ข่าว

ลองนึกภาพดูสิ “วัสดุอวกาศ” ที่เคยใช้ในปลอกจรวดและใบพัดกังหันลม กำลังเขียนประวัติศาสตร์การเสริมความแข็งแรงอาคารขึ้นมาใหม่ตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์.

• พันธุศาสตร์การบินและอวกาศในทศวรรษ 1960:

การผลิตเส้นใยคาร์บอนในเชิงอุตสาหกรรมทำให้วัสดุชนิดนี้ซึ่งมีความแข็งแรงมากกว่าเหล็กถึง 9 เท่าแต่เบากว่าถึง 3 ใน 4 ถูกนำมาให้มนุษย์ได้ใช้เป็นครั้งแรก เดิมทีวัสดุชนิดนี้ถูกสงวนไว้สำหรับ "ภาคส่วนระดับสูง" เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศและอุปกรณ์กีฬาระดับไฮเอนด์ โดยทอด้วยเทคนิคสิ่งทอแบบดั้งเดิม แต่วัสดุชนิดนี้มีศักยภาพที่จะพลิกโลกทั้งใบได้

• จุดเปลี่ยนใน “สงครามกับเหล็กกล้า”:

ตาข่ายเหล็กเสริมแบบธรรมดามีลักษณะคล้ายกับ “คนแก่” ในโลกการก่อสร้าง คือ มีน้ำหนักเท่ากับช้าง (ประมาณ 25 กิโลกรัมต่อตารางเมตรของตาข่ายเหล็กเสริม) และยังกลัวเกลือ น้ำ และเวลาอีกด้วย การกัดกร่อนของคลอไรด์ไอออนทำให้เหล็กเสริมขยายตัวและแตกร้าว
การเกิดขึ้นของผ้าตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์ทำลายทางตันอย่างสมบูรณ์: ผ่านการทอแบบมีทิศทาง + การชุบด้วยเรซินอีพ็อกซี่ ทำให้ความหนาของชั้นเสริมแรงเพิ่มขึ้นจาก 5 ซม. เป็น 1.5 ซม. น้ำหนักเพียง 1/4 ของเหล็กเส้น แต่ยังทนทานต่อกรด ด่าง น้ำทะเล และในการเสริมแรงสะพานกลางทะเล ไม่มีสัญญาณของการกัดกร่อนเป็นเวลา 20 ปี

ทำไมวิศวกรถึงรีบใช้? เผยข้อดี 5 ประการ

เน้น:ต้องใช้ปูนโพลีเมอร์ให้เข้ากับโครงสร้าง! มีการใช้ปูนธรรมดาอย่างผิดพลาดในละแวกบ้าน ส่งผลให้ชั้นเสริมแรงของกลองหลุดออก — เช่นเดียวกับการใช้กาวติดกระจก กาวไม่เท่ากับการเสียงานโดยเปล่าประโยชน์

จากพระราชวังต้องห้ามสู่สะพานข้ามทะเล : การเปลี่ยนแปลงโลกอย่างเงียบๆ

• “ผ้าพันแผลที่มองไม่เห็น” สำหรับมรดกทางวัฒนธรรมและอาคารโบราณ:

อาคาร Beyer Bau ซึ่งเป็นอาคารเก่าแก่กว่าศตวรรษที่ 20 ของ Technische Universität Dresden ในเยอรมนี จำเป็นต้องเสริมกำลังอย่างเร่งด่วนเนื่องจากรับน้ำหนักได้มากขึ้น แต่ก็ต้องอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่กำหนดโดยการป้องกันอนุสรณ์สถาน วิศวกรใช้ผ้าตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์หนา 6 มม. + ปูนฉาบบาง ๆ แปะ "พลาสเตอร์ใส" ที่ด้านล่างของคาน ไม่เพียงแต่เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักได้ 50% เท่านั้น แต่ยังไม่เปลี่ยนแปลงรูปลักษณ์เดิมของอาคารแม้แต่น้อย และแม้แต่ผู้เชี่ยวชาญของคณะกรรมการมรดกยังกล่าวชื่นชมว่า "อยากให้อาคารเก่าได้รับการปรับโฉมใหม่อย่างไร้ร่องรอย"

• วิศวกรรมจราจร “ซุปเปอร์แพทช์”:

ฟลอริดา สหรัฐอเมริกา เสาสะพานข้ามทะเลเสริมด้วยผ้าตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์ในปี 2003 ความแข็งแกร่งจาก "จุดอ่อน" พุ่งสูงขึ้น 420% และตอนนี้ 20 ปีต่อมา พายุเฮอริเคนยังคงเสถียรเท่ากับภูเขาบนชายฝั่ง โครงการอุโมงค์เกาะสะพานฮ่องกง-จูไห่-มาเก๊าในประเทศ ยังใช้อย่างเงียบๆ เพื่อปรับปรุงโครงสร้างเพื่อป้องกันการกัดเซาะของน้ำทะเล

• “อาวุธวิเศษย้อนวัย” ของบ้านหลังเล็กเก่าทรุดโทรม:

ในย่านหนึ่งของเมืองปักกิ่งในยุค 80 พื้นคอนกรีตแตกร้าวอย่างรุนแรง และแผนเดิมคือทุบทิ้งแล้วสร้างใหม่ ต่อมาด้วยการใช้ผ้าตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์ + ปูนโพลีเมอร์เสริมแรง ค่าใช้จ่ายต่อตารางเมตรอยู่ที่เพียง 200 หยวน ซึ่งประหยัดต้นทุนการก่อสร้างได้ถึง 80% และตอนนี้ผู้อยู่อาศัยก็พูดว่า "รู้สึกเหมือนบ้านอายุน้อยกว่า 30 ปี!"
อนาคตมาถึงแล้ว: ความสามารถในการรักษาตัวเองและการตรวจสอบ “วัสดุอัจฉริยะ” กำลังมาแรง

• “หมอรักษาตัวเอง” ในคอนกรีต:

นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์ที่สามารถ “ซ่อมแซมตัวเอง” ได้ — เมื่อเกิดรอยแตกร้าวเล็กๆ บนโครงสร้าง ตาข่ายดังกล่าวสามารถใช้เป็นวัสดุเสริมแรงได้ — เมื่อเกิดรอยแตกร้าวเล็กๆ บนโครงสร้าง แคปซูลในวัสดุจะแตกออกและปล่อยสารซ่อมแซมออกมา ซึ่งจะเข้าไปอุดรอยแตกร้าวโดยอัตโนมัติ การทดสอบที่ห้องแล็บแห่งหนึ่งในสหราชอาณาจักรแสดงให้เห็นว่าวัสดุดังกล่าวสามารถยืดอายุของคอนกรีตได้นานถึง 200 ปี

• “สร้อยข้อมือสุขภาพ” สำหรับอาคาร:

ฝังเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกในตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์เหมือนกับ “นาฬิกาอัจฉริยะ” สำหรับอาคาร: อาคารสำคัญแห่งหนึ่งในเซี่ยงไฮ้ใช้นาฬิกานี้เพื่อตรวจสอบการทรุดตัวและรอยแตกร้าวแบบเรียลไทม์ และข้อมูลจะถูกส่งไปยังสำนักงานบริหารโดยตรง ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจสอบด้วยมือแบบเดิมถึง 100 เท่า มีประสิทธิภาพมากกว่าการตรวจสอบด้วยมือแบบเดิมถึง 100 เท่า
คำแนะนำที่ใส่ใจต่อวิศวกรและเจ้าของ
1. เลือกวัสดุที่ถูกต้อง ผลลัพธ์เพิ่มขึ้นสองเท่า แต่ใช้ความพยายามน้อยลงครึ่งหนึ่ง:รับรู้ผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงแรงดึง ≥ 3400MPa และโมดูลัสความยืดหยุ่น ≥ 230GPa และสามารถขอให้ผู้ผลิตจัดเตรียมรายงานการทดสอบให้ได้
2.อย่าขี้เกียจในการก่อสร้าง:พื้นผิวฐานจะต้องขัดให้สะอาด และควรผสมปูนโพลีเมอร์ตามสัดส่วน
3.ลำดับความสำคัญของการปรับปรุงอาคารเก่า:เมื่อเปรียบเทียบกับการรื้อถอนและสร้างใหม่ การเสริมแรงด้วยตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์สามารถคงรูปลักษณ์เดิมของอาคารไว้ได้ แต่ยังช่วยประหยัดต้นทุนได้มากกว่า 60% อีกด้วย
บทสรุป
เมื่อวัสดุสำหรับการบินและอวกาศ “ลงสู่พื้นดิน” ในภาคการก่อสร้าง เราพบทันทีว่า การเสริมแรงในตอนแรกไม่จำเป็นต้องใช้ความพยายามมากนัก การก่อสร้างแบบเดิมก็สามารถ “เติบโตแบบย้อนกลับ” ได้เช่นกันผ้าตาข่ายคาร์บอนไฟเบอร์เปรียบเสมือน “ซูเปอร์ฮีโร่” ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ด้วยคุณลักษณะที่เบา แข็งแกร่ง และทนทาน ทำให้ทุกอาคารเก่ามีโอกาสฟื้นคืนชีพขึ้นมาใหม่ได้ – และนี่อาจจะเป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติวงการวัสดุเท่านั้น