คาร์บอนไฟเบอร์เสริมพอลิเมอร์ (cfrp) เสริมสร้างความเข้มแข็งกลายเป็นโซลูชันระดับแนวหน้าเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้างความทนทานและความสามารถในการรับน้ำหนักของโครงสร้างคอนกรีต เทคนิคการติดตั้งเพิ่มเติมขั้นสูงนี้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมของเส้นใยคาร์บอนรวมกับเมทริกซ์โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงเพื่อให้การเสริมแรงที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับวิธีการที่ใช้เหล็กแบบดั้งเดิม

ส่วนต่อไปนี้นำเสนอการอภิปรายทางเทคนิคโดยละเอียดเกี่ยวกับลักษณะวัสดุวิธีการเสริมสร้างความเข้มแข็งการพิจารณาการออกแบบและโปรโตคอลการประกันคุณภาพสำหรับการใช้งาน cfrp ในโครงสร้างคอนกรีต

1.คุณสมบัติของวัสดุและข้อดีด้านประสิทธิภาพ

คาร์บอนไฟเบอร์เสริมโพลิเมอร์แสดงการรวมกันที่ไม่ซ้ำกันของคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพที่ทำให้พวกเขาเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเสริมสร้างโครงสร้าง:

วัสดุ cfrp มักจะแสดงให้เห็นถึงจุดแข็งแรงดึงตั้งแต่3,000 MPa ถึง7,000 MPa อย่างมีนัยสำคัญเกินเหล็กเสริมทั่วไป (400-600 MPa) นี้จะช่วยให้เพิ่มขึ้นอย่างมากในกำลังการผลิตไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มน้ำหนักมากเกินไป

โมดูลัสสูงยืดหยุ่น: โมดูลัสยืดหยุ่นของช่วง cfrp ระหว่าง200 GPa และ700 GPa,

ลักษณะที่มีน้ำหนักเบา: มีความหนาแน่นประมาณ1.6G /cm³, cfrp ทำให้ภาระที่ตายแล้วเล็กน้อยในโครงสร้างทำให้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการติดตั้งแผ่นดินไหวและการใช้งานที่ยาวนาน

ความต้านทานการกัดกร่อน: แตกต่างจากการเสริมแรงของเหล็ก cfrp มีภูมิคุ้มกันต่อการกัดกร่อนที่เกิดจากคลอไรด์ปฏิกิริยาด่างซิลิกา (ASR) และกลไกการย่อยสลายทางเคมีอื่นๆเพื่อให้มั่นใจได้ถึงความทนทานในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ: cfrp แสดงค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (0.6-2.3 × 10厘米/°C) จับคู่อย่างใกล้ชิดกับคอนกรีต (~ 10 × 10厘米/°C), ลดความเสี่ยงในการยึดติดที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน

ความต้านทานความเมื่อยล้า: cfrp แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพความเมื่อยล้าที่เหนือกว่าภายใต้การโหลดวงจรทำให้เหมาะสำหรับสะพานพื้นอุตสาหกรรมและโครงสร้างที่โหลดแบบไดนามิกอื่น

2.วิธีการเสริมสร้างและการกำหนดค่าระบบ

ระบบเสริมความแข็งแกร่งของ cfrp สามารถใช้งานได้ผ่านเทคนิคที่เป็นที่ยอมรับหลายแบบโดยแต่ละระบบเหมาะสำหรับความต้องการโครงสร้างเฉพาะ:

2.1ภายนอก Bonded เสริม (EBR) ระบบ

วิธีการแบ่งชั้นแบบเปียก: แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์แบบทิศทางเดียวชุบด้วยอีพอกซีเรซินและนำไปใช้กับพื้นผิวคอนกรีตที่เตรียมไว้ด้วยตนเองซึ่งสอดคล้องกับเรขาคณิตที่ซับซ้อน

ลามิเนต cfrp ที่ผ่านการอบชุบล่วงหน้า: แผ่น cfrp แบบ pultruded ที่ผลิตจากโรงงานถูกยึดติดกับพื้นผิวโดยมีความแข็งสูงและความคลาดเคลื่อนของความหนาที่ควบคุมได้

เทคนิค2.2 Near-Surface MOUNTED (NSM)

แถบหรือแถบ cfrp ฝังอยู่ในร่องตัดที่มีความแม่นยำในฝาครอบคอนกรีตและยึดด้วยอีพ็อกซี่วางที่มีความแข็งแรงสูง

ให้ประสิทธิภาพพันธะที่เพิ่มขึ้นและป้องกันความเสียหายทางกลไฟไหม้และการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม

ระบบเสริมสร้างความเข้มแข็งแบบไฮบริดที่2.3

รวมไฟเบอร์กลาสที่เชื่อมติดกันภายนอกเข้ากับเอ็นเอสเอ็มหรือเอ็นซี FRP แบบหลังแรงสำหรับกลไกการแชร์โหลดร่วมกัน

มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานติดตั้งเพิ่มแผ่นดินไหวที่ความเหนียวและการกระจายพลังงานมีความสำคัญ

3.แอปพลิเคชั่นโครงสร้างและการปรับปรุงประสิทธิภาพ

การเสริมความแข็งแกร่งของ cfrp ถูกใช้ในการใช้งานโครงสร้างที่หลากหลายรวมถึง:

3.1 flexural เสริมสร้างคานและแผ่น

ลามิเนต cfrp นำไปใช้กับใบหน้าความตึงเครียดเพิ่มความจุช่วงเวลาได้ถึง100% ในขณะที่รักษาขีดจำกัดการให้บริการ

พื้นที่พื้นที่ช่วงเวลาเชิงลบของแผ่นพื้นอย่างต่อเนื่องสามารถเสริมด้วย cfrp โดยไม่ต้องรื้อถอนล่วงล้ำ

3.2แรงเฉือนของคานและคอลัมน์

U-jacketing หรือห่อเต็มรูปแบบด้วยผ้า cfrp ช่วยเพิ่มความสามารถในการตัดเฉือนโดย30-80% ป้องกันความล้มเหลวเฉือนเปราะ

ระบบ Anchorage (เช่น cfrp SPIKE anchors) ช่วยลดการยึดติดก่อนวัยอันควรในโซนแรงเฉือนสูง

3.3 Axial และ seismic retrofit ของคอลัมน์

คอลัมน์วงกลมห่อด้วยการจัดแสดง cfrp เพิ่มความสามารถในการโหลดตามแนวแกน (สูงถึง200%) และความเหนียวภายใต้การโหลดแผ่นดินไหวเนื่องจากการกักขังความเครียดสามแกน

แรงเฉือน-flexural retrofit: คอลัมน์สี่เหลี่ยมมีความเข้มแข็งด้วยชั้น cfrp มุมฉากเพื่อปรับปรุงความต้านทานการโหลดด้านข้าง

3.4การก่ออิฐและการฟื้นฟูสมรรถภาพโครงสร้างทางประวัติศาสตร์

กริด cfrp หรือผ้าเสริมผนังก่ออิฐกับการดัดออกจากเครื่องบินและการเฉือนในเครื่องบินรักษาความสมบูรณ์ของสถาปัตยกรรม

4.การพิจารณาการออกแบบและวิธีการวิเคราะห์

การออกแบบระบบเสริมความแข็งแกร่งของ cfrp ต้องเป็นไปตามมาตรฐานสากล (Aci 440, FIB Bulletin 90, ISO 14692) และรวมเอาแง่มุมที่สำคัญต่อไปนี้:

การวิเคราะห์โหมดความล้มเหลว: debonding, บดคอนกรีตและ FRP แตกจะต้องได้รับการประเมินโดยใช้รูปแบบกลศาสตร์แตกหักตาม

ความสัมพันธ์ที่ไม่ลื่น: พฤติกรรมระหว่าง cfrp และคอนกรีตถูกสร้างแบบจำลองโดยใช้สูตรโซนเหนียวหรือกฎหมายพันธบัตรลื่น

ความทนทานและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: การย่อยสลาย UV, การขี่จักรยานแช่แข็งละลายและการสัมผัสอัลคาไลน์ possitate เคลือบป้องกัน (เช่นยูรีเทน topcoats)

ความต้านทานไฟ: เคลือบ intumescent หรือ fireproofing เสริมอาจจำเป็นสำหรับโครงสร้างที่สัมผัสกับอุณหภูมิสูง

5.ความยั่งยืนและผลประโยชน์ของวงจรชีวิต

การเสริมความแข็งแรงของ cfrp ช่วยลดรอยเท้าคาร์บอนของการติดตั้งโครงสร้างได้อย่างมากโดย:

ลดการใช้วัสดุ: ชั้น cfrp บางๆแทนที่แผ่นเหล็กขนาดใหญ่

ยืดอายุการใช้งาน: ขจัดค่าบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน

การลดขยะในการก่อสร้าง: ไม่จำเป็นต้องมีการรื้อถอนหรือการกำจัดคอนกรีตในการใช้งานส่วนใหญ่