Арматура из углеродного волокна: Прочнее, легче и не подвержена коррозии 

В течение длительного времени промышленные и гражданские здания и мосты, построенные из бетона и стали, часто страдали от различных дефектов из-за неправильного проектирования и конструкции, изменения условий эксплуатации, аварийных нагрузок или воздействия окружающей среды. Эти проблемы угрожают безопасности транспорта и личной безопасности, создавая настоятельную необходимость в эффективном ремонте и укреплении. Хотя традиционные методы являются технологически зрелыми, им присущи определенные ограничения. Традиционные технологии внешнего склеивания углепластиковой ткани (или пластины) не позволяют в полной мере использовать исключительные свойства материалов из углеродного волокна. В связи с этим технология армирования предварительно напряженным углепластиком была тщательно исследована и применена в инженерной практике, продемонстрировав отличные результаты.
Композитный стержень из углеродного волокна (углепластиковый стержень)
Композитные стержни из углеродного волокна формируются путем объединения углеродных волокон со полимерной матрицей, которая затем отверждается при высоких температурах с помощью специального процесса пултрузии. Они обладают превосходной гидроизоляцией и защитой от просачивания, устойчивостью к кислотной и щелочной коррозии, хорошей огнестойкостью, а также превосходными механическими свойствами, электропроводностью и теплопроводностью. Это делает их широко применимыми в строительстве и других областях.
Сравнение основных технических показателей между композитными стержнями из углеродного волокна и стальной арматурой показано в таблице ниже.:

Таблица 1. Технические показатели составных стержней из углеродного волокна и Стальная Арматура

Как видно из таблицы, плотность композитных стержней из углеродного волокна значительно ниже, чем у стальной арматуры, что обеспечивает существенное преимущество в весе при том же объеме. Их прочность на разрыв выше, чем у стали, а более низкий коэффициент теплового расширения указывает на превосходную стабильность размеров при изменении температуры.
Основные эксплуатационные преимущества композитных стержней из углеродного волокна:
Легкий вес: масса составляет всего около 1/5 массы стальной арматуры.
Высокая прочность: Предел прочности при растяжении в 4-5 раз больше, чем у стальной арматуры.
низкая плотность: 1,5 г/см3.
Высокий модуль упругости: Обеспечивает 100%-ное восстановление упругости.
Низкий коэффициент теплового расширения: Отличная стойкость к высоким и низким температурам.
Кислотостойкость: Инертен к кислотам, устойчив к эрозии концентрированными кислотами.
Высокая адгезия к строительному раствору: Отличное сцепление с цементными основаниями.

(Рисунок 1: Изображение композитного стержня из углеродного волокна)
Система крепления предварительно напряженного композитного стержня из углеродного волокна
Система крепления стержней из предварительно напряженного композитного углеродного волокна в основном состоит из неподвижного анкера, активного анкера, посадочного места для натяжения, торцевой пластины, винтов для натяжения и домкрата (как показано на рисунке 2). Неподвижный анкер и посадочное место для натяжения крепятся к поверхности укрепляемой конструкции с помощью анкерных болтов. Оба конца композитного стержня закреплены в неподвижном анкере и активном анкере соответственно. Посадочное место для натяжения расположено между активным анкером и торцевой пластиной, а домкрат расположен между ними для приложения усилия. Натяжные винты снабжены стопорными гайками на обоих концах.
Особенность крепления стержня к стержню: Оба конца композитного стержня соединены с коническими втулками с помощью клеевого соединения, причем на переднем конце этих втулок имеется крестообразный паз. Внутренние полости как неподвижного, так и активного анкера имеют соответствующие конические пазы. Во время установки концы составного стержня с коническими втулками помещаются в эти конические пазы в анкерах. Во время натяжения активный анкер перемещается под действием усилия домкрата, протягивая коническую втулку вдоль конической канавки. По мере того как поперечное сечение паза постепенно сужается, коническая втулка заклинивается и прочно фиксируется на месте. Этот процесс сжимает втулку, усиливая ее сцепление с композитным стержнем и значительно улучшая сцепление и крепление, обеспечивая надежную фиксацию без проскальзывания.

(Рис. 2: Предварительно напряженная система крепления стержней из композитного углеродного волокна)
Резюме
Применение технологии предварительного напряжения позволяет в полной мере использовать высокие эксплуатационные характеристики композитных стержней из углеродного волокна, открывая новые направления исследований по использованию технологии предварительного напряжения в области композитных материалов из углеродного волокна. Благодаря своим превосходным механическим свойствам, исключительной коррозионной стойкости, хорошим сейсмическим характеристикам и другим комплексным преимуществам, композитные стержни из углеродного волокна могут постепенно заменить стальную арматуру в конкретных инженерных условиях и будут играть важную роль в области строительства и укрепления зданий.