China telah mencapai kemajuan yang ketara dalam penyelidikan dan aplikasi praktikal tetulang dan pengukuhan struktur menggunakan komposit gentian karbon. Kaedah biasa yang digunakan dalam kejuruteraan termasuk pembesaran bahagian, jaket keluli, prategasan, ikatan plat keluli dan ikatan komposit gentian karbon. Kaedah tetulang tradisional biasanya sudah lapuk, dengan proses dan teknik pembinaan yang kompleks yang boleh memberi kesan kepada berat struktur dan kawasan yang boleh digunakan. Sebaliknya, kaedah ikatan komposit gentian karbon menawarkan kelebihan seperti kekuatan tinggi, kecekapan, rintangan kakisan, kemudahan pembinaan, dan tiada peningkatan dalam dimensi struktur, menjadikannya digunakan secara meluas dalam projek kejuruteraan.

1. Prinsip Pengukuhan Komposit Gentian Karbon

Pengukuhan gentian karbon bagi struktur konkrit ialah kaedah moden yang memulakan penyelidikan pada tahun 1980-an dan diperkenalkan ke China pada tahun 1996. Ia cepat mendapat perhatian dalam komuniti kejuruteraan, menjadi topik hangat untuk penyelidikan dan aplikasi. Kaedah ini melibatkan pengikatan komposit gentian karbon pada permukaan struktur konkrit, meningkatkan kekuatannya dan meningkatkan prestasinya melalui kerja kolaboratif gentian dan struktur.

2. Bahan Komposit Gentian Karbon

Bahan utama yang digunakan untuk mengukuhkan dan membaiki struktur konkrit dengan komposit gentian karbon ialah fabrik gentian karbon dan resin yang serasi. Komposit gentian karbon terkenal dengan kekuatan tinggi, modulus keanjalan tinggi, ringan, dan rintangan kakisan yang sangat baik, dengan kekuatan tegangan kira-kira sepuluh kali ganda daripada bar keluli biasa. Resin yang serasi termasuk resin asas, resin meratakan, dan resin ikatan. Resin ini meningkatkan kualiti ikatan gentian karbon dan membantu membentuk badan bahan komposit dengan konkrit, meningkatkan rintangan lentur dan ricih struktur.

2.1 Fabrik Gentian Karbon

Fabrik gentian karbon boleh dikategorikan berdasarkan bahan mentahnya kepada fabrik berasaskan PAN, berasaskan viscose dan berasaskan asfalt. Ia juga berbeza mengikut spesifikasi, termasuk fabrik gentian karbon tunda 1K, 3K, 6K, 12K dan 24K atau lebih besar, dan mengikut proses pengkarbonan menjadi fabrik bergrafit, berkarbonat dan pra-pengoksidaan. Selain itu, mereka berbeza dalam kaedah tenunan, seperti fabrik tenunan, rajutan, jalinan dan pra-diresapi.

2.2 Bahan Ikatan

Pelekat yang digunakan untuk tetulang komposit gentian karbon termasuk tiga jenis: primer (resin asas), resin pembaikan (bahan meratakan atau dempul), dan resin impregnating. Primer menguatkan permukaan konkrit, meningkatkan ikatan antara komposit konkrit dan gentian karbon. Resin pembaikan meratakan permukaan konkrit, memudahkan lekatan kepingan gentian karbon. Resin impregnating mengikat gentian karbon bersama-sama dan ke konkrit, membentuk bahan komposit yang menentang daya luar. Prestasi resin impregnasi adalah penting untuk tetulang berkesan struktur konkrit.

3. Prestasi Unggul Struktur Konkrit Bertetulang Komposit Gentian Karbon

• Kekuatan Tinggi dan Modulus Elastik:Komposit gentian karbon menawarkan kekuatan tegangan yang tinggi, kira-kira sepuluh kali ganda daripada keluli, dan modulus elastik yang setanding dengan keluli.

• Rintangan dan Ketahanan Kakisan:Komposit gentian karbon adalah stabil secara kimia dan tidak bertindak balas dengan asid, alkali atau garam, memberikan rintangan kakisan dan ketahanan yang sangat baik untuk struktur bertetulang.

• Pekali Pengembangan Terma Rendah:Komposit gentian karbon mempunyai pekali pengembangan haba yang sangat rendah, hampir sifar dalam arah gentian.

• Kemudahan Pembinaan dan Kecekapan Tinggi:Pengukuhan dengan fabrik gentian karbon tidak memerlukan jentera berat atau peralatan besar, menempati ruang yang minimum, dan membolehkan pemotongan fleksibel dan pemasangan pantas.

• Kualiti Pembinaan Terjamin:Fabrik gentian karbon, yang fleksibel, boleh melekat dengan baik pada permukaan yang tidak rata selepas pembaikan, mencapai kadar lekatan berkesan melebihi 95%.

• Kesan Minimum pada Struktur:Berat ringan dan profil nipis komposit gentian karbon tidak meningkatkan berat atau dimensi struktur asal dengan ketara, mengekalkan ruang yang boleh digunakan.

• Pelbagai Aplikasi:Sesuai untuk mengukuhkan pelbagai jenis struktur, bentuk, bahan, dan pelbagai titik lemah dalam elemen struktur.

4. Aplikasi Tetulang Komposit Gentian Karbon dalam Struktur Konkrit

Dalam kejuruteraan praktikal, fabrik gentian karbon digunakan terutamanya untuk tetulang. Teknologi ini matang dan digunakan secara meluas dalam beberapa bidang:

• Meningkatkan Kapasiti Ricih:Fabrik gentian karbon menyumbang kepada rintangan ricih yang serupa dengan stirrups dan membantu menghalang hasil pramatang tetulang utama dengan menahan konkrit dan membawa tegasan tegangan.

• Meningkatkan Kapasiti Lenturan:Dengan mengikat fabrik gentian karbon pada permukaan tegangan unsur-unsur struktur, kapasiti lenturan mereka bertambah baik dengan ketara.

• Meningkatkan Prestasi Seismik:Fabrik gentian karbon boleh meningkatkan kemuluran dan kapasiti penyerapan tenaga unsur konkrit, terutamanya dalam sambungan rasuk-lajur dan tiang di bawah beban paksi, memberikan tetulang seismik yang sangat baik.

• Meningkatkan Ketahanan Keletihan:Rasuk konkrit bertetulang dan rasuk konkrit prategasan diperkukuh dengan fabrik gentian karbon mengekalkan kekuatan dan kekukuhan selepas kitaran pemuatan berulang, memanjangkan hayat keletihannya dengan ketara dan mengurangkan ubah bentuk.

5. Had Tetulang Komposit Gentian Karbon dalam Struktur Konkrit

• kerapuhan:Gentian karbon adalah linear anjal dan rapuh, memerlukan ubah bentuk ketara struktur untuk menggunakan sepenuhnya sifatnya.

• Isu Lekatan:Tetulang gentian karbon boleh mengalami kegagalan ikatan, yang membawa kepada mod kegagalan rapuh dalam struktur konkrit bertetulang.

• Penyelidikan Terhad tentang Prestasi Jangka Panjang:Terdapat kekurangan penyelidikan tentang prestasi konkrit bertetulang gentian karbon di bawah beban jangka panjang dan impak.

• Jurang Teori:Walaupun terdapat penyelidikan yang meluas mengenai mekanisme tetulang ricih dan lenturan bahan gentian karbon dalam rasuk dan tiang, terdapat pemahaman yang terhad tentang penggunaannya dalam dinding ricih.

Secara keseluruhannya, teknologi tetulang komposit gentian karbon menawarkan faedah ekonomi, sosial dan alam sekitar yang ketara. Dengan pembangunan bahan gentian karbon, mengurangkan kos pengeluaran dan penyelidikan yang berterusan, teknologi ini akan menyaksikan peningkatan aplikasi dalam tetulang struktur konkrit, menjanjikan masa depan yang cerah.