Estruturas de concreto armado corroído são divididas em duas situações, estruturas levemente corroídas e estruturas fortemente corroídas. Durante a armadura estrutural, diferentes métodos de armadura são adotados para os dois casos de dano à corrosão.A estrutura ligeiramente corroída refere-se à corrosão das barras de aço dentro da estrutura de concreto, mas a camada externa de proteção do componente de concreto ainda não apareceu ao longo das trincas de armadura, e a capacidade de suporte do componente não foi significativamente reduzida. Estrutura gravemente corroída significa que a estrutura do concreto tem fissuras ao longo dos tendões devido à expansão das barras de aço, e alguns do concreto foi descascado. Os componentes não podem satisfazer os requisitos básicos do estado-limite de utilização normal e o estado-limite de capacidade de rolamento especificado no código.

A tecnologia de armadura de corrosão para estruturas de concreto armado fortemente corroído inclui a tecnologia de armadura de aço de ligação e a tecnologia de armadura de material compósito reforçado com fibra (FRP). Materiais compósitos reforçados com fibras (abreviados como PRF) referem-se principalmente a fibra de carbono(CFRP), fibra quadrada (AFRP) e fibra de vidro (GFRP).A aplicação de pesquisa mais popular no meu país é o reforço de fibra de carbono (CFRP).

Tipo de dano da estrutura de concreto após armadura com fibra de carbono

De acordo com a literatura, após o reforço do tecido de fibra de carbono, o teste constatou que sua falha no estresse tem as seguintes características.

Quando o reforço da CFRP é muito grande.(Por exemplo, um feixe com cinco camadas de tecido de fibra de carbono) e ancoragem confiável. Pode causar danos super-reforçados, isto é, antes que a barra de aço de tração produza e a fibra de carbono seja quebrada.O concreto na zona de compressão é esmagado.Com óbvias propriedades de falha quebradiça. Quando esse tipo de falha ocorre, o estresse da CFRP atinge apenas cerca de 1/10 de sua resistência à tração final, sua resistência está longe de ser totalmente utilizada, e a fragilidade no momento da falha é significativa. Deve ser evitado. Podemos controlar calculando a quantidade de tecido de fibra de carbono, ou seja, limitando a quantidade de reforço CFRP.

Outra característica da falha quebradiça que deve ser evitada é que o concreto da camada protetora sofre ruptura de descamação por tração de cisalhamento, que é a tensão de cisalhamento gerada pelo adesivo estrutural atuando na superfície do concreto.A ação combinada com o estresse normal provoca fissuras horizontais, que são geradas e ampliadas com as fissuras horizontais. Faça com que a camada protetora de concreto seja descascada. Devido à resistência de união entre o pano de fibra de carbono e o adesivo estrutural, e entre o adesivo estrutural e o concreto, a resistência à tração do concreto (ou concreto raso na superfície) é maior do que a do concreto (ou concreto superficial) sob a condição de garantir a qualidade da pasta. Portanto, a maior parte da falha de descamação ocorre na área da camada protetora do concreto do componente. Podemos controlar este tipo de fissuras através de medidas estruturais e da quantidade de tecido de fibra de carbono.Por exemplo, a fivela de ancoragem adicional; aumente o comprimento do grupo de ancoragem; controle estritamente a qualidade da construção; realize rigorosamente o tratamento superficial dos componentes. Além disso, sabe-se na literatura que a baixa resistência ou comprimento insuficiente de ancoragem do material de união entre o pano de fibra de carbono (CFRP) e a camada de base de concreto também podem causar a falha de descamação entre o material de pano e a superfície de concreto.

Ambos os dois tipos de falha de descamação acima mencionados têm fragilidade significativa e devem ser evitados na aplicação.

O princípio de projeto do reforço de tecido de fibra de carbono para estruturas fortemente corroídas

As idéias básicas orientadoras do projeto de reforço de tecido de fibra de carbono:

1) Para os componentes com boa aparência, menos corrosão de aço, e a camada de proteção de concreto ainda não rachou, ou seja, a estrutura de concreto armado ligeiramente corroído. Ao calcular a capacidade de rolamento, pode-se considerar que a resistência da barra de aço e do concreto e a resistência de união entre eles não diminuíram. Portanto, para tais componentes, se for utilizada armadura de fibra de carbono, somente a armadura anticorrosão preventiva pode ser utilizada para melhorar a resistência à corrosão do componente em ambientes adversos.Este tipo de armadura é de armadura estrutural, e não é necessário calcular a quantidade necessária de tecido de fibra de carbono.

2) Para as estruturas de concreto armado severamente corroído onde a camada de proteção de concreto foi rachada, a corrosão da barra de aço irá reduzir a área transversal da barra de aço e a resistência da barra de aço irá diminuir, e a resistência da ligação entre a barra de aço e o concreto irá diminuir. Ao realizar a armadura de fibra de carbono, o número necessário de tecido longitudinal de fibra de carbono deve ser calculado de acordo com o diferente grau de corrosão estrutural para melhorar a resistência à flexão. Calcular o número de tecido de fibra de carbono transversal para melhorar a capacidade de cisalhamento. Neste contexto, é preciso salientar que o reforço estrutural deve restaurar e melhorar a resistência de todo o componente, não para compensar a perda de aço.

Projeto de reforço para a capacidade de cisalhamento de componentes corroídos

Estudos têm provado que o mecanismo do tecido de fibra de carbono na melhoria da capacidade de cisalhamento de vigas é semelhante ao dos estribos.A melhoria da resistência ao cisalhamento do tecido de fibra de carbono está relacionada aos seguintes fatores.A primeira categoria é o desempenho e condição original do próprio feixe armado: incluindo condição de carga, condição de suporte, relação altura-espano do feixe, relação cisalhamento-espano, resistência ao concreto, relação armadura, relação estribo, etc.A segunda categoria é o desempenho de materiais de reforço (incluindo tecido de fibra de carbono e cola): incluindo a espessura (número de camadas) de CFRP, módulo elástico, comprimento de ancoragem, relação de cisalhamento, módulo elástico de cola, resistência ao cisalhamento, espessura, limite de alongamento etc.Dentre os fatores que influenciam acima, a razão de armadura, a espessura (número de camadas) do CFRP, a razão de span de cisalhamento e a resistência de cisalhamento da cola têm maior impacto sobre as características de capacidade e falha de rolamento final.

De um modo geral, as mais camadas de pasta de tecido de fibra de carbono. Quanto mais a capacidade de cisalhamento da viga reforçada for melhorada; com a mesma quantidade de fibra de carbono, o esquema de reforço com espaçamento de tira pequena e menos camadas é melhor do que o esquema de armadura com espaçamento de tira grande e muitas camadas.

Existem dois tipos de ruptura de cisalhamento para os membros reforçados com tecido de fibra de carbono. Uma é a falha de tração do tecido de fibra de carbono colado no lado do feixe; a outra é a falha de descamação de união entre o tecido de fibra de carbono e o concreto no lado do feixe.

Características de reforço de tecido de fibra de carbono

Entre as tecnologias de reforço para engenharia estrutural corroída, o reforço de fibra de carbono apresenta as seguintes características em comparação com o reforço de aço e o reforço eletroquímico colados:

1 Comparado com a tecnologia de reforço eletroquímico, as vantagens do reforço de tecido de fibra de carbono

1) No reforço de estruturas corroídas, o tecido de fibra de carbono pode ser colocado e colado nas partes necessárias da estrutura, sem alterar a forma da estrutura e sem afetar o aspecto da estrutura. Especialmente para estruturas de concreto armado marinho, o fundo e os lados de vigas, lajes, costelas, e colunas na área de onda.O sistema de proteção catódica é difícil para o projeto de construção do fundo, lado e estrutura especial do componente. Às vezes é difícil de alcançar.

2) No método de reforço eletroquímico, o sistema de proteção catódica deve aumentar o peso da estrutura original.O reforço de tecido de fibra de carbono basicamente não aumenta a carga permanente da estrutura ou aumenta muito pouco. Depois que o pano de fibra de carbono é colado, o peso por m é inferior a 1.0kg, e a espessura da camada colada é de apenas 1mm. Após o reforço e reparação, o peso da estrutura existente não é basicamente aumentado.E tamanho.

3) O método da armadura eletroquímica não pode avaliar de forma confiável o efeito da armadura; a armadura de fibra de carbono pode ser calculada de acordo com o método de cálculo da estrutura do concreto, de modo que o efeito da armadura possa ser garantido, e é possível calcular a vida útil e a confiabilidade da estrutura após a armadura.

Em comparação com a tecnologia de reforço de aço ligado, as vantagens da armadura de fibra de carbono

1) O funcionamento da tecnologia de reforço de aço de ligação é complicado.A construção de reforço de fibra de carbono é conveniente, eficiente e tem boa operacionalidade. Não há necessidade de parafusos ou rebites durante a construção do reforço, que tem pouca perturbação na estrutura existente, não afetará a integridade da estrutura existente, e a qualidade da construção é fácil de garantir.

2) A tecnologia de reforço de aço ligado não pode ser utilizada no ambiente salgado do solo, ambiente marinho e ambiente de erosão química. Portanto, é restrito no reforço de projetos de corrosão em estruturas subterrâneas, abastecimento de água e estruturas de drenagem, estruturas hidráulicas, estruturas portuárias, oficinas químicas, etc.A investigação mostra que estes tipos de estruturas são as estruturas mais gravemente danificadas devido à expansão da ferrugem.