מה המשותף לבואינג 787, מכוניות המרוץ של פורמולה 1 וטילים של נאס"א? בכולם נעשה שימוש בסיבי פחמן, בשל חוזקם הרב ומשקלם הנמוך. בשנים האחרונות נכנסו יריעות סיבי פחמן גם לענף הבנייה. רועי רביץ, מייסד חברת "בניין הארץ", המתמחה בחיזוק מבנים באמצעות חומרים מרוכבים, מספק הצצה אל התחום ומסביר מדוע העתיד נמצא דווקא שם

הסטטיסטיקות העולמיות מעידות על מגמה ברורה: הביקוש לחומרים מרוכבים, ובמיוחד יריעות סיבי פחמן, נמצא בעלייה מתמדת. אם עד שנת 2008 שלטו תעשיות הרכב והתעופה בשימוש בחומרים מרוכבים, בשנים האחרונות ענף הבנייה הולך ותופס את הבכורה. למעשה, לפי מחקר שפורסם בשנת 2017 ב-Journal of Material Sciences & Engineering, ענף הבנייה אחראי ל-33% מהשימוש בחומרים מרוכבים, אחוז זהה לזה של תעשיית התחבורה.

בתוך עולם החומרים המורכבים, יריעות סיבי פחמן נחשבות לחומר המתקדם ביותר בשימוש, כאשר בשנת 2017 הביקוש העולמי ליריעות סיבי פחמן עמד על 84,000 טון והביקוש העולמי הזה צפוי לעלות ביותר מ-10% לשנה בחמש השנים הקרובות.

יריעות סיבי פחמן: קלות, גמישות ועמידות

הפחמן משמש חומר גלם תעשייתי בתחומים רבים. בתחום ההנדסה המבנית יריעות העשויות מסיבי פחמן משמשות לחיזוק מבנים באמצעות השלמת חוסרי ברזל, לתוספת עומסים או לתיקון כשלים, לחיזוק ולשיקום גשרים, לחיזוק מבנים מפני רעידות אדמה וכן לצורך חיזוק מקומי בשל ביצוע שינויים אדריכליים.

מה הופך את יריעות הפחמן ליעילות כל כך בחיזוק מבנים? ראשית, יריעת פחמן היא קלת משקל, גמישה ובעלת עמידות גדולה מאין כמותה במתיחה. המבנה המולקולרי של יריעת הפחמן ואופן האריגה שלה מאפשרים לה להוות תחליף יעיל ופשוט לכמויות גדולות של ברזל וליישום גם במקומות צרים שבהם הנגישות מוגבלת.

נוסף על כך, יריעת הפחמן היא דקת עובי – עד שני מ"מ בלבד, כולל חומר ההדבקה. התוצאה היא ששימוש ביריעות פחמן כמעט שאינו מגדיל את עובי התקרה או העמודים ואינו משנה את חללי המבנה. הוא גם אינו דורש שימוש בכלים כבדים, קידוח, ניסור או יציקה.

כאן בא לידי ביטוי יתרון נוסף של בחירה בפתרון של יריעות פחמן: כיוון שהיישום אינו דורש שימוש בכלים כבדים ובהרבה חומרים, עבודת חיזוק מתבצעת ללא פינוי המבנה או השבתתו מפעילות שוטפת. כך, למשל, כאשר חברת בניין הארץ הוזעקה לטיפול בחיזוק גשר של רכבת ישראל, השימוש ביריעות הפחמן לחיזוק הגשר אפשר לרכבת להמשיך בנסיעותיה תוך כדי עבודה רציפה. השימוש ביריעות הפחמן אף אפשר לבצע את חיזוק הגשר בלוח זמנים קצר מאוד.

יריעות הפחמן הן פתרון משתלם גם בטווח הרחוק, שכן יש להן עמידות גבוהה מפני קורוזיה ונזקי סביבה אחרים, ואין צורך בתחזוקה שוטפת שלהן.

יריעות סיבי פחמן: פתרון יעיל לחוסרי ברזל או לשחיקה בעמידות

לאור היתרונות המובהקים של יריעות הפחמן, ובמיוחד היותן קלות משקל, גמישות ועמידות, השימוש בהן נחשב ליעיל במגוון רחב של יישומים בתעשיית הבנייה, כתחליף לחיזוק מגושם בברזל או בבטון.

כך, למשל, במקרה של חוסרים בברזל. במקרים מסוימים, כתוצאה מכשל שמקורו בתכנון או בביצוע לקויים, נעשה שימוש בכמות קטנה מדי של ברזל בתקרות המבנה, בעמודים שלו או בקורותיו. חוסרי ברזל אלה גורמים להחלשת הבטון ולכך שהמבנה אינו בנוי לעמוד בעומסים הפועלים עליו. יריעות פחמן הן פתרון מתבקש לבעיה של חוסרי ברזל במבנה.

גם במקרים שבהם נגרמת שחיקה עקב קורוזיה, תחזוקה לקויה או בשל חלוף הזמן, הבטון והברזל עלולים להיחלש ולגרום לכך שהמבנה אינו עומד עוד בעומסים שעבורם תוכנן מלכתחילה. בעזרת יריעות פחמן אפשר לתקן מגוון רחב של כשלים קונסטרוקטיביים במבנה באופן פשוט ומהיר, ולעיתים אפשר אף להחזיר את התקרה למצבה טרם התפתחות הכשל.

הגדלת עומסים ושינויי אדריכלות? יריעות הפחמן הן פתרון אלגנטי

במקרים רבים נדרשת הגדלת עמידות המבנה בעומסים כבדים יותר מאשר אליהם תוכנן מלכתחילה. זה יכול לקרות בעקבות צורך בהוספת מכונות כבדות או מכונות המייצרות ויברציה תמידית על המבנה, או במקרה של שינוי ייעוד של מבנה משרדים לתעשייה או למסחר.

יריעות פחמן, כאשר הן מיושמות באופן נכון ובהתאם לצרכים ולמגבלות, מאפשרות הגדלת עומסים מקומית או בכל שטחי המבנה, והתאמתו לאופי הפעילות הנדרש. השימוש ביריעות פחמן במקרים אלה מאפשר מרחב תמרון ותכנון גדול יותר בהתאמת חוזק המבנה לאופי הפעילות הנדרש.

גם במקרים שבהם מתבצעים שינויי אדריכלות, היכרות טובה עם יריעות הפחמן ושימוש נכון בהן מאפשרים גמישות תכנונית רבה יותר לאדריכלים, מהנדסים ומעצבי פנים. במקרים רבים מוגבלים האדריכלים או המעצבים בתכנון שלהם עקב קיר או עמוד תומך. שימוש חכם ביריעות פחמן יכול לאפשר במקרים רבים שינויים באלמנטים קונסטרוקטיביים במבנה קיים, כמו הסרת עמוד תומך או קורה במבנה ליצירת חלל פתוח, ניסור פתחים בתקרה ועוד.

יריעות פחמן: נדרש יישום מקצועי ומדויק

בניגוד לחיזוק מבנים בבטון ובברזל, המצריך מיומנות בסיסית בענף הבנייה, שימוש ביריעות פחמן לחיזוק מבנים מצריך יישום מדויק ומקצועי. ההבנה של כמויות החומר הנדרשות, אופן המתיחה בכל נקודה והדיוק בהדבקה בפועל הם מיומנויות מקצועיות מדויקות ההכרחיות לביצוע יעיל.

העיקרון העומד בבסיס השימוש ביריעות סיבי פחמן הוא מתיחה מדויקת של יריעת הפחמן והדבקתה באופן מקצועי. בניגוד לביצוע של עבודות חיזק אחרות, שבהן ביצוע לקוי משמעו בדרך כלל נזק חלקי, הרי שיישום לא מדויק של פתרון יריעות הפחמן עלול להיות שהחיזוק לא בוצע כלל.

במילים אחרות, בפנינו שני קצוות: מתיחה מדויקת של יריעות פחמן תעניק חיזוק מעולה, אך מתיחה לא מדויקת – לא תעניק חיזוק כלל. אפשר לומר שיריעות פחמן הן פתרון חיזוק מתקדם ויעיל בהרבה בהשוואה לפתרונות החלופיים, אך רק כאשר הוא מבוצע בידי כוח אדם שהוכשר לכך, רכש ניסיון בשטח ומבצע תהליכי בקרה על היישום.

זו הסיבה שבניין הארץ מעסיקה רק כוח אדם מקצועי ומיומן בשימוש ביריעות פחמן, ועושה שימוש בחומרים מעולים ובמכשירים מקדמת הטכנולוגיה, וכן נוקטת שיטות עבודה מתקדמות הכוללות מערכת בקרה תהליכית ייעודית לאבטחת איכות העבודה והתוצר הסופי.

עם לקוחותיה של בניין הארץ נמנים תאגידים וחברות ציבוריות, גופים ממשלתיים וביטחוניים ולקוחות פרטיים רבים, שלהם היא מעניקה שירות מקצה לקצה: משלב התכנון ועד הביצוע עצמו.

אלפא רומיאו, בואינג ונאס"א

סיבי הפחמן הראשונים יוצרו אי שם באמצע המאה ה-19, וכיכבו, בין השאר, בנורות הראשונות שפיתח תומאס אלווה אדיסון ב 1879.

בשנת 1958 יוצרו לראשונה סיבי פחמן באופן תעשייתי במעבדה של חברת יוניון קארבייד האמריקנית, כאשר בתהליך הייצור המקורי חוממו סיבי משי מלאכותי והתוצר הכיל רק כ-20% פחמן. עם השנים השתפרו הנתונים וכיום מיוצרים סיבים בעזרת תוצרי נפט, המגיעים לאחוז מרשים של 85% פחמן, ומתאפיינים באלסטיות רבה ובחוזק גבוה במיוחד.

לצד תעשיית הבנייה משמשים כיום משטחי סיבי פחמן בתעשיות התעופה, התחבורה, האלקטרוניקה והספורט, וכן לבניית טילים, מטוסים, תחנות כוח, רכבים, אופניים קלי משקל, מחבטי טניס, ביגוד מגן ועוד.

בין השאר, תוכלו למצוא סיבי פחמן במטוסי בואינג 787, במכוניות מרוץ של פורמולה 1, ברכבי ספורט של אלפא רומיאו ובמכוניות על של חברת פיג'ו.

הביקוש העולמי ליריעות סיבי פחמן נמצא בעלייה מתמדת בשנים האחרונות, עם צפי של עליית הביקוש בכ-10% מדי שנה בחמש השנים הקרובות. תעשיית הבנייה אחראית לחלק משמעותי מהעלייה בדרישה זו.