إصلاح شقوق الخرسانة

نسيج ألياف الكربون (CFRP) هو تقنية تقوية جديدة ظهرت في السنوات العشر الأخيرة. يتميز بخصائص قوة الشد العالية، ومعامل المرونة العالي، وخفة الوزن، وسمك رقيق، ومقاومة جيدة للتآكل، وسهولة الاستخدام. تعتمد تقنية تقوية ألياف الكربون على استخدام مواد راتنجية لربط ألياف الكربون بسطح الهياكل أو المكونات، مما يُشكل ألياف الكربون والخرسانة وحدةً مركبة. ومن خلال تفاعلها مع الهيكل أو المكونات، تُحسّن هذه التقنية قدرة تحمل الانحناء والقص للمكونات الإنشائية، مما يُسهم في تقوية وتقوية المكونات الإنشائية وتحسين الأداء الميكانيكي. تتميز تقنية التقوية بسهولة البناء، وتعدد استخداماتها، وعدم تغيير شكل ووزن الهيكل، كما تتمتع بقيمة بحثية وترويجية كبيرة، وإمكانات تسويقية واعدة.

1 نظرة عامة على المشروع

أثناء تشييد مبنى سكني، وُجد شق طفيف في أسفل وجانب عارضة إطارية بطول 6 أمتار. وكان عرض الشق حوالي 0.2 مم. لضمان السلامة الإنشائية، ومن خلال تحليل ومقارنة وحدات البناء والإشراف والتصميم والإنشاء، تُستخدم طريقة تسليح البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP) أخيرًا لتسليح عارضة الإطار.

2. مخطط التسليح

قبل البدء بالبناء، تُزال المواد المكدسة على جزء عارضة الإطار لتقليل الحمل المؤثر عليها أثناء عملية التسليح، ثم تُعالج الشقوق، وأخيرًا يُجرى تسليح بألياف الكربون. معالجة الشقوق: عرض الشقوق أقل من 0.2 مم، مع عزل سطحي بفرشاة راتنج الإيبوكسي؛ الشقوق التي يزيد عرضها عن 0.2 مم تُعالج بحقن الشقوق. تسليح ألياف الكربون: أولًا، يُلصق شريط عريض من قماش ألياف الكربون بنفس العرض على أسفل العارضة، ثم يُلصق طوق على شكل حرف U من قماش ألياف الكربون بعرض 100 مم بمسافة 200 مم. تُلصق صفيحة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون بعرض 100 مم على جانبي العارضة لتسليح الطوق على شكل حرف U. وأخيرا تم لصق لوح CFRP على سطح العارضة بعرض 250+2*100=450مم كما هو موضح بالشكل 1.

٣. حقن الإيبوكسي لإصلاح الشقوق

في هذا المشروع، تم اعتماد تقنية بناء الفواصل الأوتوماتيكية منخفضة الضغط باستخدام راتنج الإيبوكسي لإصلاح وتعزيز الشقوق الدقيقة في عارضة الإطار. تعتمد هذه العملية على مبدأ المسامية في الخرسانة والضغط الناتج عن انكماش الغشاء المطاطي المرن على قاعدة حقن المطاط، مما يؤدي إلى ضغط راتنج الإيبوكسي بسيولة عالية داخل الشق واختراقه بعمق، مما يُعيد الخرسانة إلى حالتها الأصلية.

٤. تقوية ألياف الكربون

خطوات البناء: معالجة السطح، دهن غراء البرايمر، الإصلاح، التسوية، لصق ألياف الكربون، المعالجة والاختبار.

٤.١ معالجة السطح

(١) جلخ الجزء السفلي وجانبي عارضة الإطار بالكامل باستخدام آلة طحن، وإزالة الأوساخ والرواسب العائمة والبنية السائبة من طبقة السطح الخرسانية، وإظهار البنية المدمجة، وتنعيم السطح.

(٢) جلخ زوايا المكونات على شكل أقواس دائرية بنصف قطر قوس لا يقل عن ٢٠ مم.

(٣) تنظيف الغبار والأوساخ من السطح باستخدام منفاخ هواء، ثم غسلها بالماء والكحول. لا يمكن تنفيذ خطوات العمل التالية إلا بعد جفاف سطح الخرسانة تمامًا.

٤.٢ وضع البرايمر

(١) وزن المادة الرئيسية ومادة المعالجة للراتنج الأساسي بدقة وفقًا للنسب المحددة، ثم وضعها في الحاوية المخصصة. يُوزن العامل الرئيسي أولاً، ثم يُضاف مُسرّع المعالجة ويُحرّك بالتساوي، ثم يُضاف عامل المعالجة بعد 1-3 دقائق، ويُحرّك بالتساوي باستخدام المُحرّك؛ يجب استهلاك كمية الخلط خلال مدة الخدمة (حوالي 30-40 دقيقة).

(2) يُطلى الراتنج السفلي بالتساوي على سطح الخرسانة باستخدام فرشاة أسطوانية خاصة، ولا يُمكن تنفيذ عملية البناء التالية إلا بعد لمس سطح الراتنج وتجفيفه (يتصلب سطح الراتنج ويصلب).

(3) يُشير الراتنج السفلي إلى التجفيف أو المعالجة بالتلامس، ويُستخدم قطعة قماش كاشطة أو آلة طحن لتسوية سطح الجزء المحدب (المُشابه لقطرات الندى).

4.3 تسوية الرقعة

(1) تحضير معجون الإيبوكسي: يُوضع العامل الرئيسي للمعجون، ومُسرّع المعالجة، وعامل المعالجة وفقًا للنسب المُحددة، ويُوزّع بدقة في العبوة، ويُضاف بالتسلسل وفقًا لمتطلبات بناء الراتنج السفلي، ويُحرّك بالتساوي باستخدام خلاط. يجب استخدام كمية الخلط خلال المدة الزمنية المحددة (حوالي 40-50 دقيقة).

(2) يُملأ السطح المقعر للمكون بمعجون إيبوكسي، ويكون السطح أملسًا وناعمًا دون أي زوايا. كما يجب إصلاح الزاوية على شكل قوس دائري أملس بنصف قطر لا يقل عن 20 مم.

(3) يكون سطح المعجون خشنًا، ويُستخدم ورق الصنفرة للصنفرة والتسوية.

4.4 معجون ألياف الكربون

(1) يُقطع قماش ألياف الكربون وفقًا لأبعاد تصميم التعزيز. يُقطع في نفس اتجاه قطعة الترابط. يُمنع القطع المائل لقماش ألياف الكربون، ويجب تجنب سحب الأسلاك. يُلف قماش ألياف الكربون بعد القطع لمنع التجاعيد والانحناء.

(2) يُوزن العامل الرئيسي ومادة المعالجة للراتنج المشرب بدقة وفقًا للنسب المحددة، ويُخلطان بالتساوي في خلاط لتوزيعهما في الحاوية. يجب استخدام كمية متجانسة ضمن الوقت المتاح (حوالي ٥٠-٦٠ دقيقة).

(٣) امسح سطح الخرسانة مرة أخرى قبل لصق ألياف الكربون. بعد التأكد من عدم وجود غبار على السطح، ضع راتنج الإيبوكسي بالتساوي على المكان المراد لصقه. عند تلميع الراتنج، يجب تحقيق متطلبات "الثبات والدقة والتجانس"، أي: ثبات، قوة تلميع معتدلة، لا تتدفق ولا تتساقط قدر الإمكان؛ دقة، دقة في موقع اللصق، بدون خط تحكم؛ سمك موحد ضمن نطاق التلميع.

(٤) لصق قماش ألياف الكربون، يجب أن يكون "الثبات والدقة والتجانس" لتحقيق قوة معتدلة، بحيث لا يتجعد قماش ألياف الكربون، ولا ينثني، ويمتد بسلاسة. عند لف قماش ألياف الكربون، يجب لفه عدة مرات من طرف إلى آخر باستخدام أسطوانة خاصة لإخراج الفقاعات. لا يُنصح باللف والفرك المتكرر على جزء واحد. أثناء اللف، يجب أن يتغلغل الراتنج المشبع في قماش ألياف الكربون بشكل كافٍ لتحقيق التشبع. عند الحاجة إلى تلميع ألواح ألياف الكربون، يجب أن يكون طول التلميع أكبر من 100 مم، مع ضمان جودة تسرب الراتنج في الجزء المُلَوَّن.

(5) عند لصقها على سطح نسيج ألياف الكربون، تُلصق الطبقة التالية. إذا تجاوزت المدة 40 دقيقة، يُفضَّل الانتظار 12 ساعة، ثم تُنظَّف المادة الرابطة بالفرشاة للصق الطبقة التالية.

4.5 يجب الحفاظ على قماش ألياف الكربون بعد المعالجة، مع ضمان عدم تداخله أو تصادمه مع فترة المعالجة (خاصةً فترة المعالجة الأولية)، حيث تبلغ مدة المعالجة حوالي أسبوع واحد.

4.6 معايير الفحص والقبول لجودة التصنيع هي كما يلي:

(1) مقارنةً بمتطلبات التصميم، يجب أن يكون الانحراف المسموح به لخط المنتصف أقل من 10 مم.

(2) يجب أن تكون كمية معجون ألياف الكربون كبيرة.

(3) جودة الالتصاق: أ. عندما تكون مساحة الأسطوانة الفارغة المفردة أقل من 1000 مم 2، يتم إصلاحها عن طريق ملء الغراء؛ عندما تكون مساحة الأسطوانة الفارغة المفردة أكثر من 1000 مم 2، يتم إصلاحها عن طريق القطع؛ ب.

يجب أن تكون نسبة مجموع مساحة الأسطوانة الفارغة إلى إجمالي مساحة الالتصاق أقل من 5%.

(4) عندما لا تفي جودة الترابط بالمتطلبات وتحتاج إلى قطع وإصلاح، يجب قطع قماش ألياف الكربون لجزء الأسطوانة الفارغة على طول حافة الأسطوانة الفارغة، ويجب استخدام نفس مادة ألياف الكربون، بحيث يمتد كل جانب 100 مم إلى الحافة الخارجية، لدعم الوضع الأصلي بنفس المادة اللاصقة.

5 نقاط مهمة في التركيب

(1) بخلاف عامل التصلب للراتنج اللاصق المشرب، يجب التمييز بدقة بين عامل التصلب للطبقة التمهيدية والمعجون وعامل التصلب للراتنج اللاصق المشرب.

(2) إذا كان عامل المعالجة يحتوي على بيروكسيدات عضوية، فيجب تجنب منتجات الحديد والنحاس، ويجب استخدام حاويات مصنوعة من الزجاج والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ.

(3) يجب استخدام مقياس لقياس الراتنج وعامل المعالجة ومسرع المعالجة، وتكون دقة المقياس +1 غرام. تسلسل الخلط هو: أولاً، قياس الراتنج، ثم إضافة مُسرِّع المعالجة مع التحريك لمدة 1-3 دقائق، ثم إضافة عامل المعالجة مع التحريك لمدة 1-3 دقائق. يُمنع خلط عامل المعالجة ومُسرِّع المعالجة في وقت واحد.

(4) يجب استهلاك كمية خليط الراتنج خلال الوقت المسموح به، خاصةً في راتنجات التشريب واللصق. يجب تحديد كمية الخلط بعد مراعاة وقت البناء. بعد خلط العامل الرئيسي وعامل المعالجة، يجب الالتزام بالوقت المسموح به بدقة، وفي حال تخثر الراتنج، يجب إيقاف الاستخدام فورًا. بمجرد تجاوز وقت تصلب الراتنج، سيتصلب بسرعة ولا يمكن استخدامه بعد ذلك. لضمان جودة البناء، يجب التحكم في وقت خدمة الراتنج ليكون أقصر بحوالي 10 دقائق من وقت التصلب.

(5) تحقق بعناية من نعومة سطح الترابط قبل لصق ألياف الكربون، وإلا، يجب إجراء عملية طحن للحفاظ على نعومة الخرسانة في حدود 1 مم. لأن ألياف الكربون المقواة بألياف الكربون لا تُنتج تأثير تسليح جيد إلا عند ملامستها لسطح الخرسانة المسلحة، فإن النتوءات الحادة أو الزوايا المموجة على سطح الخرسانة قد تُسبب تلفًا لألياف الكربون المقواة بألياف الكربون وتُقلل من متانتها.

(6) يجب لف قماش ألياف الكربون على شكل لفات صغيرة بعد القطع لمنع التجاعيد. عند تخزين قماش الألياف، تجنب أشعة الشمس المباشرة والمطر والغبار والعوامل الجوية الأخرى. يجب عدم بثق صفائح ألياف الكربون أثناء النقل والتخزين لتجنب تلفها. يجب تخزين مادة التدعيم في مكان بارد ومحكم الإغلاق.

(7) نظرًا لأن ألياف الكربون مادة موصلة للكهرباء، يجب إبعاد قماش ألياف الكربون عن المعدات الكهربائية ومصادر الطاقة أثناء البناء، أو اتخاذ التدابير الوقائية اللازمة.

(8) يجب تحضير المواد الرابطة في مكان مغلق، مع تهوية جيدة لبيئة العمل وموقع البناء.

(9) يجب على عمال البناء ارتداء أقنعة وقفازات واقية وملابس عمل وفقًا للوائح.

(10) يجب ألا تُلوّث جميع أنواع المواد المتماسكة مصادر المياه العذبة. ويجب عدم تصريف النفايات في المجاري، ويجب معالجتها مركزيًا وفقًا لمتطلبات حماية البيئة.

6 ملخص

يتم إصلاح عارضة الإطار التالفة بتقنية تقوية ألياف الكربون، ويتم طلاء السطح وفقًا لمتطلبات التصميم الاعتيادية. حتى الآن، لا توجد أي ظاهرة غير طبيعية في الاستخدام الاعتيادي.

تتميز تقنية تقوية ألياف الكربون بسهولة التشغيل، وسرعة البناء، واستخدام أدوات كهربائية صغيرة فقط في البناء، وسرعة البناء، وقصر مدة البناء، وعدم زيادة حجم ووزن الهيكل، وعدم تغيير شكله بعد التعزيز، وعدم تأثيره على زخرفة سطحه. بالمقارنة مع طريقة التعزيز التقليدية، تتميز هذه التقنية بمزايا واضحة. مع تعميق البحث العلمي، وتراكم الخبرة العملية الهندسية، ومواصلة استكشاف وتطوير مجالات تطبيقية جديدة، ستصبح هذه التقنية أكثر نضجًا وإتقانًا، وسيُظهر تطبيقها آفاقًا أوسع.