مقدمة وتطبيق قماش ألياف الكربون أحادي اللحمة

يُستخدم قماش ألياف الكربون ذو اللحمة المفردة بشكل أساسي في المجالات التالية:

1. تقوية هيكل المبنى

• هيكل خرساني

يمكن استخدامه لتقوية الانحناء والقص في الكمرات والبلاطات والأعمدة وغيرها من العناصر الخرسانية. على سبيل المثال، في تجديد بعض المباني القديمة، عندما تكون قدرة تحمل الكمرة غير كافية، يُستخدم خيط واحد.قماش ألياف الكربونيتم لصقها في منطقة الشد من العارضة، مما يمكن أن يحسن بشكل فعال قدرة الانحناء للعارضة ويزيد من أدائها في تحمل الأحمال.

• هياكل البناء

بالنسبة للهياكل المبنية من الطوب، يمكن استخدام قماش ألياف الكربون لتقويتها ضد الزلازل. فبلصق هذا القماش على سطح الجدار، يمكن الحد من انتشار الشقوق، وتحسين مقاومة القص وقدرة الجدار على التشوه، وتعزيز الأداء الزلزالي للهيكل بأكمله.

2. هندسة إعادة تأهيل الجسور

• تقوية عوارض الجسور

قد تتعرض عوارض الجسور التي تتعرض لأحمال المركبات لفترات طويلة لأضرار ناتجة عن الإجهاد أو تشققات. يمكن لصق قماش ألياف الكربون أحادي النسيج على الجزء السفلي والجانبي من العوارض لتقويتها، واستعادة قدرتها على التحمل، وإطالة عمر الجسر.

• تدعيم دعامة الجسر

قد تتعرض دعامات الجسور للتلف نتيجة تعرضها لقوى خارجية كالزلازل وجرف المياه. ويمكن استخدام قماش ألياف الكربون لتغليف دعامات الجسور لتحسين مقاومتها للضغط والقص، وتعزيز استقرارها ومتانتها.

3. مقاومة التآكل في المنشآت الهندسية المدنية

تتعرض المنشآت الهندسية المدنية في بعض البيئات القاسية، كالمناطق الساحلية أو البيئات الكيميائية، للتآكل بفعل المواد المسببة للتآكل. يتميز قماش ألياف الكربون أحادي النسيج بمقاومة جيدة للتآكل، ويمكن لصقه على سطح المنشأة كطبقة واقية، عازلاً المواد المسببة للتآكل عن مواد البناء، لحماية حديد التسليح الداخلي من التآكل، وبالتالي تحسين متانة المنشأة.

4. تدعيم وإصلاح الهياكل الخشبية

بالنسبة لبعض الهياكل الخشبية في المباني القديمة أو تلك المتضررة بسبب الاستخدام طويل الأمد، يتم استخدام خيط واحدقماش ألياف الكربونيمكن استخدامه للتقوية والترميم. فهو يعزز قوة وصلابة المكونات الخشبية، ويمنع اتساع الشقوق الخشبية، ويحسن الاستقرار العام للهيكل الخشبي، وفي الوقت نفسه يحاول الحفاظ على المظهر الأصلي للهيكل الخشبي، بما يتماشى مع متطلبات حماية المباني القديمة.

يتميز قماش ألياف الكربون ذو اللحمة المفردة بالمزايا التالية:

1. قوة عالية

تتمتع ألياف الكربون نفسها بقوة عالية للغاية، ويمكن لنسيج ألياف الكربون أحادي اللحمة في اتجاه الألياف أن يستغل خصائص القوة العالية هذه بشكل كامل، كما أن قوة الشد الخاصة بها أعلى بكثير من قوة الفولاذ العادي، ويمكنها تحسين قدرة تحمل الأحمال للهيكل الذي يتم تقويته بشكل كبير.

2. معامل مرونة عالٍ

إن معامل المرونة العالي يعني أنه يمكنه مقاومة التشوه بشكل أفضل عند تعرضه للقوة، وعندما يعمل مع الخرسانة والمواد الهيكلية الأخرى، فإنه يمكنه بشكل فعال تقييد تشوه الهيكل وتحسين صلابته واستقراره.

3. خفيف الوزن

يتميز بخفة وزنه، حيث يبلغ وزنه عادةً حوالي عدة مئات من الجرامات لكل متر مربع، ولا يزيد بشكل أساسي من الوزن الذاتي للهيكل بعد لصقه على السطح، وهو أمر مفيد للغاية للهياكل ذات المتطلبات الصارمة فيما يتعلق بالوزن الذاتي، مثل الجسور والمباني ذات الامتدادات الكبيرة.

4. مقاومة التآكل

يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، ويمكنه مقاومة تآكل الأحماض والقلويات والأملاح والمواد الكيميائية الأخرى، وهو مناسب لمجموعة متنوعة من البيئات القاسية، مثل المناطق الساحلية وورش العمل الكيميائية وما إلى ذلك، ويمكنه حماية الهيكل المقوى بشكل فعال من أضرار التآكل، وإطالة عمر خدمة الهيكل.

5. سهولة البناء

تتميز عملية البناء بالبساطة النسبية، ولا تتطلب معدات ميكانيكية ضخمة، ويمكن لصقها مباشرة على سطح الهيكل، كما أنها سريعة التنفيذ، مما يساهم في تقصير مدة المشروع بشكل فعال. وفي الوقت نفسه، فإن عملية البناء لا تُحدث أي اضطراب يُذكر في الهيكل الأصلي، مما يقلل من تأثيرها على الاستخدام الطبيعي للمبنى.

6. مرونة جيدة

يتمتع قماش ألياف الكربون ذو اللحمة الواحدة بدرجة معينة من المرونة، ويمكنه التكيف مع الأشكال والانحناءات المختلفة للسطح الهيكلي، ويمكن لصقه على العوارض المنحنية والأعمدة والمكونات الأخرى، ويمكن استخدامه حتى لبعض التعزيزات الهيكلية غير المنتظمة الشكل، ويتمتع بقدرة عالية على التكيف.

7. متانة جيدة

في ظل ظروف الاستخدام العادية، يتمتع قماش ألياف الكربون بأداء مستقر، وليس من السهل أن يشيخ، ويمكنه الحفاظ على خصائصه الميكانيكية وتأثير التعزيز لفترة طويلة، ويتمتع بمتانة جيدة.

8. حماية جيدة للبيئة

يُقلل استخدام قماش ألياف الكربون في عملية الإنتاج والاستخدام من التلوث البيئي، بما يتماشى مع متطلبات مشاريع البناء الحديثة فيما يتعلق بحماية البيئة. وعند تفكيك المبنى،قماش ألياف الكربونيسهل التعامل معها نسبياً، ولن تنتج كمية كبيرة من النفايات التي يصعب التعامل معها مثل بعض مواد التسليح التقليدية.