تعزيز الجسر

الوضع العام لجسر الخندق الخلفي

جسر الخندق الخلفي هو جسر صغير يقع على خط 308 من الطريق السريع الوطني التابع لمكتبنا. بُني عام 1989. هيكله العلوي عبارة عن بلاطة مجوفة بسيطة الدعم، بينما يتكون الجزء السفلي من دعامة رأسية. يبلغ طول الجسر 3 × 10 أمتار، وعرضه 0.5 + 17 + 0.5 متر. ونظرًا لكون G308 خطًا رئيسيًا مهمًا في "مشروع نقل الفحم من الغرب إلى الشرق"، فإنه يشهد حمولة كبيرة وحجم حركة مرورية كبيرين. ولحل مشاكل المرور المتزايدة، أُعيد بناء الخط عام 2002. وتم توسيع سطح الطريق من 10 أمتار إلى 15 مترًا، وسطح الجسر من 11 مترًا إلى 17 مترًا. ولا يزال سطح الجسر القديم، الذي يقتصر على العاصمة، مستخدمًا في الجزء القديم منه. ومع مرور الوقت، تتضح مشكلة الجسر بشكل متزايد. في عام ٢٠٠٧، صنّف مركز فحص الجسور الإقليمي هذا الجسر ضمن ثلاثة أنواع من الجسور. تتمثل العيوب الرئيسية في بلاطة سطح الجسر القديمة في ظهور معظم الشقوق العرضية والطولية في أسفلها.

أسباب المشكلة

١. يعود السبب الرئيسي للشقوق إلى الطبقة الخرسانية الرقيقة الواقية في أسفل البلاطة، وتآكل حديد التسليح، وتمدد الخرسانة.

٢. طول عمر الجسر، وظهور شقوق ناتجة عن أضرار تراكمية في بلاطة الجسر الخرسانية، وتشقق الخرسانة، وتآكل الفولاذ، وتآكل الفولاذ، وتفاقم تشقق الخرسانة.

إجراءات المعالجة

نظرًا لمشاكل الجسر، في يوليو ٢٠٠٨، اجتمع قسم صيانة مكتب لياوتشنغ للطرق السريعة، ومعهد المسح، ومركز فحص الجسور الإقليمي، وخبراء آخرون ذوو صلة، لمناقشة الجسر. وقرروا استخدام ألياف الكربون لتقوية الجسر بما يتناسب مع قدرته على التحمل وضمان سلامة القيادة.

خصائص تقوية ألياف الكربون

تُعد ألياف الكربون نوعًا جديدًا من مواد البناء، تتميز بخفة وزنها ومتانتها العالية ومقاومتها للتآكل وسهولة تركيبها، كما أنها تتكيف مع مختلف خصائص الهياكل ذات الأشكال المعقدة، ولا تؤثر على حجم ومظهر الهيكل. كما أن قماش ألياف الكربون المقوى لا يحتاج إلى أي صيانة تقريبًا، مما يُقلل من تكلفة الصيانة المتأخرة.

وفقًا لاختلاف درجة تلف كل كتلة، يتم وضع خطط البناء التالية:

تحديد نطاق المعالجة:

1. سطح جسر بثلاثة أنواع من ألياف الكربون.

الفتحة الأولى: الثانية، الرابعة، الخامسة، 7، 8 ألواح.

الفتحات الثانية: الثالثة، الرابعة، السابعة، 11 لوحًا.

الفتحات الثالثة، السادسة، التاسعة في الفتحة الثالثة.

2. سطح جسر بنوعين من ألياف الكربون.

الفتحة الأولى: الحادية عشرة، والثانية عشرة من الألواح.

الفتحات الثانية: والأولى، والثانية عشرة من الألواح.

الفتحات الثانية: الثانية عشرة من الألواح.

الفتحات الثانية عشرة في الفتحة الثالثة.

٣. خطوات بناء نسيج ألياف الكربون اللاصق

٣.١ تكنولوجيا البناء

التحضيرات للبناء، معالجة أسطح الخرسانة الإنشائية، تحضير طبقة أساس بالفرشاة، إصلاح الأسطح بمواد التسوية، تحضير راتنج مشبع بالفرشاة، قماش ألياف الكربون المعجون، راتنج مشبع بالفرشاة، معالجة حماية الأسطح

٣.٢ معالجة عيوب أسطح الخرسانة

٣.٢.١ تنظيف أسطح الخرسانة، مثل سطح قرص العسل، وسطح الكتان، والتآكل، والتقشير، والعوامل الجوية، والطين العائم، والأوساخ، وما إلى ذلك، على السطح المضغوط باستخدام آلة أو عجلة طحن.

٣.٢.٢ فحص قضيب الفولاذ المكشوف، والصدأ، ثم طلاء طلاء دان الأحمر.

٣.٢.٣ إصلاح الشقوق. يُستخدم راتنج حقن الإيبوكسي لسد الشقوق التي يقل عرضها عن ٠.٢ مم، ويُستخدم راتنج الإيبوكسي لسد الشقوق التي يزيد عرضها عن ٠.٢ مم.

٣.٢.٤ يجب تحديد موضع وعلامات نسيج ألياف الكربون وفقًا لمتطلبات التصميم.

٣.٢.٥ يُصقل الجزء البارز من سطح المكون الناتج عن عملية الإنشاء باستخدام آلة تلميع أو عجلة طحن، ويجب ألا يتجاوز فرق الارتفاع ١ مم.

٣.٢.٦ يُقوّس زوج من الحواف والزوايا على سطح المكونات باستخدام آلة تلميع. يجب أن يكون نصف قطر الزوايا المستديرة أكبر من ٣٠ مم ولا يقل عن ٢٠ مم.

٣.٢.٧ يُصلح زوج من الأجزاء المعيبة من سطح الخرسانة، بعد إزالة الخرسانة المفككة بقوة ملاط الخرسانة الأصلي، على سطح المسطح.

٣.٢.٨ يُستخدم الماء عالي الضغط أو الهواء المضغوط لإزالة الغبار عن سطح المكون وتجفيفه تمامًا.

٣.٣ غراء قاعدة الطلاء

٣.٣.١ بعد وزن المادة الرئيسية ومادة المعالجة بدقة وفقًا للنماذج الكيميائية، يُوضعان في الحاوية ويُخلطان بالتساوي. تُستهلك الكمية الأولى من الخلط في الوقت المتاح. إذا تجاوزت الكمية الوقت المتاح، فلا يُستخدم.

3.3.2 ضع البرايمر بالتساوي باستخدام فرشاة الأسطوانة. إذا كنت بحاجة إلى طبقتين، ضع الطبقة الثانية بعد جفاف اللمسة الأولى.

3.3.3 يشير إلى اختلاف وقت التجفيف بين 3 ساعات ويوم واحد بسبب اختلاف درجات الحرارة.

3.3

٤. بعد تصلب النعل، إذا ظهر انتفاخ على سطح المكون، فيجب تنعيمه باستخدام آلة تجليخ أو ورق صنفرة.

٣.٣.٥. اختر غراءً سفليًا مناسبًا وفقًا لدرجة حرارة ورطوبة موقع البناء. في درجات حرارة ٥ درجات مئوية، تكون الرطوبة النسبية أكثر من ٨٥٪، ورطوبة سطح الخرسانة أكثر من ٨٪، وفي الأيام الممطرة أو التكثيف، لا يُسمح بالبناء دون اتخاذ تدابير وقائية فعالة.

٣.٤. غراء تسوية الخدش

٣.٤.١. لا يُنتج البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) تأثيرًا جيدًا للتعزيز إلا عند ملامسته لسطح الخرسانة المسلحة. تُسبب أسطح المكونات، مثل سطح قرص العسل، وسطح القنب، والثقوب الصغيرة، وما إلى ذلك، انتفاخًا ناتجًا عن عدم التصاق مواد قماش ألياف الكربون بشكل صحيح. يُستخدم غراء التسوية لملء السطح وإصلاحه ليصبح أملسًا.

٣.٤.٢. غراء التسوية بعد الخدش، وسطح الخطوط الخشنة، واستخدام ورق الصنفرة لتسوية الطحن. ٣.٥ لصق نسيج ألياف الكربون

٣.٥.١ لمنع تلف ألياف الكربون، يجب عدم ثنيها بشكل مفرط أثناء نقلها وتخزينها وقصها ولصقها. لذلك، تُستخدم قاطعة المشبك لقص نسيج ألياف الكربون بالحجم المحدد قبل لصقه، ويجب ألا يتجاوز طول كل قطعة ٦ أمتار.

٣.٥.٢ قبل القطع، يجب لصق شريط لاصق عريض في موضع القطع وقطعه في منتصف الشريط اللاصق العريض لضمان قطع نظيف لنسيج ألياف الكربون.

٣.٥.٣ قبل لصق النسيج، تأكد من أن مواد الإصلاح، مثل غراء الراتنج وغراء التسوية، على سطح البناء قد جفّت تمامًا.

٣.٥.٤ يجب وزن المادة الرئيسية ومادة المعالجة للراتنج المشرب بدقة وفقًا للنسبة المحددة، ووضعها في الحاوية وتحريكها بالتساوي. يجب استخدام كمية واحدة من الخليط خلال الوقت المتاح، وعدم تجاوزه. ٣.٥.٥ قبل اللصق، استخدم الأسطوانة لتوزيع الراتنج المشبع بالتساوي على سطح المعجون، والذي يُسمى الطبقة السفلية. معيار الطبقة السفلية: نسيج ألياف الكربون ٢٠٠ غ/م³، ٤٠٠-٥٠٠ غ/م³؛ نسيج ألياف الكربون ٣٠٠ غ/م³، ٦٠٠-٧٠٠ غ/م³.

تُحدد الكمية حسب موقع البناء ودرجة الخشونة والتغير. يجب استخدام كمية إضافية قليلة في أجزاء الزوايا، وأجزاء قماش الألياف المتداخلة، وأجزاء الإصلاح غير المكتملة.

٣.٥.٦ يجب أن يزيد طول الوصلة الطولية لقماش الألياف عن ١٠ سم، ويجب طلاء الجزء بالراتنج المشبع، دون الحاجة إلى أي تداخل.

٣.٥.٧ عند اللصق، يجب اللصق من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين بشكل منظم، مع عدم ترك أي فراغات في نسيج ألياف الكربون. لهذا الغرض، يمكن دحرجة الأسطوانة على نسيج ألياف الكربون عدة مرات باتجاه الألياف لضمان تسرب الراتنج المشبع بالكامل، ويمكن إزالة فقاعات الهواء باستخدام لوحة الضغط. راقب التصاق الرقعة وضغطها فورًا. في حال وجود أي فجوة أو فقاعات، يجب معالجتها في الوقت المناسب.

3.5.8 بعد لصق نسيج ألياف الكربون لمدة 30-60 دقيقة (حسب درجة الجفاف)، يُغطى نسيج ألياف الكربون بالتساوي بالراتنج المشبع بواسطة الأسطوانة. ستتدحرج الأسطوانة باتجاه الألياف عند وضع الطلاء. معيار الطلاء: نسيج ألياف الكربون 200 غ/م³، 200-100 غ/م³؛ نسيج ألياف الكربون 300 غ/م³، 300-200 غ/م³. كما هو الحال مع الطبقة العلوية، استخدم لوحة الضغط للكشط باتجاه الألياف مرتين إلى ثلاث مرات لملئها بالراتنج المشبع.

٣.٥.٩ يجب فحص الأسطوانة الفارغة خلال ٣-٤ ساعات من وضعها، والتحقق من معدل الأسطوانة الفارغة، وقوة السحب، وسمك لاصق قماش الألياف وفقًا للمواصفات الفنية لتقوية وإصلاح الهياكل الخرسانية باستخدام صفائح ألياف الكربون أحادية الاتجاه.

٣.٦ الصيانة

٣.٦.١ بعد لصق قماش ألياف الكربون، يجب صيانته بشكل طبيعي لمدة ٢٤ ساعة للوصول إلى مرحلة المعالجة الأولية، مع ضمان عدم حدوث أي خلل في فترة المعالجة.

٣.٦.٢ بعد لصق قماش ألياف الكربون، يجب الحفاظ عليه بشكل طبيعي لتحقيق قوة التحمل التصميمية المطلوبة. مدة الصيانة المطلوبة: عندما يكون متوسط درجة الحرارة أعلى من ٢٠ درجة مئوية، يستغرق الأمر أسبوعًا.

٣.٧ الطلاء

٣.٧.١ يجب إجراء الطلاء بعد المعالجة الأولية للراتنج، ويجب أن يتوافق مع المعايير ذات الصلة ومتطلبات البناء الخاصة بالطلاءات المستخدمة.

٣.٧.٢ يجب اختيار مواد الطلاء وفقًا لاحتياجات مواد التجوية والمواد المقاومة للحرارة، وأن تكون متوافقة مع مظهر ولون مكونات التسليح.

٣.٨ متطلبات المواد الخام وآلات البناء

٣.٨.١ يجب أن تستوفي جميع مواد البناء، بما في ذلك قماش ألياف الكربون ومواد التثبيت، متطلبات التصميم، وهو ما يُمثل الأساس لضمان جودة المشروع.

٣.٨.٢ يجب عدم وضع المواد الملفوفة بشكل مسطح أو مبثوق أثناء النقل.

يجب تخزين مواد التدعيم بشكل صحيح لتجنب تلف قماش ألياف الكربون، وعدم تعريضها لأشعة الشمس أو المطر، مع مراعاة أن تكون مواد التدعيم سليمة وغير مفتوحة.

3.8.3 يجب تنظيف الحاويات، ومعدات الخلط، والفرش، والبراميل، وغيرها من الأدوات في الوقت المناسب، لتجنب أي بقايا إسمنت.

تحليل تأثير البناء

يُعد استخدام قماش ألياف الكربون لتقوية جسر العوارض خيارًا عمليًا للبناء، إذ يُختصر مدة البناء ويوفر الاستثمار. بعد اكتمال المشروع، تُظهر مراقبة وقياس تغير انحراف بلاطة الجسر عند مرور الشاحنة الثقيلة انخفاضًا كبيرًا في اهتزاز البلاطة. يبلغ أقصى انحراف مُقاس للبلاطة قبل التسليح 1.1 سم، وأقصى انحراف بعد التسليح 0.7 سم، مما يُحسّن بشكل كبير من قدرة تحمل البلاطة ويضمن سلامة القيادة. تعتمد متانة الجسر المُقوّى بنسيج ألياف الكربون على زمن تلف لاصق راتنج الإيبوكسي. سنقوم بتتبع ومراقبة حالة الخدمة للجسر المعزز بنسيج CFRP، وتجميع الخبرة في تقوية العناصر الخرسانية بنسيج CFRP.