Retrofit de tecido de fibra de carbono

Os danos causados pela corrosão das estruturas de betão armado por sais são graves. O excesso de iões cloreto nos componentes do betão armado é mesmo comparado ao "cancro" do betão. De acordo com as estatísticas do Departamento de Normas Técnicas dos EUA, a corrosão provocada pela corrosão do aço na estrutura do edifício reduz a capacidade de suporte, resultando na perda de até 28 mil milhões de dólares americanos em componentes de betão armado. Devido ao ambiente marinho, a corrosão das estruturas de betão armado na região costeira é superior a 70%. Por conseguinte, a corrosão das barras de aço, as fissuras por expansão, o lascamento e o desplacamento do betão ao longo das barras de aço nas estruturas de betão armado tornaram-se os principais riscos que ameaçam a durabilidade das estruturas de betão armado, e os enormes prejuízos económicos causados pelas mesmas tornaram-se o foco da engenharia civil.

A tecnologia de proteção e reforço de estruturas de betão corroído tem atraído a atenção mundial, e a tecnologia de reforço de tecido de fibra de carbono é uma das formas eficazes de resolver este problema.

1 Exemplo de análise de engenharia

1.1 Formação em engenharia

O projeto é uma área residencial no Porto de Jingtang. Trata-se de uma residência numa cidade portuária costeira com sete estruturas de tijolo e betão. Fundado em 2005, o projeto não foi construído por algum motivo. O corpo principal foi concluído e não recebeu qualquer decoração interior e exterior. Em 2012, foi adquirido por uma empresa de construção e estava pronto para continuar a construção.

1.2 deteção e análise

A construção residencial na área residencial está suspensa há 7 anos, resultando em muitos problemas de engenharia. Através da observação visual, podem ser vistas manchas de ferrugem na base da laje do pavimento residencial em todo o lado, vazios graves, a maior parte da camada protetora a lascar, ao longo da direção das fissuras de aço. As vigas e as placas provocam fissuras devido à corrosão e expansão das barras de aço. O betão componente está gravemente carbonizado, o betão está solto e a corrosão do aço é grave. A maioria das barras de aço na base da laje está exposta, e a secção de tensão do reforço está enfraquecida, o que coloca em risco a segurança da estrutura. De acordo com os desenhos de projeto e a análise da corrosão do betão e das barras de aço no local, e através da inspeção dos departamentos de inspeção de qualidade relevantes, considera-se que o projeto necessita de ser reforçado antes de poder continuar a construção.

1.3 análise de avarias

Após a recolha de várias amostras de betão e testemunhos, análises mecânicas e químicas e investigação de campo, chegou-se às seguintes conclusões: a corrosão do aço é a principal causa de fissuras na camada de betão. Por um lado, a corrosão é provocada pela intrusão de iões cloreto no meio atmosférico e marinho. Por outro lado, a espessura da camada de betão é insuficiente, sendo que alguns componentes nem sequer possuem uma camada protetora.

Resultados da investigação de campo e dos ensaios:

A resistência do betão cumpre basicamente os requisitos de projeto.

As fissuras longitudinais do betão estão ligadas longitudinalmente.

A superfície do betão está a apresentar sérios descamação.

A corrosão das barras de aço é muito grave e os danos na secção de reforço atingiram os 50%.

2 Esquema de reforço, construção e controlo de qualidade

2.º A seleção dos esquemas de reforço pode ser dividida em seis categorias: 1) método de ampliação da secção transversal; 2) método de reforço de aço envolvente; 3) método de ligação do aço; 4) método de reforço de pré-tensão; 5) alteração da forma de transmissão de força; 6) método de reforço de fibra de carbono.

A prática comprovou que o método de reforço com fibra de carbono apresenta as vantagens de elevada resistência, elevado módulo, resistência à corrosão, resistência à fadiga, fácil processamento, leveza e fácil operação manual, entre outras. O reforço com fibra de carbono (PRFC) é considerado o método de reforço estrutural mais promissor devido às suas excelentes propriedades mecânicas e elevada eficiência.

2.2 Princípio de projeto e cálculo do reforço de CFRP

Para melhorar a capacidade de suporte, a chapa longitudinal de CFRP deve ser calculada de acordo com o grau de corrosão das barras de aço para reduzir a área da secção transversal das barras de aço, a resistência das barras de aço e a perda de força coesiva entre as barras de aço e o betão.

3. Tecido de fibra de carbono colado externamente em estrutura de betão

3.1 Remoção da ferrugem da barra de aço

(1) Remova o betão deteriorado, como lascas, corrosão solta e corrosão alveolar.

(2) Retire o betão da barra de aço corroído e exponha a armadura.

(3) Remova a camada de ferrugem na superfície da barra de aço com uma escova de aço e uma rebarbadora.

(4) Limpe a superfície da barra de aço com acetona ou álcool anidro para expor a barra de aço.

3.2 tratamento de superfície de base,

(1) Aplainar a superfície do componente, expondo areia, pedra e cimento.

(2) Parte das fissuras são reparadas com materiais de reparação.

(3) Remover o pó da superfície com ar comprimido e limpar a superfície com acetona.

3.3 Aplique a cola base uniformemente com o rolo ou pincel para cobrir a superfície do betão. É necessário molhá-la nos poros do betão e depois avançar para o processo seguinte após a cola solidificar.

3.4 Tratamento de nivelamento

(1) A parte côncava da superfície de betão é preenchida com material de nivelamento.

(2) Aplique o material de nivelamento no canto para reparar um arco suave com um raio não inferior a 20 mm.

(3) Após a secagem do material de nivelamento, avance para o procedimento de trabalho seguinte.

3.5 Aplicação de tecido de fibra de carbono

(1) O tecido de fibra de carbono é cortado de acordo com as dimensões exigidas pelo projeto.

(2) Prepara-se o adesivo de resina para imersão e aplica-se uniformemente na parte colada.

(3) Após a colagem do tecido de fibra de carbono, o rolo é enrolado várias vezes ao longo da direção da fibra, extrudindo a bolha de ar de modo a que a cola de resina fique totalmente imersa no tecido de fibra de carbono.

(4) Espalha-se uniformemente uma camada de cola sobre a superfície do tecido de fibra de carbono.

(5) Observa-se que o comprimento de sobreposição do CFRP não deve ser inferior a 100 mm, a extremidade é fixada com o CFRP transversalmente e a parte deformada é reparada com uma seringa.

3.6. Para garantir a durabilidade, a resistência ao fogo e outras propriedades do adesivo, podem ser aplicadas argamassa ou revestimento retardante de fogo na superfície para proteção. Para dar resposta às considerações do processo seguinte (decoração da casa), este projeto adotou o tratamento da base da placa com argamassa de cimento para aumentar a aderência da superfície.

4 Conclusão

A nocividade da corrosão das barras de aço provocada pela corrosão salina nas habitações é uma questão importante que merece a atenção dos engenheiros. É particularmente importante reforçar a gestão da qualidade da construção, controlar rigorosamente a qualidade dos materiais e tomar as medidas correspondentes tendo em conta as condições ambientais específicas. Considerando o efeito de reforço e reparação do projeto em questão neste artigo, a tecnologia de tratamento de reforço é viável e apresenta bons resultados. Após o tratamento, o reforço foi aprovado pelo departamento de inspeção de qualidade competente. O betão reforçado com fibra de carbono (PRFC) é utilizado há mais de um ano sem apresentar qualquer anormalidade. O betão reforçado com fibra de carbono (PRFC) apresenta um excelente desempenho técnico e económico, o que o colocará inevitavelmente numa posição de destaque no domínio do reforço de edifícios, com bom espaço e boas perspectivas de desenvolvimento.