Phạm vi ứng dụng Giấy sợi cacbon một chiều trong việc củng cố cấu trúc

1. Sửa chữa thành phần vá

Việc sửa chữa các bộ phận dao động bằng thép thường là để dán các sợi cacbon một chiều trực tiếp ở dưới cùng của sợi căng. Khi bộ phận dao động bị căng, sợi cacbon và sợi các-bon cùng căng sẽ chịu lực căng để tăng khả năng chịu đựng của chùm tia. Sợi carbon thích hợp cho nhiều dạng của chùm thép được củng cố, bao gồm xà thép hình khu I, xà hình chữ nhật, xà thép, xà thép, và xà tổng hợp bằng thép. Các thử nghiệm cho thấy rằng sau khi sử dụng sợi cacbon tăng cường, khả năng dẫn điện của trục' đã được cải thiện. Mức độ cải thiện liên quan đến các yếu tố như lượng sợi, các mô xoắn của sợi tơ, các mô-đun co giãn của thép, và sản lượng của độ bền của thép. Mặc dù sợi cacbon có độ bền cao, nhưng mô-đun co giãn giống như thép. Khi cấu trúc tổng thể đạt đến tải sản xuất, sức mạnh của chất sợi cacbon chỉ khoảng 200 MPa, cách xa sức mạnh của sợi cacbon, và lợi thế cao của nó không thể hoàn toàn đóng vai trò trong việc củng cố cấu trúc thép.

Đối với những chùm thép bị hư, việc kết nối sợi cacbon được củng cố và sửa chữa không chỉ có thể phục hồi khả năng cứng lại, chịu đựng và cải thiện hiệu suất mệt mỏi của nó, mà còn bảo vệ cấu trúc thép và tạo ra hai hiệu quả của việc củng cố và bảo vệ co giật. Khi dán  sợi cacbon một chiều, gắn sợi cacbon lên bề mặt của phần bị hư hại, để một phần chất lượng được chuyển tới sợi cacbon thông qua lớp keo, có thể giảm bớt sự căng thẳng trên danh nghĩa của phần cấu trúc thép bị tổn thương. Giảm tốc độ phát triển nứt hoặc ngăn chặn sự phát triển của vết nứt, nhờ đó kéo dài sự sống của cơ cấu. Các cuộc nghiên cứu cho thấy sau khi những chùm thép bị hư hại được gia cố bằng các tấm vải cacbon với các mô-đun co giãn cao, về cơ bản độ cứng có thể được phục hồi đến hơn 90% độ cứng của xà thép mà không bị hư hại. Sự gia tăng khả năng sinh sản tối thượng thay đổi tùy theo số lượng tăng cường và thiệt hại.

2. Sửa đổi thành phần căng thẳng (giải nén)

Việc gắn thêm sợi cacbon sẽ ảnh hưởng tốt đến sự phát triển của khả năng chịu đựng của cấu trúc thép dưới sự căng thẳng. Nghiên cứu về sợi cacbon đã tăng cường các cột ống rỗng cho thấy hiệu ứng củng cố của việc dán vải cacbon dọc theo đường ống hình vuông tốt hơn nhiều so với chiều dài, và khả năng mang cuối cùng tăng 18%. Khi được gia cố với sợi cacbon theo chiều dài, hình dạng thất bại là sự thất bại của sợi cacbon u một lần và cấu trúc thép. Khi sợi carbon được dùng để tăng cường, lớp vải sợi cacbon một chiều và cấu trúc thép và sợi sợi carbon sẽ không bị vỡ, và cột thép cuối cùng sẽ bị hư hại ở địa phương. Việc thử nghiệm độ bền đặc của sợi cacbon được gia cố bằng thép cho thấy sức mạnh và lượng lớn các mẫu vật với  vải sợi cacbon một lần đã được cải thiện rất nhiều, và sự gia tăng trong lượng chất lượng sản xuất gia tăng với sự gia tăng của vùng liên kết. Ngoài ra, tình trạng xương sợi cacbon bị vỡ giới hạn được thêm vào đặc điểm của mẫu vật.

3. Sửa chữa đường ống thép dưới áp lực nội bộ

Bởi vì đường ống thép thường bị tiếp xúc với nhiệt độ cao, áp suất cao và điều kiện làm việc khắc nghiệt, đầy những chất đốt, thuốc nổ, chất độc, chất độc và các phương tiện truyền thông khác, một khi các đường ống bị rò rỉ và các vụ nổ sẽ mang lại những hậu quả khủng khiếp, vì vậy việc bảo đảm sự an toàn của đường ống có ý nghĩa thực tế. Sợi dây thép là vết thương và được gia cố bằng sợi cacbon. Dưới áp lực nội bộ, bức tường ống chủ yếu chịu được sự căng thẳng và dây thép mở rộng. Sự biến dạng ngoại vi bị ràng buộc bởi sợi carbon bên ngoài, để sợi cacbon và đường ống thép được căng thẳng cùng nhau, làm giảm căng thẳng vùng ruột của tường ống và cải thiện khả năng của đường ống để chịu đựng áp lực bên trong. Tuy nhiên, nếu một người bị căng thẳng trước khi được áp dụng vào sợi cacbon một lần để đường ống thép đã hình thành một sự căng thẳng nén trong hướng trung tâm trước khi nó chịu áp lực bên trong, và nó cực kỳ chịu đựng sự căng thẳng do áp lực trong cơ thể tạo ra, hiệu ứng tăng cường sẽ tốt hơn.

4. Việc sửa chữa cấu trúc thép mệt mỏi

Đặc điểm chính của sự mệt mỏi là sự căng thẳng thất bại thấp hơn mức độ căng thẳng tĩnh. Đó là một trong những chế độ chính yếu của cấu trúc kỹ thuật như xà và cầu theo hàng loạt lần nữa. Kết quả của các số liệu thống kê khảo sát cho thấy rằng các thành phần thép trong các dự án thực tế thường đòi hỏi nhiều chu kỳ, và số chu kỳ căng thẳng trong 50 năm gần 10 triệu. Sau khi các thành phần được tăng cường bởi sợi cacbon, dưới sự vận động của một vật liệu chuyển động, khả năng mang được cải thiện và mức độ căng thẳng giảm đi, điều này gián tiếp cải thiện sức lực và sự mệt mỏi của thành phần. Các nghiên cứu cho thấy rằng sau khi dự trữ FRP tăng cường, cuộc sống mệt mỏi còn lại của các cấu trúc thép bị mệt mỏi tăng gấp đôi, và hiệu ứng tăng cường là rất hiển nhiên. Đối với các thành phần được hàn, sợi cacbon mang một phần của sự căng thẳng ở ngón chân hàn, và sự căng thẳng bằng thép ở ngón chân hàn được giảm đáng kể, dẫn đến giảm bớt sự tập trung áp lực ở ngón chân thép và cải thiện hiệu suất mệt mỏi gần ngón chân bị hàn của thành phần thép. Sau khi sợi cacbon được tăng cường, sức mạnh của mẫu vật bằng thép với chu kỳ căng thẳng vượt qua 500.000 chu kỳ cao hơn nhiều so với thời kỳ hàn ban đầu, và sức mạnh mệt mỏi của 2 triệu chu kỳ với 97% mức độ bảo đảm có thể đạt đến 100.BMPa.Do đó, việc sử dụng công nghệ sợi cacbon để cải thiện hiệu suất mệt mỏi của các thành phần thép có ý nghĩa mạnh mẽ trong việc ứng dụng kỹ thuật.

Năm. Sự gia tăng sợi cacbon căng thẳng

Phương pháp liên kết bề mặt bình thường được dùng để củng cố cấu trúc thép. Bởi vì tính đàn hồi gần giống với độ dẻo của thép, khi sử dụng bình thường, độ bền của sợi cacbon không được sử dụng đầy đủ, và sự tăng cường không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trong việc sử dụng thông thường. Sau khi căng sợi cacbon, và dán nó lên bề mặt căng của chùm tia để tăng cường, những vấn đề trên có thể được giải quyết một cách hiệu quả. Ngoài ra, việc sử dụng các công cụ vẽ trước căng thẳng để neo đáng tin cậy ở cả hai đầu cũng có thể ngăn chặn các sợi cacbon và các tia thép phát ra từ sự thất bại sớm.Do đó, chất liệu cacbon được gia cố trước có triển vọng được áp dụng trong việc tăng cường cấu trúc thép. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu và ứng dụng về việc sử dụng các tấm sợi cacbon căng để củng cố cấu trúc thép tại nhà và nước ngoài.

Những yếu tố gây ảnh hưởng đến cấu trúc thép được củng cố với lớp sợi cacbon một chiều

Khi cấu trúc tổng thể đạt đến trọng lượng sản xuất, nếu sợi cacbon không có độ bền, thì sự căng thẳng không có ở sức mạnh của sợi cacbon. Chỉ khi thép sinh ra, sợi cacbon trong một chiều mới có thể truyền tải một trọng lượng lớn hơn, và những đặc tính mạnh mẽ của nó không thể được sử dụng. Để đạt được hiệu ứng tăng cường, cần phải có một lượng lớn sợi cacbon.Do đó, để tăng tính cứng rắn về cấu trúc và cải thiện hiệu suất mệt mỏi về cấu trúc, cần phải chọn những vật liệu có kích thước co giãn cao. Thêm vào đó, độ dày của lớp sợi cacbon này càng lớn, thì hiệu ứng tăng lên càng tốt, nhưng sự căng thẳng kéo cắt lông càng lớn, sự tập trung càng nghiêm trọng.

Lớp keo này là trung tâm truyền tải tải giữa cấu trúc thép và sợi cacbon một chiều. Hiệu suất và độ dày của lớp keo có ảnh hưởng lớn đến hiệu ứng tăng cường và tỷ lệ sử dụng sợi cacbon. Để tăng cường hiệu ứng, càng kéo dài theo mô-đun của lớp keo, độ dày của lớp keo càng nhỏ, và hiệu ứng tăng cường càng tốt. Với mức độ tập trung của áp lực, độ dày của lớp keo càng lớn, sự tập trung của thành phần được gia cố càng nghiêm trọng. Các mô-đun kéo cắt lớn hơn của lớp keo, độ dày nhỏ hơn của lớp keo, sẽ làm tăng phạm vi tách lớp dính và ảnh hưởng đến hiệu ứng tăng cường. Các cuộc nghiên cứu cho thấy độ dày của lớp keo là tốt nhất giữa 0.5 và 0.3 mm.

Để giảm bớt căng thẳng và giảm căng thẳng của giao diện ở cuối tấm vải cacbon,

Để tránh những thiệt hại sớm đối với lớp keo và giao diện trong khu vực này, các biện pháp sau đây có thể được thực hiện:

1. Một lượng keo được hình thành ở cuối sợi cacbon để giảm căng thẳng bóc vỏ ở cuối;

2. Khi sử dụng sợi cacbon, hãy cắt cái đĩa ra thành một cái rốn 45°;

3. Bao quanh các dải vải cacbon đến uranium hoặc neo cơ học diện tích cuối cùng của vải sợi cacbon u một chiều

Triển vọng của công nghệ của cấu trúc thép tăng cường với vải cacbon một chiều

Lớp sợi cacbon một chiều đã củng cố cấu trúc thép có thể cải thiện tính cứng rắn và khả năng mang của cấu trúc ban đầu dựa trên cơ sở tránh những khuyết điểm của phương pháp củng cố truyền thống. Đặc biệt, nó có thể làm tăng đáng kể cuộc sống mệt mỏi của cấu trúc thép bị mệt mỏi và trì hoãn sự phát triển của những vết nứt mệt mỏi. Vì thế, lớp sợi cacbon một chiều đã tăng cường cấu trúc thép là phương pháp củng cố đầy hứa hẹn và sẽ được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật thiết thực.