Prinsip penguatan struktur jembatan denganlembar serat karbon

Teknik penguatan yang ada dan metode untuk superstruktur jembatan tua terutama metode penguatan bagian yang diperbesar, metode baja luar, metode beton disemprot, metode dukungan tambahan poin penguatan metode, metode penguatan baja terikat, teknologi penguatan stres atau metode mengubah koefisien distribusi transverse jembatan, dll..Metode-metode ini memiliki keuntungan dan kekuatan mereka sendiri, tapi sebagian besar konstruksi rumit, dan ada beberapa kekurangan.

Karbon serat terikatan eksternal diperkuat dengan lembaran plastik (CFRP) adalah teknologi penguatan dikembangkan di luar negeri dalam 20 tahun terakhir.Prinsipnya mirip dengan penguatan lempeng baja, yaitu menempelkan bahan tensile pada sisi suling struktur untuk berbagi gaya dengan struktur dan memperkuat penguatan.Serat karbon yang diperkuat dengan plastik, juga dikenal sebagai Cabon Fiber Reinforcement Polymer (CFRP), adalah bahan komposit canggih yang terdiri dari serat karbon dan resin matriks.Di antara mereka, serat karbon adalah bahan karbon fibrous dengan kandungan karbon lebih dari 90% dalam komposisi kimia.Dalam rangka untuk meningkatkan afinitas antara serat karbon dan matriks, serat itu sendiri harus menjalani pengobatan permukaan untuk membentuk kelompok aktif yang dapat bereaksi dengan matriks.

Karena zat sederhana karbon tidak dapat meleleh pada suhu tinggi (sublimasi pada 3.800 K), dan itu tidak dapat dipecahkan dalam berbagai pelarut, belum mungkin untuk menggunakan zat sederhana karbon untuk membuat serat karbon.Serat karbon dapat disiapkan oleh karbonisasi fase padat dari serat organik berat molekul tinggi atau fase gas pirolisis hidrokarbon berat rendah.Langkah yang dihasilkan adalah:

1) Pre- oksidasi: pemanasan di udara dan mempertahankan pada 200 ° C £300 ° C selama puluhan sampai ratusan menit.Tujuan dari pre- oksidasi adalah untuk mengkonversi rantai molekul linear dari poliakrylonitrile menjadi struktur trapezoidal tahan panas sehingga tidak meleleh dan membakar selama tinggi suhu karbonisasi dan mempertahankan keadaan serat.

2) Karbonisasi: panaskan gas inert ke 1 200 ° C sampai 16° C dan pertahankan selama beberapa menit sampai 10 menit untuk menghasilkan serat karbon.Gas inert yang digunakan dapat tinggi-kemurnian nitrogen, argon atau helium, tapi umumnya tinggi - kemurnian nitrogen digunakan.

3) Graphization: Panas gas inert (umumnya tinggi argon) untuk 2 000 ° C sampai 3 000 ° C selama beberapa detik untuk beberapa 10 s.Serat karbon yang dihasilkan dengan cara ini disebut serat grafit.Saat ini, serat karbon terutama terbuat dari poliakrylonitrile (PAN) atau mesophase pitch (MPP) serat melalui berkarbonisasi suhu tinggi, dan ditandai dengan kekuatan tensile yang sangat tinggi dan resistensi korosi baik.Serat karbonisasi adalah monofilamen, dan diameter biasanya antara 5um dan 8um.Ini terdiri dari sejumlah besar serat karbon monofilamen untuk rekayasa bahan serat karbon.

Matriks resin meliputi polyester resin yang belum jenuh, epoxy resin dan vinyl ester resin, dll., yang dapat terhubung dan disembuhkan di bawah tindakan dari obat, sehingga serat bahan dan resin terikat bersama-sama, menunjukkan kinerja unggul dari bahan komposit.Saat ini, matriks resin yang digunakan dengan serat karbon terutama epoxy resin, karena pertimbangan pertama untuk serat karbon diperkuat plastik untuk rekayasa sipil penguatan kekuatan dari resin dan keselamatan dan kesehatan dari personil konstruksi dan lingkungan konstruksi itu sendiri.Karena epoxy resin memiliki keuntungan dari kekuatan tinggi, elongasi yang baik, iritasi rendah dan tidak ada pelarut volatile, itu telah menjadi mainstream dari matriks material dalam serat karbon diperkuat struktur penguatan plastik.Epoksi resin yang dimodifikasi, fungsinya adalah menghubungkan monofilamen serat karbon yang tersebar, membuatnya menanggung gaya bersama-sama dan mengerahkan seluruh kekuatan.

Karakter lembaran serat karbon untuk penguatan jembatan

1) Resistensi korosi yang sangat baik dan resistensi cuaca

Alasan paling langsung mengapa serat karbon diperkuat plastik digunakan sebagai pengganti untuk baja di bidang teknik sipil adalah bahwa mereka memiliki resistensi korosi yang tak tertandingi dan resistensi cuaca.

2) Proses sederhana, konstruksi yang nyaman, efisiensi kerja tinggi

Lapisan serat karbon yang diperkuat struktur jembatan tidak memiliki pekerjaan basah, tidak ada peralatan konstruksi besar, tidak ada fasilitas tetap di situs, dan kurang ruang konstruksi.Serat karbon yang digunakan biasanya adalah bahan kain dan piring, yang dapat dipotong sesuai keinginan dengan gunting atau pisau yang diperlukan.Tidak seperti pelat baja, alat pemotong khusus tidak diperlukan.Menurut data statistik yang relevan, hal yang sama adalah metode penguatan adonan, dan metode kain serat karbon pasta adalah 4 sampai 8 kali efisiensi dari kontruksi baja pasta.

Penguatan serat karbon adalah jenis teknologi penguatan baru yang memiliki kinerja unggul yang teknologi penguatan lain tidak dapat cocok, dan memiliki prospek aplikasi yang luas di bidang penguatan jembatan.Hal ini sangat cocok untuk memperkuat struktur jembatan.Aplikasi dari lembaran serat karbon memperkuat teknologi dalam proyek penguatan jembatan dapat mempromosikan pembangunan negara saya & # 39; s infrastruktur transportasi.