كيفية تركيب نسيج ألياف الكربون على الخرسانة

تركيب نسيج ألياف الكربون هو عملية تطبيق رطب (wet lay-up): تقوم بلصق نسيج كربوني جاف على خرسانة مُجهَّزة باستخدام إيبوكسي إنشائي، في الموقع، طبقة بعد طبقة. إذا نُفِّذ بشكل صحيح فإنه يُطوِّر القدرة الكاملة للنسيج؛ وإذا نُفِّذ بشكل خاطئ فإنه ينفصل عن السطح قبل أن يؤدي الألياف أي دور إنشائي. هذه هي طريقة FidStrong، حيث تم تتبع كل رقم فيها إلى نشرات بيانات المنتج ومعيار ACI SPEC-440.12-22، وهو معيار ضبط الجودة الميداني الإلزامي. لمعرفة ما يحققه هذا النظام، ابدأ بـما هو تقوية CFRP.

1. تجهيز السطح واختباره

كل شيء يبدأ من السطح الأساسي. اطحن أو استخدم السفع الكاشط لإزالة كل الخرسانة غير السليمة واللبانة (Laitance) والدهان والملوثات حتى يظهر الركام ويصبح المقطع مفتوحًا. ثم تحقق من رقمين قبل تطبيق أي راتنج: يجب أن تصل مقاومة الشد بالسحب إلى 1.5 MPa على الأقل وفقًا لنشرة بيانات FidStrong (الحد الأدنى في معايير ACI هو 1.4 MPa / 200 psi، معيار ASTM C1583)، ويجب أن تكون نسبة الرطوبة أقل من 4% (معيار ASTM D4263). قم بتدوير الزوايا الخارجية التي سيلتف حولها النسيج بنصف قطر لا يقل عن 20 mm حتى لا تنثني الألياف، واعمل فقط ضمن نطاق حرارة للسطح الأساسي والمحيط بين +5 و+35 °C. للتفصيل الكامل: تجهيز السطح لتركيب CFRP.

2. تمهيد الخرسانة

قم بالتمهيد لسد المسام ومنع انبعاث الغازات (Outgassing) الذي قد يتسبب في ظهور فقاعات في الصفيحة المركبة (Laminate). اخلط مادة التمهيد FSE302 بنسبة 2:1 وزنًا (عمر استخدام حوالي 40 دقيقة عند 23 °C) وطبّق طبقة واحدة بمعدل 0.3–0.5 kg/m²، مع فركها في السطح دون تجمع بِرَك. تصبح خالية من اللزوجة السطحية (tack-free) خلال حوالي ساعتين. والأمر الحاسم هو أن راتنج التشبيع يجب أن يُطبَّق ضمن نافذة إعادة الطلاء البالغة 2–24 ساعة الخاصة بطبقة التمهيد — ولا يُطبَّق أبدًا بعد أن تتم معالجتها بالكامل، وإلا يتأثر الالتصاق سلبًا.

3. تسوية أي تفاوتات في السطح

فقط عند الحاجة. الانحرافات السطحية الأكبر من حوالي 1 mm (بالنسبة لأنظمة النسيج) تُملأ بـمعجون التسوية FSE502 (خلط بنسبة 2:1، جفاف سطحي خلال ~1.5 ساعة، معالجة كاملة ≥ 24 ساعة) قبل التمهيد، أما الإصلاحات العميقة التي تزيد على 5 mm فتُبنى على شكل طبقات متتالية. الهدف هو الحصول على سطح مستوٍ بحيث يستقر النسيج في تلامس كامل — فترك فجوة يخلّف فراغًا غير ملتصق.

4. تشبيع وتمديد الطبقة الأولى

طبّق طبقة أساسية من راتنج التشبيع بمعدل 0.3–0.4 kg/m² — FSE322 (2:1، عمر استخدام ~70 دقيقة) للأعمال العامة، أو FSE323H للأسقف والنسيج الثقيل الذي يجب ألا يترهل. اضغط النسيج داخل الراتنج الرطب على طول اتجاه التصميم، مع الحفاظ على الاتجاه ضمن ±5° (وفق معيار ACI SPEC-440.12-22). ثم طبّق طبقة ثانية عبر النسيج — من 0.5–0.7 kg/m² لنسيج 200 g/m² وحتى 1.0–1.2 kg/m² لنسيج 600 g/m² — ودحرج من المركز نحو الخارج بأسطوانة مضلعة لطرد كل فقاعة هواء قبل تجمد الراتنج. هذا التشبيع الكامل هو نقطة الجودة الحاسمة التي تقرر نجاح العمل من فشله.

5. إضافة طبقات رطبة على رطبة

بالنسبة للصفائح متعددة الطبقات، ضع كل طبقة إضافية بينما لا تزال الطبقة السابقة لزجة. وإذا سُمح لطبقة ما بأن تتم معالجتها بالكامل أولًا، فيجب حينها خشونتها ميكانيكيًا ومسحها بمذيب قبل أن تتمكن الطبقة التالية من الالتصاق بها — فالسطح المُعالَج بالكامل ليس سطحًا أساسيًا صالحًا بحد ذاته. تداخل الوصلات في اتجاه الألياف يجب ألا يقل عن 100 mm (وهذا حد أدنى وفق نشرة البيانات؛ أما طول التداخل التصميمي الفعلي فيُحدَّد بالاختبار وفقًا لمعيار ACI 440.2R).

6. المعالجة والفحص والحماية

دع الصفيحة المركبة تصل إلى المعالجة الكاملة — 7 أيام عند 23 °C، محمية من أي إزعاج أو مطر أو أشعة شمس (انظر إرشادات المعالجة). ثم افحص: تفقّد السطح عن طريق اختبار الطرق (tap test) أو اختبار العملة المعدنية، أو استخدم التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، لإيجاد البقع الجافة أو المنفصلة، وفي الأعمال الحرجة من حيث الالتصاق قم باختبار السحب وفقًا لمعيار ASTM D7522 — ولا يُعتبر الاختبار ناجحًا إلا إذا تحقق شرطان معًا: مقاومة > 200 psi (1.4 MPa) وحدوث الانفصال داخل الخرسانة نفسها. وأخيرًا، في الاستخدام الخارجي، احمِ السطح من الأشعة فوق البنفسجية بنثر 0.5–1.0 mm من رمل الكوارتز في آخر طبقة رطبة إضافة إلى طبقة تشطيب متوافقة؛ إذ يتدهور الإيبوكسي المُعالَج إذا تُرك معرَّضًا للأشعة فوق البنفسجية.

الأسئلة الشائعة

هل أحتاج إلى طبقة تمهيد، أم يمكنني تطبيق الراتنج مباشرة على الخرسانة؟

قم بالتمهيد أولًا. يخترق FSE302 مسام الخرسانة المفتوحة ويقضي على انبعاث الغازات الذي قد يتسبب في ظهور فقاعات في الصفيحة المركبة. ويجب تطبيقه وتركه حتى يجف سطحيًا (حوالي ساعتين عند 23 °C) قبل تطبيق راتنج التشبيع، وذلك ضمن نافذة إعادة الطلاء البالغة 2–24 ساعة.

كم من الوقت يستغرق تركيب لفافة CFRP بالتطبيق الرطب حتى تتم المعالجة الكاملة؟

تصل راتنجات التشبيع FSE322/FSE323 من FidStrong إلى المعالجة الكاملة خلال 7 أيام عند 23 °C. ويجب أن تبقى الصفيحة المركبة دون إزعاج، وجافة، ومحمية من أشعة الشمس خلال تلك الفترة؛ ودرجات الحرارة المنخفضة تُطيل مدة المعالجة، لذا تحتاج التركيبات في الطقس البارد إلى فترة حماية أطول.

كيف يُفحص التركيب النهائي للتأكد من جودته؟

هناك فحصان: الفحص الصوتي (اختبار الطرق/العملة المعدنية أو الأشعة تحت الحمراء) لإيجاد البقع الجافة أو المنفصلة، واختبار السحب وفقًا لمعيار ASTM D7522 — بمعدل 3 اختبارات على الأقل لكل 1,000 ft² و3 اختبارات يوميًا، ولا يُعتبر ناجحًا إلا إذا تجاوزت المقاومة 200 psi (1.4 MPa) وحدث الانفصال داخل الخرسانة، وليس عند خط الالتصاق.

ماذا يحدث إذا اكتُشفت فقاعة صغيرة أو بقعة منفصلة بعد المعالجة؟

الحجم هو الذي يحدد طريقة الإصلاح. ما دون حوالي 2 in² (13 cm²) غالبًا ما يُترك إذا بقي إجمالي الفراغات دون 5% من الصفيحة المركبة؛ أما 2–25 in² فتُعالَج بحقن إيبوكسي منخفض الضغط؛ وأي مساحة تبلغ 25 in² (160 cm²) أو أكبر تُقطع وتُرقَّع بتداخل معتمد من المهندس.

لماذا يجب التخلص من الراتنج الذي نفد في منتصف العمل بدلًا من إكماله لاحقًا؟

بمجرد أن يتجمد الراتنج تحت النسيج، فإن أي طبقة جديدة تُطبَّق بعد ساعات لن تُشكِّل سوى غشاء سطحي — ولن تتمكن من إعادة اختراق الألياف التي أصبحت جافة ومقفلة بالفعل، مما يترك وصلة باردة ضعيفة. والحل هو قطع ذلك الجزء وإعادة تمديده، ولهذا السبب يجب التخطيط لكمية الراتنج اللازمة للمنطقة بأكملها أولًا. راجع الأخطاء الشائعة في تركيب CFRP.

تُصنِّع FidStrong نسيج ألياف الكربون FSC وما يقابله من إيبوكسيات التمهيد والتشبيع والتسوية FSE، وفق أنظمة الجودة ISO 9001 و14001 و45001. الأرقام الواردة هنا مأخوذة من نشرات بيانات المنتج ومعيار ACI 440.2R ومعيار ACI SPEC-440.12-22؛ ويجب أن يتبع التركيب مواصفات المشروع وتصميم مهندس مؤهل.