloride, sự đa dạng của môi trường bê tông, hoặc độ cong của các yếu tố khác gây ra sự phá hủy hoàn toàn hoặc một phần của trạng thái lây lan của bề mặt thanh thép, một sự khác biệt lớn tiềm năng xuất hiện ở các phần khác nhau của bề mặt thanh thép, tạo thành một thanh kim loại và một cathode. Trong một số trường hợp (chẳng hạn như sự hiện diện của oxy và nước), các thanh thép sẽ bị mòn, làm giảm khả năng chịu đựng của cấu trúc.Theo kết quả nghiên cứu, trong môi trường axit yếu, sau 10.000 chu kỳ đông lạnh, khô ráo và ẩm ướt, một thời gian ánh sáng, và trầm mình trong 70°C nước nóng trong 30 ngày, sự chịu đựng bền vững, sự co giật và sự lão hóa của sợi cacbon. hiệu suất không giảm, và sức mệt vẫn còn 80%.Ma trận epoxy nhựa dùng với sợi cacbon có độ ổn định tốt trong phạm vi dung dịch PH 3 H3 dưới nhiệt độ bình thường. Ngoài ra, khi lão hóa nhanh hơn 10.000 mét (có thể tương đương với hơn 35 năm thật sự bị phơi nhiễm trong khí quyển), sức mạnh của ma trận phù hợp vẫn không thay đổi và có khả năng ổn định. Người ta có thể thấy rằng sợi cacbon gia cố nhựa có khả năng kháng viêm tuyệt vời, và do đó, trong một thời gian ngắn đã trở thành một sự thay thế cạnh tranh nhất cho thép.

2) Quá trình đơn giản, xây dựng thuận tiện, làm việc hiệu quả

Các sợi cacbon được gia cố bởi các cầu không có công việc ướt, không có thiết bị xây dựng lớn, không có cơ sở cố định, và không có không gian xây dựng. Các sợi cacbon thường được dùng là vật liệu vải và đĩa. Chất liệu vải là vải một hoặc hai chiều. Chiều rộng của nó có thể là 20cm, 30cm, 50cm, 100cm, và chiều dài là 50m/tire~100m/roll. Có thể cắt bằng kéo hoặc dao nếu cần thiết. Không như đĩa thép, không cần thiết phải có dụng cụ cắt đặc biệt.Theo thống kê liên quan, đó cũng là phương pháp gia cố dán, và phương pháp dán sợi cacbon là 4 đến 8 lần hiệu suất của việc xây dựng thép dán.

3) Các khuyết tật tồn tại

(1) Không đủ ống dẫn; (2) tỷ lệ độ đàn hồi quá thấp; (3) lực kéo cắt được truyền qua lớp nhựa epoxy. 

Những khiếm khuyết trên giới hạn việc áp dụng sợi cacbon đã gia cố các chất dẻo trong trường tăng cường ở một mức độ nhất định. Bởi vì cấu trúc này thường đòi hỏi không những phải có sức mạnh củng cố, mà còn cần sự cứng rắn củng cố, và những đặc tính vật chất của sợi cacbon quyết định sự cứng rắn không thể được thực hiện bởi công nghệ thông thường với những lợi ích kinh tế tốt hơn. Ngay cả khi một lượng lớn sợi cacbon được gia cố bằng nhựa được dán để làm tăng độ cứng của cấu trúc, nhờ vào tính chất vật chất của nhựa epoxy và sự tập trung của sự căng thẳng tại các vết cong và các vết cắt, thì rất dễ dàng để tạo ra giao diện giữa sợi cacbon được gia cố bằng nhựa và bê tông để bóc và làm hư hại liên kết. Cuối cùng, làm giảm sự đáng tin cậy của cấu trúc được củng cố. Ngoài ra, nhờ có chất sợi cacbon mạnh, công nghệ gia cố sợi cacbon hiện nay không thể sử dụng hết sức mạnh của nó, mà cũng hạn chế sự ứng dụng và phát triển của sợi cacbon được tăng cường trong lĩnh vực tăng cường.

Kết luận

Một cách duy nhất để củng cố lớp sợi cacbon là một loại công nghệ củng cố mới mà có hiệu suất cao hơn mà các công nghệ củng cố khác không thể sánh được, và có triển vọng rộng lớn ứng dụng trong lĩnh vực củng cố cầu. Mặc dù có một số thiếu sót, nhưng nó vẫn rất thích hợp để củng cố cầu miễn là nó được dùng hợp lý và tránh những yếu kém. Việc áp dụng mô sợi cacbon một chiều trong các bản sao của chúng ta trong các dự án gia cố cầu có thể đẩy mạnh việc xây dựng cơ sở hạ tầng vận tải.