Ar tikrai galima stiprinti pastatus ir tiltus naudojant anglies pluošto medžiagą, plonesnę nei vabalo sparnas? Atskleidžiame „Minkšta pergalės kietą“ technologiją

Dėl puikių mechaninių savybių ir patogaus statymo proceso anglies pluošto audinys tapo pirmenybę gaunančiu sprendimu moderniame pastatų ir tiltų tvirtinime. Vizualiai lengvas ir labai plonas – paprastai tik 0,111–0,167 mm viename sluoksnyje – jo stiprus tvirtinimo efektas išplaukia iš unikalių medžiagos savybių ir mokslinių tvirtinimo mechanizmų.

I. Išskirtinės medžiagos savybės: stiprumo ir lengvumo derinys

Mikrostruktūrinis pranašumas: Anglies pluoštas yra gaminamas anglių krosnyse iš žaliavų, tokių kaip poliakrilonitrilas (PAN). Jo mikrostruktūroje anglies atomai sutvarkyti tankiai supakuotuose šešiakampiuose tinkleliuose, sudarydami ultraaukšto stiprumo grandinėles palei pluošto ašį.

Stiprumas pranoksta tradicines medžiagas: Viena anglies pluošto gija yra tik 7–8 mikronų skersmens (≈1/10 žmogaus plauko), tačiau ji turi 3 400–4 800 MPa tempties atsparumo stiprumą (Kinijos nacionalinė standartas reikalauja ≥3 000 MPa). Tai reiškia, kad anglies pluošto pluoštas, kurio storis kaip pieštuko grafito strypelio, gali išlaikyti apie 2 tonų temptį (lygu 3 suaugusių dramblių svoriui) —6–10 kartų stipresnis nei įprasta plieno armatūra (300–500 MPa).

Lengvoji konstrukcija: Kadangi tankis yra tik ≈1,6 g/cm³ (apytiksliai 1/4 plieno tankio), anglies pluoštas vienetinėje masėje turi daug didesnį tempties apkrovą laikymo gebėjimą, todėl konstrukcijoms prideda beveik nepastebimą papildomą apkrovą.

II. Mokslinio armavimo principai: Kryptingas sustiprinimas, bendradarbiavimo jėgos perdavimas
Anglies pluošto audinio sustiprinimo galia priklauso ne nuo storio, o nuo tikslaus jėgos krypties projektavimo ir beveik tobulo sujungimo su pagrindu:

Kryptinė tempties „šarvai“: Pluošteliai yra daugiausiai vienakryptiškai išdėstyti. Taikomi konstrukcijos nario įtempimo kryptyje (pvz., sijos apačios tempiamoje zonoje, stulpų ašyje), jie tiesiogiai ir veiksmingai atlaiko tempiąsias arba šlyties jėgas, veikdami kaip konstrukcijos stiprios „tempiamosios apsaugos“.

Integralus kompozitinis veikimas: Sujungta su specialiu epoksidiniu klijų klijais, susidaro vientara „pagrindas-klijai-anglies pluošto audinys“ kompozitinė sistema. Išorinės jėgos veiksmingai paskirstomos ir perduodamos, neleidžiant vietiniam sugadinimui dėl įtempimo koncentracijos.

Pagrindiniai našumo patobulinimai:

Padidinta tempiamoji atsparumo jėga: Pažeidžiamoms sijoms/plokštėms, anglies pluošto audinys gali išlaikyti iki 70–80% tempiamųjų jėgų, reikšmingai slopindamas įtrūkimų plitimą ir padidindamas galutinę apkrovos talpą (pvz., vienai perpildytai grindų plokštei buvo padidinta talpa 40% ir stabilizuoti įtrūkimai po pritaikymo).

Padidintas šlyties atsparumas: Taikoma naudojant „U-formės apvyniojimą“ arba „pilną apvyniojimą“, ji veikia kaip „aukštos stiprybės juosta“, ribojanti šoninį deformavimąsi, žymiai padidinant šlyties stiprumą (bandymų duomenimis, stulpų su 2 sluoksniais šlyties talpa padidėja 50 %).

Lengvas privalumas: Dėl labai plonos medžiagos (200–300 g/m² vienam sluoksniui) ir minimalios masės ji puikiai tinka masės jautriems projektams, tokiems kaip istoriniai ar senėjantys statiniai, mažinant papildomą masę 90 % lyginant su plieninėmis plokštėmis.

III. Patvirtintas našumas: patikimas ir efektyvus inžinerinis sprendimas
Anglių pluošto armavimas yra kruopščiai išbandytas reikalavimuose projektuose visame pasaulyje:

Tiltų antiseisminių savybių modernizavimas: San Fransisko–Oakland įlankos tilte buvo naudojamas anglių pluošto apvyniojimas atramoms modernizuoti, kuris sėkmingai išlaikė 2014 m. 6 balų stiprumo žemės drebėjimą.

Pastatų modernizavimas: 1980-aisiais pastatytas Pekino biuro pastatas padidino grindų apkrovą nuo 2 kN/m² iki 5 kN/m², naudodamas anglies pluošto audinį plokštėms – taip atitikdamas modernias funkcines reikalavimus be konstrukcinio išardymo.

Avarinio remonto darbai: Po 2008 m. Venchuan žemės drebėjimo daugelis pažeistų konstrukcijų (pvz., mokyklos pastato sijų-stulpų mazgai) buvo atrestauruotos naudojant anglies pluošto audinį, atgavus iki 1,2 karto originalų konstrukcijos talpą ir išlaikant vėlesnius seismologinius patikrinimus.

Išvada: stiprumas laimi prieš storį, technologijos suteikia galimybių sustiprinimui
Anglies pluošto audinio veiksmingumas yra jo ypatingo stiprumo tempimui, tikslaus jėgos krypties projektavimo ir sinerginio integravimo su pagrindu . Panašiai kaip plonas plieno lynas gali pakelti sunkius svorius – stiprumas kyla iš medžiagos esmės, o ne apimties. „Minkštu pergalingu per sunkų“ jis tiksliai pašalina struktūrinius silpnumus tempti ir šlyti, tapdamas labai efektyviu, patikimu ir lengvu stiprinimo sprendimu šiuolaikinėje inžinerijoje.

Ši technologija yra nustatyta Kinijos nacionaliniuose standartų dokumentuose, tokiuose kaip GB50367: Betoninių konstrukcijų stiprinimo projektavimo kodeksas, ir yra brandi, moksliniais tyrimais patvirtinta metodika. Kaip patikimas pramonės šakos prekės ženklas, Dr.Reinforcement anglies pluošto medžiaga griežtai laikosi ISO 9001 kokybės valdymo sistemos ir atitinka ES sertifikavimo standartus, bei jau sėkmingai naudojama milijonuose projektų visame pasaulyje – suteikiant patikimą našumą.