الیاف کربن ماده‌ای است که بیشتر از اتم‌های کربن تشکیل شده است که در کریستال‌های بلند و نازک مرتب شده‌اند. به دلیل چیدمان کریستالی، این ماده نسبت به نازک بودن آن فوق العاده قوی است. این الیاف را می توان به روش های مختلفی استفاده کرد. هزاران الیاف کربن را می‌توان برای ایجاد طناب به یکدیگر تاب داد. هنگامی که با اپوکسی ترکیب می‌شود، بسته به اینکه برای چه چیزی مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌توان آن را تقریباً به هر شکلی درآورد.

فیبر کربن به طور گسترده به عنوان نوآوری بزرگ بعدی در تولید در نظر گرفته می‌شود، که به ما امکان می‌دهد مواد و ساختارهای جدیدی ایجاد کنیم که قبلاً با مصالح ساختمانی سنتی غیرممکن تلقی می‌شد. در حالی که اولین الیاف کربن توسط توماس ادیسون و جوزف سوان به عنوان رشته در لامپ‌های رشته‌ای آنها تولید شد، اما امروزه متخصصان در حال یادگیری روش‌های بسیاری هستند که در آنها می‌توان از این نوع الیاف استفاده کرد. این رشته‌های اولیه تقریباً به اندازه امروزی قوی نبودند و فیبر کربن حتی تا دهه 1950 به عنوان یک مصالح ساختمانی در نظر گرفته نمی‌شد.

الیاف کربن نقش مهمی در مقام سازی سازه‌ها دارد و به خاطر ویژگی‌های خاص دارای کاربردهای مختلفی است که می‌توان به ساخت کامپوزیت‌ها، هواپیماهای مسافربری، قطعات صنعتی، صنایع پزشکی، ورزشی، صنایع تفریحی و غیره اشاره کرد. این الیاف به خاطر وزن کم و مقاومت بالا، در زمینه بهینه سازی سازه‌ها بسیار کاربرد دارد.  ویژگی‌های منحصربه فرد این الیاف شامل مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت مکانیکی، مقاومت کششی، دوام بالا در برابر مواد شیمایی و نفوذ ناپذیری در برابر اشعه X است. در این مقاله می‌خواهیم به نقش الیاف کربن در مقاوم سازی سازه‌های بتنی، ستون‌ها، دال‌ها و دیوارهای بتنی بپردازیم.

الیاف کربن چیست

این الیاف از نود درصد کربن تشکیل شده و از پیرولیز کنترل شده الیافی ویژه تولید می‌شود، ظاهری مشکی رنگ دارد و از ویژگی‌های آن می‌توان به غیر حلال بودن در آب، بدون بو و مقاومت بالا در برابر مواد اسیدی، بازها و مواد آلی اشاره کرد. هم چنین کاربردهای این نوع الیاف عبارتند از مقاوم سازی، تعمیر و تقویت ساختمان‌ها، استفاده در صنعت خودرو سازی، بخش انرژی، صنعت هواپیماسازی، صنعت حمل و نقل  و صنعت الکترونیک. در واقع سبکی و استحکام همزمان فیبر کربن آن را به یک ماده فوق العاده همه‌کاره تبدیل کرده است. از آنجایی که فیبر کربن در صنعت تولید نسبتاً جدید است، واقعاً هیچ ماده دیگری در بازار وجود ندارد که بتوان آن را مقایسه کرد.

نسبت استحکام به وزن آن بارزترین مزیت فیبر کربن است. در مقایسه با سایر مواد، فیبر کربن در این عرصه به تنهایی ایستاده است. همچنین در برابر دماهای شدید چه سرد و چه گرم مقاومت می‌کند و خواص حرارتی و الکتریکی انعطاف‌پذیری دارد. در این مقاله قصد داریم به مهمترین نقش الیاف کربن در تقویت سازه‌ها، ستونها، دالها و دیوارهای بتونی اشاره کنیم.

• در تقویت سازه های بتنی

یکی از کاربردهای الیاف کربنی، مقاوم سازی سازه‌های بتنی است. سازه‌های بتنی به دلایل مختلف از جمله تعمیر، بازسازی، اضافه کردن طبقه اضافه و غیره به مقاوم سازی نیاز دارند. این الیاف به همراه  رزین اپوکسی یک‌ لایه سخت را تشکیل می‌دهد که منجر به افزایش قدرت بارگذاری تیرها، دال‌ها، ستونها و دیوارها می‌گردد. در ادامه به نحوه عملکرد این نوع الیاف در زمینه مقاوم‌ سازی سازه‌های بتونی می‌پردازیم.

• در ستون های بتنی

اگر ستون های بتنی به درستی پایدار(مقاوم سازی) نشوند، به دلیل افزایش بار خیلی راحت ترک می‌خورند. الیاف کربن با  پایداری ستون‌های بتنی، موجب افزایش جذب انرژی و انعطاف‌پذیری آن می‌شود. توجه به این مسأله در زمان زلزله، بسیار اهمیت دارد و از بروز حوادث جبران ناپذیر جلوگیری می‌کند. دور پیچ کردن ستو ‌های بتنی توسط الیاف کربن به همراه رزین اپوکسی نانو، منجر به افزایش چند برابری  پایداری و ظرفیت تغییر شکل ستون های بتنی می‌شود. هم چنین دور پیچ کردن ستون های بتنی موجب افزایش ظرفیت فشاری بتن، کاهش طول وصله‌ها و مقاوم سازی برشی در آنها می‌گردد. به منظور مقاوم سازی برشی، لایه‌های الیاف به صورت عرضی روی بتن جسبانده می‌شود؛ زیرا بخشی را که برای افزایش مقاومت خمشی توسط الیاف کربن تقویت می‌کنیم؛ آن بخش باید بتواند تحمل نیروی برشی اضافه را به دلیل مقاومت سازی خمشی داشته باشد. به همین جهت امکان بالا بردن مقاومت ستون های بتونی و ظرفیت برشی بیش از حد مشخصی امکان‌پذیر نیست.

• در تقویت دال های بتنی

این الیاف به افزایش ظرفیت خمشی منفی و مثبت دال‌ها، کنترل ترک‌خوردگی و تغییر شکل سازه‌ها کمک می‌کند. به این صورت که اگر طراحی دال‌ها استاندارد نباشد؛ می‌توان آنها را با استفاده از الیاف کربن تقویت کرد. شرکت مقاوم سازی با داشتن کادری مجرب می‌تواند با تقویت دال‌های بتنی، به بالابردن استحکام ساختمان کمک نماید.

• در تقویت دیوارهای بتنی

با اینکه بسیاری از ساختمان‌ها دارای دیوارهای برشی هستند؛ ولی با این حال در زمان زلزله دچار آسیب‌های جدی می‌شوند. دلیل آن هم کمبود مقاوم‌ سازی خمشی یا برشی در دیوارهای بتنی است که آنها را بسیار آسیب‌پذیر کرده است. این نوع الیاف با تقویت دیوارهای بتنی نقش مهمی در پایداری ساختمان دارد. توجه داشته باشید که اتصالات سازه‌های قدیمی در زمان زلزله به دلیل مقاومت پایین، نمی‌توانند فشار زیادی را تحمل کنند و همین امر موجب آسیب‌های جدی به ساختمان می‌شود. به کارگیری این الیاف می‌تواند شکل‌پذیری اتصالات را تا حداقل هشتاد درصد افزایش دهد. شرکت مقاوم سازی با تقویت برشی، خمشی و افزایش شکل‌پذیری، استحکام ساختمان را بالا برده و از بروز آسیب‌های جدی در زمان زلزله جلوگیری می‌کند.

 ویژگی‌های الیاف کربن

• وزن کم
• مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی
• رسانای الکتریکی خوب
• نفوذ ناپذیری در برابر اشعه X
• ضریب ارتجاعی بالا
• مقاومت بالا در برابر حرارت

کاربردهای الیاف کربن در صنایع مختلف

• صنعت پزشکی

ساخت انواع اجزای مصنوعی بدن، ویلچر، دریچه قلب، ساخت استخوان مصنوعی بدن

• صنعت ساختمانی و معماری

پل‌های جمع شونده، سازه‌های باربر، دیوارهای جداکننده برای کمک به سازه‌های بتنی حمل بار، تعمیر ساختمان‌های در حال تخریب، استفاده در جدار داخلی تونل برای جلوگیری از ریزش تونل، تقویت کننده بتن، به کارگیری در رمپ‌ها برای جلوگیری از ریزش خاک

• صنعت هواپیما سازی

قطعات اصلی کابین مسافرین از جمله پانل‌های جداره صندلی و میزها، پوشش‌ها، لبه بال هواپیماهای جنگی، نوک هواپیما مافوق صوت، قطعات اصلی موتور هواپیما، نازل موشک‌های دوربرد، قطعات سازه‌ای ماهواره‌ای

• صنایع الکترونیک

قطعات کامپیوتر، بازوهای ربات‌های صنعتی، چرخ دنده‌ها، غلتک‌ها، چرخ دنده‌های پرسرعت، قاب رایانه‌های همراه، مواد عایق الکترونیکی، قاب تلفن همراه، آنتن‌ها و غیره بخش انرژی

• صنعت حمل و نقل

مخازن گاز خودروها، اجزای موتور، لنت ترمز، بدنه ماشین‌های مسابقه‌ای و کشتی، فنرهای لول و غیره

پره‌های توربین و پره‌های آسیاب‌های بادی، باتری‌های سوختی

امروزه تقویت، ترمیم و مقاوم سازی سازه‌ها مخصوصا در مناطق زلزله خیز بسیار تاکید می‌شود. الیاف کربن به خاطر مقاومت بالای کششی و وزن کم، نقش مهمی در مقام سازی ساختمان‌ها دارد. مقاوم سازی یک هزینه محسوب نمی‌شود؛ بلکه نوعی سرمایه‌گذاری برای آینده است. با مقاوم سازی ساختمان لازم نیست نگران آسیب‌های جدی در زمان وقوع زلزله باشید. امروزه شرکت‌های مقاوم سازی زیادی در سراسر کشور وجود دارد که نشانه اهمیت مقاوم سازی در صنعت ساختمان سازی است. برای جلوگیری از آسیب‌های جدی ساختمان در برابر زلزله، مقاوم سازی سازه‌ها بسیار اهمیت دارد. شرکت مقاوم سازی بیکران سازان شمال با استفاده از تجهیزات پیشرفته و نیروی ماهر و متخصص، با افزایش استحکام  ساختمان از بروز حوادث جدی به دلیل ضعیف بودن سازه‌ها جلوگیری می‌کند. هم چنین این شرکت در زمینه تعمیر، تغییر کاربری و افزایش تعداد طبقات ساختمان نیز فعالیت دارد. جهت مشاوره برای بهینه‌سازی و مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله می‌توانید با شماره‌های موجود در سایت تماس حاصل فرمایید تا کارشناسان، شما را در این زمینه راهنمایی نمایند.