ألياف الكربون ثنائية الإتجاة

الوصف

يمكن تعريف البوليمرات المسلحة بألياف الكربون (CFRP) و تُعــرف أليــاف الكربــون باســم أليــاف الجرافيــت أيضاً . تدعيمها وتقويتها بالألياف وتنتج فئة من المواد التي تندرج تحت فئة يشار إليها باسم المواد المركبة. بوجه عام، يتم تصنيع المواد المركبة عن طريق تشتيت جزيئات مادة أو أكثر في مادة أخرى ، والتي تشكل شبكة إتصال مستمرة حولها.

هذه المواد لديها نسبة عالية من القوة مقابل الكثافة ، ومقاومة التآكل كبيرة والخصائص الكهربائية والمغناطيسية والحرارية المناسبة. ومع ذلك ، فهي تتأثر خصائصها الميكانيكية بمعدل التحميل ودرجة الحرارة والظروف البيئية.

تتمثل الوظيفة الأساسية لتقوية الألياف في الحمل على طول الألياف وتوفير القوة والصلابة . إنه يحل محل المواد المعدنية في العديد من التطبيقات الهيكلية حيث تكون سعة حمل الحمولة مهمة.

إن استخدام CFRP في التطبيقات الهندسية يمكّن المهندسين من الحصول على إنجازات كبيرة في الخواص والتشغيلية والأمان والاقتصادية في البناء بسبب خصائصه الميكانيكية.

ممیزات ألياف الكربون ثنائیة الإتجاة

• لديها قـوة شـد عاليـة جـداً، فهـي قويـة جـداً بالنسـبة لحجمها
• تتمتع هذه الألياف بسهولة التركيب والنظافة أثناء التثبيت
• تمنع تسرب المیاه من الخرسانة
• تحافظ ألياف الكربون ثنائية الاتجاه على رطوبة الخرسانة حتى تجف تماماً
• ظروف تركيب هذه الألياف بسيطة
• مقاومــة لهجهــادات
• قوة البوليمرات المدعم بألياف الكربون الاتجاه غير المتجانسة عالية جداً.هذا المعيار يشير إلى قوة الألياف في جميع الاتجاهات، حيث تكون هذه الألياف ثنائية الاتجاه قوية بمعدل يصل إلى 10 أضعاف أقوى من الفولاذ.
• مقاومة للتآكل
• البوليمرات المقوی بألياف الكربون ثنائي الاتجاه مقاوم تمامًا من المواد الكيميائية مثل المواد الحمضية.نتيجة لذلك، الشروط الخاصة بالتغيير والصيانة منها بسيطة
• يمكنها أن تكون قابلة للاستخدام كتغطية مقاومة في الانتهاء النهائي للعمل، ولديها قدرة على استيعاب الألوان

الفوائد المذكورة تمثل عرضًا عن خصائص أنواع الألياف والأقمشة الكربونية. تمثل كل من هذه الفوائد نقطة تحول رئيسية في مسار البناء والهندسة المدنية.بالطبع، يجب أن تكون على علم بهذه الفوائد عند اختيار الأقمشة الكربونية، وعند الحاجة يجب الحصول على النماذج التي تتمتع بمميزات بارزة أكبر.

استخدامات ألياف الكربون ثنائیة الإتجاة

البوليمرات المقوی بألياف الكربون ثنائي الاتجاه هو نسيج كربوني خفيف الوزن وذو قوة فيزيائية عالية جدًا.الخصائص التي تجعلها جاهزة للعمل في العديد من الظروف التطبيقية وتنفيذ العمليات المختلفة في الهندسة المدنية.من جهة أخرى، تتمتع ألياف الكربون بمعامل انتشار حراري منخفض، وهذه الخاصية تعتبر واحدة من المزايا التطبيقية والمعروفة لها.إذا تم تركيب الألياف الكربون ثنائية الاتجاه بنسبة مناسبة مع الراتنج، يتم إنشاء مواد مركبة متكاملة تتميز ببنية تشبه القماش وتكون مناسبة لتغطية الأجزاء المصبوبة.هذا النسيج المركب الكربوني خفيف الوزن، وقوي وذو قابلية تشكيل ممتازة، ما يجعله مثاليًا تمامًا لتصميم أنواع مختلفة من القوالب.مرونة هذه الألياف هي واحدة من أهم النقاط عند شراء الألياف الكربونية ثنائية الاتجاه.النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه هو في الأساس هيكل منسوج من ألياف الكربون. لذلك يُعرف كمنتج من عالم التطبيقات العملية لألياف الكربون. ألياف الكربون هي مادة خفيفة الوزن وقوية للغاية.في الوقت الحالي، تُستخدم في تطبيقات متنوعة بقدرات مختلفة.يمكنك تقريبًا تصور وجود هذا المركب الحديث في أي هيكل ولأي تطبيق.ألياف الكربون هي واحدة من أفضل المواد الاصطناعية التي تتمتع بقدرة متعددة الاستخدامات.بالتأكيد، القوة الفيزيائية العالية جدًا لألياف الكربون قد أثرت بشكل كبير في استخدامها الواسع والتطبيقات المتعددة.النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه (™BCW) المصنوع من ألياف الكربون CFRP هو مادة عملية أحدثت تحولًا كبيرًا في مجال تصميم وبناء العديد من الهياكل الصناعية والمدنية.على سبيل المثال، استخدام ألياف الكربون في صناعة السيارات الرياضية مناسب لتصميم هياكل خفيفة الوزن وقوية. حاليًا، تُستخدم مركبات ألياف الكربون في تصميم السيارات الفاخرة والحديثة.ألياف الكربون، ومعها أنواع الأقمشة المصنوعة من ألياف الكربون مثل ألياف الكربون T300، تعتبر هياكل مثالية لمهندسين مبتكرين.

تدعيم المنشات الخرسانية باستخدام بألياف الكربون

• زیادة الأحمال
• التعزیز الزلزالي
• اعادة تأهیل المباني التالفة
•  تغییر النظام الإنشائي
• العيوب والأخطاء في التصميم والبناء

كيفية اختيار الألياف الكربونية ثنائية الاتجاه؟

هذه الألياف خفيفة الوزن وقوية، وتساهم في تعزيز قدرة الهياكل الحالية وبناء هياكل مستقبلية أقوى.هذا الاستخدام أدى إلى تصميم أنواع متنوعة من أقمشة الألياف الكربونية في السنوات الأخيرة، كل منها له قدرات خاصة.من المهم جدًا للاستخدام في مشروع خاص أن يتم اختيار الألياف الكربونية المناسبة. من الضروري أن تحصل على فهم فني كافٍ حول أنواع أقمشة الكربون ثنائية الاتجاه والاختلافات بينها. هذه المهارة أمر حاسم في كيفية اختيار الأقمشة الكربونية.في تحليل خصائص الأقمشة الكربونية، نتحدث عن ميزات مثل وزن النسيج، نوع النسيج، معيار K-Count الذي يحدد كثافة ألياف الكربون، وتنسيق النسيج في كيفية تثبيته على الأساسات.

شركة إفريز قد صممت مجموعة واسعة من أقمشة الكربون ثنائية الاتجاه للاستخدام في مختلف الأنشطة الهندسية، مع تنوع في القدرات الفنية.تنتج هذه الشركة منتجات من سلسلة تعزيزات ألياف الكربون بأوزان مختلفة تتراوح بين 160 إلى 600 جرام لكل متر مربع.من بين أقمشة الكربون الأكثر مبيعًا لهذه الشركة، يمكن الإشارة إلى الأقمشة الكربونية بوزن 200 جرام، والتي تتوفر في ثلاثة أنواع: الأقمشة الكربونية بوزن 200 جرام من النوع العادي، والأقمشة الكربونية بوزن 200 جرام ثنائية الاتجاه، والأقمشة الكربونية بوزن 200 جرام أحادية الاتجاه.يكون من الكافي أن تكون لديك يد قوية في الهندسة لتحليل شروط الهيكل الذي تواجهه لتتمكن بسهولة من اختيار نوع من أنواع أقمشة الألياف الكربونية من منتجات مجموعة إفريز، بشروط فيزيائية مناسبة وقدرات تطبيقية احترافية.

كيفية شراء أنواع أقمشة و الیاف البوليمرات المسلحة بالكربون

قماش الألياف الكربونية ثنائي الاتجاه يتمتع بقيمة عالية مقارنة بالألياف الأخرى المعروفة بمتانتها العالية، ويتم تخصيص سعر أعلى له في السوق. ومع ذلك، هذا المنهج يتغير حاليًا.بالتأكيد، فكرة استخدام ألياف الكربون قد أحدثت تحولاً جذرياً في بناء الهياكل المتينة الحديثة. ومع ذلك، كانت العملية بأكملها في مرحلة الدراسات الأولية مع تباطؤ في عمليات التجارة.لذلك، بسبب ندرة إنتاج وبيع ألياف الكربون، كانت هذه الألياف تُعرف بأسعارها المرتفعة. ومع ذلك، تغيرت الآن استراتيجية تجارة هذا المنتج. أصبحت ألياف الكربون مركبًا معروفًا خرج من مرحلة الدراسات وتجرب الأنماط التجارية المنتجة بشكل كبير على نطاق صناعي.في السنوات القليلة الماضية، كان يتعين دفع حوالي 15 دولارًا لشراء كل  بوند من ألياف الكربون.ومع ذلك، حاليًا، يُعرض كل بوند من هذه الألياف الرئيسية بسعر 7 دولارات فقط. تلعب عوامل عدة دورًا في مسار الإنتاج إلى التجارة لكل منتج.

مواصفات

• النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه ذو مقاومة شد عالية جدًا
• مقاوم ضد التآكل
• وزن خفيف وسماکه قلیله
• موصل للكهرباء
• معامل تمدد حراري منخفض جدًا
• متوافق مع مختلف أنواع الأدوات اللاصقة والراتنجات مثل اللاصق الإيبوكسي للألياف الزجاجية (FRP) وراتنج البوليستر وغيرها

الإستخدامات

• تصنيع أجزاء مركبة من CFRP
• تعزيز وتحسين مقاومة المباني ضد الزلازل
• إعادة بناء المباني
• زيادة قدرة تحمل الأحمال للعناصر الهيكلية في المباني
• تغيير استخدام الهيكل الإنشائي
• أخطاء التصميم وضعف الهيكلية
• تعزيز استقرار جدران المباني بااستخدام أعمدة FRP

الانتاجية:

• سماكات تتراوح بين 0.09 إلى 0.34 ملم وأعراض تبلغ 50 و 100 ملم

مواصفات الفیزیکية:

المواصفات الميكانيكية:

مقارنة خصائص ألياف الكربون ثنائية الاتجاه مع فولاذ البناء الشائع

دليل لأصحاب العمل

اهداف التعزیز

مفهوم تعزيز المنشآت عمومًا يشير إلى تعزيز قدرة الهياكل على تحمل مختلف أنواع القوى، خاصة الزلازل.

• المباني القائمة والمستخدمة
• المباني المتضررة في الزلزال
• وبما أن هدم المباني القائمة واستبدالها بمباني جديدة أمر مكلف للغاية ويستغرق وقتًا طويلاً، فإن أهمية تحديث المباني تتزايد يومًا بعد يوم

الأشياء التي تحتاج إلى تحديث في المبنى

وفيما يلي نذكر الحالات التي نجد في حالة حدوث أي منها ضرورة تقديم مخطط وتنفيذ التعديل التحديثي في ​​المبنى:

الأضرار في المباني القديمة

أحد الموارد الشائعة في المباني هو حدوث أعطال ومشاكل خلال فترة استخدام الساخنة.تعشیش الخرسانه،تشققات غیر عادیه و حدید التسلیح فی الاعمده و الکمرات و الاسقف يمكن اعتباره أحد أكثر الاضرار شيوعًا في المباني الخرسانية.ومن الطبيعي أن تكون تشخيص العديد من هذه المشكلات صعبة للغاية، وتتطلب استخدام أساليب مختلفة لاختبار الخرسانة، مثل الاستيلاء وفحص الحديد التسليح وغيرها.

أخطاء وأخطاء التنفيذ

ومن أهم الأمور التي يجب التأكد منها من قبل خبراء التعديل التحديثي هو حدوث الأخطاء التي تحدث أثناء مرحلة البناء.هذه الأخطاء يمكن أن تحدث في مختلف أنواع المباني بأشكال متنوعة جدًا يمكن أن تشمل هذه الأخطاء ضعف في عينات اختبار الخرسانة، عدم تطابق مقاومة التصميم للخرسانة مع المقاومة الفعلية، انحناء الأعمدة والأعمدة، تصدع الخرسانة، وغيرها.

تغيير استخدام المبنى

تغيير استخدام المباني أمر شائع اليوم ويعتبر واحدًا من الأمور التي يجب أن يتم فحصها بشكل كامل من قبل خبراء مؤهلين قبل القيام بها.تغيير استخدام المبنى يؤدي إلى ظهور قوى جديدة في أجزاء البناء التي لم تكن مصممة لها و قد يؤدي ظهور هذه القوى الجديدة إلى تشوهات وأضرار شديدة في أجزاء من الهيكل الداعم مثل الأعمدة والأسطح العرضية وغيرها.في هذه الحالات، من الضروري إجراء تقييم شامل للهيكل الحالي من قبل مهندس استشاري متخصص، وإجراء دراسة جدول لتغيير الاستخدام، من أجل تقديم مشروع بدقة عالية وتفاصيل كاملة في النهاية.تشخيص العيوب في الوقت المناسب واختيار الحلول الصحيحة سيؤدي إلى توفير كبير في تكاليف بناء المباني.بناءً على ما فهمته، يبدو أنك ترغب في التأكد من ضرورة الحصول على المشورة والمساعدة من الأشخاص ذوي الخبرة في مجال تقوية وإصلاح الهياكل، حيث أن اختيار طريقة غير مناسبة قد يؤدي إلى تفاقم الأوضاع بدلاً من تحسينها.مثلما هناك خيارات متعددة لحلول التقوية، هناك أيضًا خيارات متنوعة لأصحاب العمل لتنفيذ عمليات التقوية في المباني.اتصل بمستشارينا وخبرائنا للحصول على المشورة.

دليل للمشرفين والمصممين

بشكل عام، يتم تقوية الهياكل لزيادة قدرتها التحميلية، وتحسين العيوب الناجمة عن الصدأ والتآكل، وزيادة قابلية تشكيل الهيكل، وتلبية احتياجات تغيير استخدام الهيكل، وتصحيح أخطاء التصميم والتنفيذ.الألياف الكربونية ثنائية الاتجاه مقاومة للتآكل وتتمتع بمقاومة عالية للشد، ووزنها الخفيف الذي يعد أحد أهداف التقوية، يزيد من استخدامها بشكل متزايد في مشاريع التقوية والتحسين ضد الزلازل.لإجراء عمليات تقوية في المشاريع، من الضروري مراجعة حالة الهيكل الحالية مثل قدرة الحمولة الحالية للأجزاء، والنقائص والمشاكل التي حدثت، والملفات الحسابية للهيكل، والوثائق والرسومات الهندسية الحالية للهيكل بشكل كامل.

أنواع سلوك الألياف الكربونية ثنائية الاتجاه

سلوك الشد

في حالة تحميل الأليااتصل بمستشارينا وخبرائنا للحصول على المشورة الكربونية بالشد المباشر، لا تظهر أي السلوك العجيني قبل الانكسار.سلوك المواد تحت الشد يتم توصيفه عادة بواسطة علاقة الإجهاد  الانفعال الخطي المرن حتى الكسر الذي يحدث فجأة،يتم تحديده بشكل واضح.تعتمد مقاومة الشد وصلابة المواد على عوامل عدة. نظرًا لأن الألياف تلعب دورًا أساسيًا في تحمل الأحمال في المركبات FRP، فإن نوع الألياف واتجاهها وكميتها يلعبون الدور الأكبر في الخصائص الشدية.

السلوك الضغطي للأجزاء المقواة بألياف الكربون ثنائية الاتجاه

المركبات CFRP التي تعمل كطلاء خارجي يجب ألا تُستخدم كمقوي للضغط. في حالة الأعمدة، يزداد الضغط المقاوم وسعة الأعمدة غير المباشرة بفضل سلوك تقييد الألياف المقاومة للضغط.

التقييم والقبول

لتقييم نظام FRP، يجب فحص اتجاه الألياف، و وجود فصل الطبقات، والالتصاق بالسطح، وتوجيه طريقة وضع الطبقات، وغير ذلك، بالإضافة إلى مطابقة أو عدم مطابقة مع الرسومات التصميمية بواسطة جهاز الرقابة.لاستخدام الألياف الكربونية في المشاريع، يجب مراقبة هذه المواد استنادًا إلى البيانات التجريبية المتعلقة التي تُقدم من قبل الشركة الموردة.

ما هي قوة ألياف الكربون؟

يتم تحضير ألياف الكربون على شكل أسلاك بلورية بقطر يتراوح بين 0.0002 إلى 0.0004 إنش تقريبًا. هذا الحجم حوالي مئة مرة أرفع من شعر الإنسان.النانو أنابيب الكربونية لديها القدرة قوية جدًا.تمكن قابلية ربط الذرات الكربونية البلورية من الوجود بشكل منفرد في هيكل كربوني متكامل لا متناهي من التحمل.عندما نضع سلسلة من ألياف الكربون البلورية جنبًا إلى جنب مع الألياف الأخرى، يتم زيادة مقاومتها وقوتها الفيزيائية.تُصنع أقمشة الكربون ثنائية الاتجاه والمواد من نسج ألياف الكربون الرقيقةيمكن أن تكون أقمشة الألياف الكربونية تصل إلى خمس مرات أقوى من الفولاذ وفي الوقت نفسه تكون أضعاف أكثر صلابة من الفولاذ.

استخدام الراتنجات أو الألياف الكربونية في مشاريع الهندسة المدنية

استخدام الراتنج بالإضافة إلى الألياف الكربونية يعزز قدرة الألياف الكربونية على الأداء والمرونة في اتجاهين.الراتنج بشكل ما هو أساس قابل للتشكيل في إنشاء الهيكل النهائي لاستخدام النسيج الكربوني ثنائي الاتجاهات.من الناحية الفنية، من الأفضل استخدام راتنجات البوليستر و الإيبوكسي للمزج مع ألياف الكربون.لأن الألياف الكربونية لديها توافق تام مع هذه الراتنجات البوليمرية.

يجب أن تعلموا أن راتنج البوليستر يعاني من قيود تقنية معينة.العوامل السلبية التي تمنع وجود هذا البوليمر في تكوينات المركبات.أولاً، الراتنج البوليستر هو مركب بوليمري منخفض التكلفة.السعر المنخفض يعود أيضًا إلى قلة مرونة الراتنج البوليستر. الراتنج البوليستر عادة ما يكون جافًا نسبيًا ولا يمكنه توفير مرونة كافية للمزج مع ألياف الكربون.إذا استخدمت البوليستر في تكوين مع الألياف الكربونية، فهناك خطر من تكون التشققات العنكبوتية، وهي تشققات صغيرة تصعب تصليحها بشكل كبير. علاوة على ذلك، ستضطر إلى استخدام كمية كبيرة من الراتنج البوليستر، مما يزيد من تعقيد العملية.بالتأكيد، وجود كميات كبيرة من الراتنج يؤدي إلى زيادة وزن هيكل الألياف الكربونية، مما يتعارض طبيعيًا مع خفة الوزن المميزة للألياف الكربونية.حجم الراتنج البوليستر ينخفض بعد مرحلة التصلب، حيث ينكمش هذا البوليمر بشكل يؤدي إلى تغيير في هيكل التكوين المركب.من الجهة الأخرى، الراتنج البوليستر حساس للإشعاع المباشر من أشعة الشمس، خاصة الأشعة فوق البنفسجية، ويتغير لونه مع مرور الوقت بسبب التعرض الطويل للشمس والتآكل.

استخدام الراتنج الإيبوكسي هو خيار أفضل بالمقارنة مع البوليستر. الإيبوكسي لديه مرونة جيدة وتواجده مع الألياف الكربونية يزيد من مقاومتها ضد الصدمات.تواجد الإيبوكسي يمنع حدوث تشققات في هيكل الألياف الكربونية.ومع ذلك، ليس استخدام الإيبوكسي مثاليًا وخاليًا من العيوب تمامًا. على الرغم من أن وجود راتنج الإيبوكسي لا يؤدي إلى تكوين تشققات عميقة على شكل عنكبوت، إلا أنه من الممكن توقع تشققًا عميقًا بسبب قدرته الضعيفة على التحمل الانحناء.على الرغم من أن وجود راتنج الإيبوكسي لا يؤدي أبدًا إلى تكوين تشققات عميقة على شكل عنكبوت، إلا أنه بسبب ضعفه في التحمل الانحنائي، يجب توقع حدوث تشقق عميق.

مع ذلك، فإن راتنج الإيبوكسي عبارة عن طبقة شفافة تمامًا تقاوم التعرض للأشعة فوق البنفسجية.كما أن لديه خاصية عدم الانكماش، وبالتالي بعد الجفاف لا يتسبب في تغيير شكل الهيكل النهائي. مميزات العمل مع الإيبوكسي تفوق بكثير تلك الخاصة براتنج البوليستر.بهذه الطريقة، يعد الإيبوكسي خيارًا أفضل لمرافقة الألياف الكربونية، خاصة النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه.

وجود راتنج الإيبوكسي بجانب نسيج الألياف الكربونية يوفر أساسًا لتكوين مركب عالي الجودة. مركب يكون خفيف الوزن وفي الوقت نفسه قوي للغاية وقابل للتشكيل بشكل ممتاز.

طريقة التصنيع والتعرف على نمط تصميم أنواع نسيج الكربون ثنائي الاتجاه:

كيف يتم تحضير ألياف الكربون؟طريقة النسج البسيط أو المتعرج هي من الأنماط الشائعة. النسج البسيط هو نمط نسج بدون تصميم يوفر سطحًا بسيطًا جدًا للنسج النهائي.يُشار إلى هذا النمط بنسج 1*1 لنسيج الألياف الكربونية، ويشبه سطح النسيج بشكل عام مربعات الشطرنج.يتم استخدام نمط فوق وتحت في ترتيب خيوط الكربون لنسج  الألياف الكربونية.هذه الفكرة تؤدي إلى إنشاء نسيج متجانس تمامًا، مستقر وبالطبع مقاوم. يشير التوازن في هذه الخاصية إلى قدرة القماش على الحفاظ على هيكله ضد التأثيرات الجانبية الخارجية.في هذه الخاصية، من الضروري أن يحتفظ نسيج القماش بنسيجه في ظروف تطبيق الجهد الجانبي، ويجب أن لا يحدث تغيير في اتجاه نسيج الزاوية بأي شكل من الأشكال.القماش الكربوني بنمط نسيج بسيط: على الرغم من أنه لديه هيكل قوي للغاية، إلا أنه غير مناسب للاستخدام في تطبيقات معقدة بشكل عام.لأن هذه الأقمشة تفتقر إلى مرونة سطحية جيدة بسبب تصميمها البسيط. قماش  يعد مناسبًا لتنفيذ العمليات الوسيطة. فهي تتميز بشروط صيانة بسيطة وفي الوقت نفسه يمكن استخدامها على سطح مستوٍ تمامًا دون تشوه.هذه الأقمشة تتمتع بالتصاق جيد على الأسطح مع الحد الأدنى من عدم الانتظام. لذا، استخدام الأقمشة الكربونية ذات النسيج البسيط بشكل كامل مثالي لتغطية الأنابيب والألواح المسطحة والمنحنيات ثنائية الأبعاد. هذه القدرة الرئيسية، جنبًا إلى جنب مع الحاجة المتزايدة في المشاريع الضخمة لمثل هذه الاستخدامات، جعلت من شراء الأقمشة الكربونية ذات الاتجاهين والنسيج البسيط أمرًا شائعًا.

ومع ذلك، الأقمشة الكربونية بنمط بسيط لا تعتبر مناسبة بشكل كبير لأنماط النسيج.في هذا النمط من النسيج، تتعرض خيوط الألياف الكربونية لتمدد متقطع كبير. لذا، الأقمشة ذات النسيج البسيطة عرضة للتجعد الصعب والخشن. وجود التجعيد الخشن على سطح القماش يزيد من احتمالات تشكل نقاط تحت الضغط.النقاط في القماش التي قد تتعرض للتشقق نتيجة للضغط على الهيكل. بالتأكيد، وجود التجعدات الخشنة على سطح الأقمشة الكربونية بتصميم بسيط يؤدي بالضرورة إلى ضعف هياكل البناء، مما يعتبر غير مبرر.

الأقمشة الكربونية بنمط تويل، والمعروف أيضًا باسم أنماط 2×2 أو 4×4، هي من بين أكثر أنماط النسيج شيوعًا لأقمشة الألياف الكربونية.النسيج التويل في العموم هو تقنية بارزة في صناعة الأقمشة، حيث يتم استخدام نمط النسيج المائل بدلاً من الخطوط المستقيمة العمودية أو الأفقية لإنشاء خيوط الحز والسدى في القماش.النسيج بنمط تويل يتمتع بقوة فيزيائية أعلى ومرونة أفضل بالمقارنة مع النماذج البسيطة التي تستخدم خيوط الحز والسدى العمودية والأفقية.

مكن لهذه الأقمشة بنمط التويل أن تتناسب بسهولة مع أشكال وحالات معقدة في تصميم الهياكل الهندسية حتى القوالب الخرسانية. في الوقت نفسه، فإنها تتمتع بظروف أكثر استقرارًا بالمقارنة مع أنماط الأقمشة ذات البنية البسيطة. ومع ذلك، من الضروري أن يكون هناك دقة عالية في عملية نسج الأقمشة الكربونية بنمط التويل، حيث أن الخطأ في عملية النسيج قد يؤدي إلى انحراف في نسيج القماش.قدرة الأقمشة بنمط تويل 4×4 على استيعاب الأشكال المعقدة أفضل من الأقمشة بنمط 2×2، لكن الاستقرارية للأقمشة بنمط 4×4 أقل.

استخدام القماش الكربوني ثنائي الاتجاه في الهندسة المدنية:

في تصميم الهياكل الهندسية المدنية، الهدف النهائي هو إنشاء هياكل أكثر مقاومة مع قدرات خاصة في تحمل الأحمال الشدية واللواطية.على أي حال، فإن الهياكل الحديثة هي هياكل كبيرة، ثقيلة، ومرتفعة مع تصاميم معمارية معقدة. بالتأكيد، لا يمكننا أن نحقق النجاح في تحقيق أهداف التصميم المعماري لعالم اليوم بالاعتماد على المواد التقليدية.النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه هو أحد المواد الأليافية الحديثة في علم الهندسة المدنية، والتي تُستخدم لتنفيذ هياكل هندسية خفيفة ولكنها شديدة المتانة.

يتم استخدام أقمشة ألياف الكربون التي تنتجها مجموعة آفريز بشكل شائع في إصلاح وتحسين الهياكل الخرسانية مثل الجسور والأعمدة والأعمدة العمودية.الاستخدام الرئيسي للأقمشة الكربونية ثنائية الاتجاه هو في تحسين الهياكل الموجودة. عندما لا نكون واثقين من قوة الأعمدة أو الأساسات الخرسانية ونرغب في تعزيز الهيكل النهائي للهيكل بشكل ما من خلال إنشاء غلاف إضافي، يمكننا استخدام الأقمشة الكربونية ثنائية الاتجاه.عند استخدام هذه الألياف في هياكل تحمل الأحمال مثل الأعمدة، يزيد كامل الهيكل من قدرته على تحمل الأحمال. هذه الخاصية ملائمة لتصميم أساسات الجسور أو الأعمدة الرئيسية في المباني ذات الطبقات العالية.

استخدام الأقمشة الكربونية ثنائية الاتجاه يعزز من سرعة بناء الهياكل الهندسية المدنية ويسهم بشكل فعال في تقليل التكاليف لتطبيق مزيد من المواد في تعزيز الهيكل بشكل عام.عند استخدام هذه الألياف في هياكل تحمل الأحمال مثل الأعمدة، يزيد كل الهيكل من قدرته على تحمل الأحمال. هذه الخاصية مناسبة لتصميم أساسات الجسور أو الأعمدة الرئيسية في المباني ذات الطبقات العالية.

وجود نسيج ألياف الكربون يقوي مقاومة الخرسانة للتعب. يتم تشبع هذه الأقمشة بمادة الإيبوكسي ويتم تركيبها على الهياكل الخرسانية باستخدام تقنية الطبقات الرطبة. عندما ندمج نسيج ألياف الكربون مع الراتنج بنسبة مناسبة، نحصل على بنية بوليمر معززة لديها القدرة على أن تصبح نوعًا شديد المقاومة من الطلاء. يستخدم هذا النوع من طلاء البوليمر المقوى المعتمد على استخدام ألياف الكربون على نطاق واسع في تقوية الهياكل الخرسانية.

مراحل التنفیذ:

تعتمد تفاصيل تنفيذ النسيج الكربوني ثنائي الاتجاه على هندسة الهيكل ونعومة أسطح العمل وغيرها، ومن الضروري أن يستخدم المقاول مواد FRP طبقاً للمواصفات التي وصفها المهندس الاستشاري مثل نوع ألياف FRP ونوع الراتينج وعدد الطبقات وطريقة التنفيذ وغيرها. استخدام تنفيذ عمليات التقوية.

خطوات تنفيذ النسيج الكربوني في الاتجاهين:

يجب أن يتم تنفيذ أنظمة تقوية ألياف الكربون وفق الخطوات التالية وبعناية لتحقيق الجودة المطلوبة.

إصلاح الخرسانة وإعداد العمل:

من الضروري إزالة كافة العيوب في الخرسانة الرئيسية والخرسانة التي قد تسبب مشاكل في سلامة مركب الـ CFRP، قبل تنفيذ ألياف الكربون، وأيضاً في الحالات التي يكون فيها احتمالية تآكل وصدأ القضبان في الخرسانة، يجب أولاً إزالتها من آثار التآكل وتنظيف و إصلاح الأضرار.

خلط الراتنجات:

يجب أن يتم خلط الراتنجات وفقاً للإجراء الموصى به من قبل الشركة المصنعة وفقاً للمواصفات الفنية للمشروع. يجب خلط جميع مكونات الراتينج عند درجة الحرارة المناسبة وبكمية كافية حتى تصل المادة إلى حالة موحدة.

تركيب ألياف FRP:

بعد تجهيز سطح العمل، يأتي وقت تركيب جميع أنواع ألياف FRP، والتي لها طرق مختلفة، ويجب تحديد طريقة التثبيت من قبل الاستشاري. وفيما يلي نناقش أنواع طرق تركيب ألياف FRP:

أنواع طرق تركيب ألياف الكربون ثنائية الاتجاه:

نظام ترطيب نسيج الكربون ثنائي الاتجاه:

في طريقة التثبيت هذه، يتم تركيب نظام الألياف يدويًا على شكل راتينج خام أو جاف. يمكن تشريب الألياف بمواد راتنجية خصبة ومشبعة في عملية منفصلة ثم تثبيتها على السطح الخرساني.

نظام الألياف المشربة مسبقًا:

يتم تشريب الأنظمة المشربة مسبقًا بالراتنج أولاً في المصنع، ولكن لا يتم معالجة الراتنج. يتم ربط هذه الألياف بالأسطح مع أو بدون راتينج إضافي ومعالجتها في مكانها.

عدم مراعاة أي من الحالات المذكورة أعلاه وغيرها التي ذكرها الاستشاري والشركة المصنعة سوف يؤدي إلى ضعف حمل النظام وفي بعض الحالات سوف تمنع الألياف من الانفصال عن السطح:

• يجب قدر الإمكان تجنب وجود ألياف الكربون على السطح الداخلي للزوايا
• يجب تنفيذ التداخل في مناطق التصحيح

دليل الجودة(QC):

بعد تطبيق نظام نسيج الكربون ثنائي الاتجاه، من الضروري تنفيذ برامج ضمان ومراقبة الجودة من قبل وحدة مراقبة الجودة (QC). يجب أن تتم مراقبة الجودة من خلال سلسلة من عمليات التفتيش والاختبارات المطلوبة.يجب أن يكون مفتشو مراقبة الجودة على دراية كاملة بنظام FRP وكيفية تنفيذه وتركيبه، وأثناء تركيب نظام النسيج الكربوني CFRP ثنائي الاتجاه، يجب عليهم إجراء عمليات التفتيش بشكل يومي، ويجب أن تتضمن عمليات التفتيش هذه ما يلي:

• درجة الحرارة المحيطة والرطوبة النسبية والظروف الجوية
• مدى جفاف الأسطح
• طرق تحضير الأسطح
• مراقبة عملية إعداد الراتنجات
• موقع وحجم أي انفصال للطبقة أو وجود فقاعات الهواء

أيضًا، يجب على وحدة مراقبة الجودة فحص وتقييم مركب CFRP المُنفذ بشكل دوري.

أنواع طرق تقييم نظام FRP:

التفتيش العام:

وبالفحص البصري يتم فحص أي تغيرات في اللون وفصل ألياف الكربون والشقوق وغيرها، ويشير وجود كل من هذه العوامل إلى وجود ضعف في النظام وسوء التنفيذ. إن طبيعة المواد المركبة FRP تجعل من الضروري إصلاحها قدر الإمكان، أو نادرًا جدًا، لذلك من الضروري مراقبة وفحص الأسطح المغطاة بمواد FRP بشكل عام.

من الأعطال الشائعة في أنظمة FRP هو فصل المواد المركبة عن الخرسانة، وهو فشل خطير جداً، وإذا حدث فإن نظام FRP يكون غير فعال عملياً. ولذلك، ينبغي تقييم فصل المواد المركبة عن الخرسانة. أفضل طريقة للكشف عن هذه الحالة هي إجراء اختبار السحب، والذي يجب على فترات منتظمة حسب الأنظمة، وفي حالة فصل الألياف عن السطح الخرساني، فمن الضروري أن يكون الهيكل قيد التحقيق يتم إعادة تحليلها من قبل الإستشاري لتحديد نوع العملية التصحيحية لها. إذا تم تحديد أضرار طفيفة للمواد المركبة، فيمكن إصلاحها بطرق مثل حقن الراتنج، مع الحرص على عدم إتلاف المواد أكثر. إذا حدثت أضرار عامة وأكثر أهمية مثل التقشير أو انفصال الطبقات على نطاق واسع، فقد يكون من الضروري إزالة المواد اللاصقة والمركبة من الموقع. تتم إزالة المواد المعيبة من سطح الخرسانة في مساحة كبيرة بما فيه الكفاية ويتم تغطية الجزء الذي تمت إزالته مرة أخرى بمادة جديدة.

المراقبة والتفتيش على المدى الطويل:

وفقا لنظام المراقبة والتفتيش فإنه من الضروري مراقبة وفحص نظام تقوية ألياف الكربون مثل جميع الأعضاء الهيكلية. وعادة ما يتم تنفيذ مثل هذه التدابير للجسور مرة واحدة في السنة بشكل عام وكل ست سنوات بالتفصيل، ولكن نادراً ما يتم إجراء عمليات تفتيش منتظمة في المباني. من الضروري أن يكون مهندسو مراقبة جودة المباني مبررين في المراقبة والتفتيش المنتظم للأعضاء المعززة، ويجب مراقبة وتفتيش المباني التي تم تحديثها باستخدام مركبات CFRP بشكل منتظم بحثًا عن الأعضاء المعززة.