Επειδή οι ανθρακονήματα δεν τεντώνονται ή σπάνε —ακόμα και κάτω από απίστευτα υψηλή τάση— κερδίζουν γρήγορα δημοτικότητα για την επισκευή τοξωτών τοίχων του υπογείου και την πραγματοποίηση άλλων επισκευών θεμελίων.
Το ανθρακονήματα είναι μια από τις πιο ευέλικτες και καλύτερες λύσεις για την επισκευή ρωγμών σε τοίχους μπλοκ. Εάν η άρθρωση απλώς ξαναμπαλωθεί ή μπαλωθεί, είναι πιθανό η ρωγμή να ξανανοίξει, αλλά όταν χρησιμοποιείται ανθρακονήματα, η ίνα άνθρακα θα αντισταθεί σε αυτή την κίνηση και θα διατηρήσει ανέπαφο τον τοίχο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ίνες άνθρακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μια μόνιμη λύση επισκευής ρωγμών.
Αλλά η χρήση του δεν περιορίζεται σε οικιστικά έργα ή τοίχους. Οι ίνες άνθρακα είναι μια δοκιμασμένη λύση για την επισκευή ή την ενίσχυση του χυτού σκυροδέματος επίσης. Αυτό το δομικό επισκευαστικό υλικό διαστημικής εποχής μετακινείται από τα υπόγεια στον εμπορικό τομέα, όπου χρησιμοποιείται για την επισκευή πολυκατοικιών, αθλητικών γηπέδων, πλακών από σκυρόδεμα και πολλά άλλα.
Επισκευή τοίχου πολυώροφων
Για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκε για την επισκευή ενός νεόδμητου πολυώροφου στο κέντρο του Νάσβιλ, όπου οι μηχανικοί είχαν ανησυχίες με ψυχρές αρθρώσεις στην κορυφή του κτιρίου περίπου 20 ορόφων. Η πρόταση για χρήση ανθρακονημάτων προήλθε στην πραγματικότητα από τον εργολάβο, Derek Veselich, ιδιοκτήτη της Ground Up Builders, Inc. Ήταν στο εργοτάξιο για να υπολογίσει το κόστος για την έγχυση των ρωγμών με εποξειδικό υλικό, αλλά ενώ παρέθεσε αυτή την εργασία, συνέστησε την παραγωγή ινών άνθρακα να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με την εποξειδική έγχυση. Οι μηχανικοί συμφώνησαν και συμβουλεύτηκαν τον προμηθευτή του Veselich, Rhino Carbon Fiber, ο οποίος αποφάσισε ότι θα έπρεπε να χρησιμοποιηθεί το οριζόντιο σύστημα επισκευής ρωγμών ρυμούλκησης πλάτους 12 ιντσών.
Το φύλλο από ανθρακονήματα χρησιμοποιήθηκε για την ενίσχυση ψυχρών αρμών κοντά στην κορυφή ενός ουρανοξύστη του Νάσβιλ. Η σύσταση προήλθε από τον Derek Veselich, ιδιοκτήτη της Ground Up Builders (παρακάτω) που βρισκόταν στο εργοτάξιο για εργασίες έγχυσης εποξειδικών ρωγμών.
Ο χρόνος ήταν σημαντικός, οπότε ο Rhino έστειλε τα υλικά μέσω ολονύκτιας express και το Ground Up ξεκίνησε τις εργασίες την επόμενη μέρα. Τοποθέτησαν τις ίνες άνθρακα πριν από την έγχυση για να σφραγίσουν τις ρωγμές και στη συνέχεια τοποθέτησαν τις θύρες μέσω των ινών άνθρακα. Αργότερα, όταν ανακαλύφθηκαν ρωγμές στη νεόδμητη πισίνα στην κορυφή του κτιρίου, ο Veselich μπόρεσε να χρησιμοποιήσει την ίδια μέθοδο επισκευής για να αντιμετωπίσει και αυτές τις ρωγμές.
Εκσυγχρονισμός Καταστρώματος Γέφυρας
Το κλειδί για την αξιοσημείωτη απόδοση των ανθρακονημάτων είναι ότι δεν τεντώνεται, ακόμη και κάτω από απίστευτα φορτία. Ο Joe Dattilo, πρόεδρος της Gateway Composites, λέει ότι οι ίνες άνθρακα ποιότητας αεροδιαστημικής έχουν απόλυτη αντοχή εφελκυσμού έως και 36 εκατομμύρια λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (msi).
Οι προ-σκληρυμένοι ιμάντες από ανθρακονήματα αποδείχθηκαν ένας εύκολος και προσιτός τρόπος για την ενίσχυση αυτής της γέφυρας του Οχάιο.
Η Nationwide Reinforcing πουλά έναν ιμάντα από ανθρακονήματα που ονομάζεται „The Reinforcer“. Είναι „προ-πολυμερισμένο“, που σημαίνει ότι οι ίνες έχουν ήδη κορεσθεί με εποξειδικό υλικό για να σχηματίσουν μια προ-πολυμερισμένη πλάκα με σχεδόν δεκαπλάσια αντοχή σε εφελκυσμό από χάλυβα 36.000 PSI. Αυτοί οι ιμάντες από ανθρακονήματα χρησιμοποιούνται συνήθως για επισκευή υπογείων, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης σε καινοτόμες εφαρμογές στον εμπορικό τομέα.
Πριν από μερικά χρόνια, το Τμήμα Μεταφορών της Κομητείας Κλίντον (Οχάιο) χρειάστηκε να ενισχύσει μια γέφυρα από τσιμεντένια πλάκα τριών ανοιγμάτων. Η δομή δεν είχε σχεδιαστεί ελάχιστα για τους τρέχοντες όγκους κυκλοφορίας και φορτία. Επιπλέον, η κομητεία ήθελε να καταργήσει τους περιορισμούς φόρτωσης, ώστε τα σχολικά λεωφορεία να μπορούν να περάσουν με ασφάλεια. Η αντικατάσταση ή η ενίσχυση της γέφυρας με παραδοσιακά υλικά θα ήταν χρονοβόρα και δαπανηρή.
Ο Bob Thompson, πρόεδρος της Nationwide Reinforcing, συμβουλεύτηκε μηχανικούς της κομητείας και αποφάσισε ότι οι ίνες άνθρακα παρουσίαζαν μια άλλη επιλογή.
Το Reinforcer εγκαταστάθηκε σε μήκη 40 ποδιών σε κέντρα 12 ιντσών και εποξειδώθηκε με ασφάλεια στο κάτω μέρος του καταστρώματος της γέφυρας για να αποτρέψει την κάμψη του. Στη συνέχεια, το Reinforcer Shield, ένα πολυκατευθυντικό εύκαμπτο φύλλο από ανθρακονήματα τοποθετήθηκε σε μήκη 40 ποδιών συνεχώς στο κάτω μέρος της πλάκας.
Μαζί, πρόσθεσαν την απαιτούμενη ακαμψία και αντοχή σε κάμψη στο υπάρχον κατάστρωμα γέφυρας από σκυρόδεμα. Μετά τη σκλήρυνση, πραγματοποιήθηκε δοκιμή φορτίου πλήρους κλίμακας για να επιβεβαιωθεί ο σχεδιασμός και όλοι οι περιορισμοί εξαλείφθηκαν με επιτυχία.
Ενίσχυση βάθρου
Οι ίνες άνθρακα είναι χρήσιμες και για μικρότερα έργα.
Τα ραγισμένα βάθρα αυτού του περιπτέρου μπάσκετ τυλίχτηκαν με ανθρακονήματα για να επισκευάσουν και να ενισχύσουν το ραγισμένο σκυρόδεμα
Η Gadberry Construction Company στο Χιούστον του Τέξας χρειαζόταν να επισκευάσει ένα περίπτερο μπάσκετ πόλης. Το υπαίθριο γήπεδο μπάσκετ καλυπτόταν με στέγη που στηριζόταν σε ατσάλινα τόξα. Αυτά τα τόξα κάθονταν σε κοντές τσιμεντένιες προβλήτες, οι οποίες είχαν καταστραφεί κατά την εγκατάσταση.
Ο Gadberry προσέγγισε τη Rhino Carbon Fiber και μαζί με δομικούς μηχανικούς που εργάζονταν για την πόλη του Χιούστον, επινόησε μια λύση. Το φύλλο από ανθρακονήματα είναι εύκαμπτο και μπορεί να προσαρμόζεται σε ακανόνιστα σχήματα, όπως αυτές οι προβλήτες από σκυρόδεμα. Η Olshan Foundation Repair Co., τοπικός ειδικός επισκευής άνθρακα, πήρε το νεύμα να κάνει την πραγματική εργασία επισκευής.
Ο Jarred Jones, διευθυντής μηχανικής και ανάπτυξης προϊόντων στη Rhino λέει: «Επισκεύασαν τις ρωγμές χρησιμοποιώντας εποξειδική έγχυση και στη συνέχεια τύλιξαν τα βάθρα με αμφίδρομη ίνα άνθρακα, περιορίζοντας τη βάση του τόξου ώστε να μπορούν να χειριστούν την απαιτούμενη φόρτωση». Εξηγεί, «Εάν το σκυρόδεμα αποτύχει υπό συμπίεση, διαστέλλεται. Οι ίνες άνθρακα μπορούν να περιορίσουν αυτή τη διαστολή, ενισχύοντας τη στήλη ή το μέλος».
Επειδή οι εποξειδικές ρητίνες που χρησιμοποιούνται με ανθρακονήματα ενισχυμένο πολυμερές (CFRP) μπορούν να αποικοδομηθούν εάν εκτεθούν στην υπεριώδη ακτινοβολία, η επισκευή ανθρακονημάτων καλύφθηκε με ελαστομερή στόκο που ταιριάζει με το χρώμα των παρακείμενων τόξων. Προστατεύει το CFRP από τις ακτίνες UV και δίνει στην πόλη μια επίστρωση που διαρκεί, χωρίς συντήρηση.
Ενίσχυση γωνίας
Πριν από περίπου δέκα χρόνια, η κυβέρνηση των ΗΠΑ εκτελούσε εξειδικευμένες δοκιμές για να καθορίσει εάν θα μπορούσαν να κατασκευαστούν μεγάλες κατασκευές CMU χωρίς τη χρήση χάλυβα. Το έργο αποτελούνταν από δύο μεγάλα αυτόνομα κιβώτια κατασκευασμένα από κοίλες τοιχοποιίες από σκυρόδεμα (CMU) 12 ιντσών ή μπλοκ σκωρίας.
Ένα κουτί δοκιμής είχε μήκος 28′ x 12′ πλάτος x 12′ ύψος και θα χρησιμοποιηθεί για να συγκρατεί μικρό χαλίκι μπιζελιού, το οποίο ήταν ελαφρώς συμπιεσμένο. Το δεύτερο κουτί ήταν 26′ μήκος x 18′ πλάτος x 9’4″ ύψος και ήταν γεμάτο με μηχανικά συμπιεσμένο φυτόχωμα.
Οι μηχανικοί της Nationwide Reinforcing επινόησαν ένα σύστημα ιμάντων και φύλλων από ανθρακονήματα για να αντικαταστήσουν τον συμβατικό οπλισμό από χάλυβα, τοποθετώντας τους ιμάντες κάθετα κοντά στα κέντρα των τοίχων και τυλίγοντας τα φύλλα οριζόντια σε λωρίδες γύρω από το εξωτερικό.
Οι δοκιμές απέδειξαν ότι ακόμη και με μηδενικό χάλυβα οπλισμού, οι ίνες άνθρακα μπορούν να συγκρατήσουν τεράστια φορτία εδάφους.
Ραφή από ανθρακόνημα
Μία από τις πιο πρόσφατες καινοτομίες στις ανθρακονήματα είναι η χρήση συνδετήρων για τον περιορισμό των ρωγμών. Ονομάζεται „stitching“, η τεχνολογία υπήρχε εδώ και καιρό, αλλά πρόσφατα έκανε ένα βήμα προς τα εμπρός με το „Concrete Crack Lock“, ένα κομμάτι σε σχήμα αλτήρα από προσκληρυμένο ανθρακονήματα που έχει ως αποτέλεσμα ισχυρότερες επισκευές ενώ απαιτεί λιγότερο χρόνο και υλικά για να εγκαθιστώ. Διατίθεται από την Rhino Carbon Fiber.
Ένας εργολάβος που έχει υιοθετήσει αυτή τη νέα τεχνολογία είναι η Liquid Coating Designs, με έδρα την περιοχή Bay της Καλιφόρνια. Τα τελευταία 20 χρόνια, έχουν εγκαταστήσει περισσότερα από δύο εκατομμύρια τετραγωνικά πόδια επιστρώσεων σκυροδέματος. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις ήταν πάντα ο τρόπος αντιμετώπισης των ρωγμών στο υπάρχον υπόστρωμα σκυροδέματος. Εάν δεν ενισχυθούν επαρκώς, αυτές οι ρωγμές τηλεγραφούν μέσω της τελικής επίστρωσης και αμαυρώνουν την επιφάνεια. Στο παρελθόν, η πρακτική τους ήταν να λυγίζουν τον οπλισμό σε σχήμα συρραπτικού, και στη συνέχεια να τρυπούν και να τρίβουν το σκυρόδεμα έως ότου αυτοί οι γιγάντιοι «συνδετήρες» κάθονται επίπεδα κατά μήκος της ρωγμής. Η προσέγγιση ήταν αποτελεσματική, αλλά δημιούργησε υπερβολικές ποσότητες σκόνης και απαιτούσε σημαντική εργασία.
Οι „συνδετήρες“ από ανθρακονήματα υψηλής τεχνολογίας μπορούν να περιορίσουν τη ρωγμή σε πλάκες από σκυρόδεμα και να παρατείνουν τη μακροζωία των επιστρώσεων καταστρώματος.
Κατά την επίσκεψή της στην εμπορική έκθεση World of Concrete νωρίτερα φέτος, η Liquid Coatings εντόπισε το προϊόν στην έκθεση και το χρησιμοποίησε λίγους μήνες αργότερα σε μια επισκευή στο κατάστρωμα της πισίνας στο Summerset II Country Club στο Brentwood, Ca. Αφού οι ρωγμές στην πλάκα ενισχύθηκαν με ανθρακονήματα, ολόκληρη η πλάκα επικαλύφθηκε με το προϊόν LiquidStone της Liquid Coating.
Ο Jones λέει, «Έχουμε λάβει τεράστια ανταπόκριση σε αυτά. Πουλάμε συνδετήρες από ανθρακονήματα εδώ και χρόνια, αλλά το Concrete Crack Lock είναι πολύ καλύτερο. Οι συμβατικοί συνδετήρες CFRP βασίζονται περισσότερο στην αντοχή συγκόλλησης του εποξειδικού, η οποία εξαρτάται από την δεξιοτεχνία του μεμονωμένου εγκαταστάτη. Αυτά είναι ενσωματωμένα στην επιφάνεια, έτσι κλειδώνουν στο σκυρόδεμα και μεταφέρουν απευθείας το φορτίο.»
Όπως και άλλες μέθοδοι ραφής από ανθρακονήματα, το Concrete Crack Lock λειτουργεί τόσο σε οριζόντιες όσο και σε κάθετες επιφάνειες και δεν θα διαβρωθεί με την πάροδο του χρόνου όπως θα έκαναν τα προϊόντα χάλυβα.
