1 A necessidade de investigação de reforço de fibra de carbono materiais de reforço

1.1 Necessidades estratégicas

Em relação à tecnologia de reforço e reparo de materiais de fibra de carbono em estruturas de concreto, no início da década de 1980, países desenvolvidos, como os Estados Unidos e o Japão, passaram a realizar experimentos e pesquisas nessa área, e eles foram bastante maduros. Atualmente, a produção mundial de fibra de carbono está concentrada principalmente em alguns países desenvolvidos, como Japão, Reino Unido, Estados Unidos, França e Coreia do Sul. Três empresas japonesas com fibra acrílica como seus principais produtos dependem de sua tecnologia avançada de fiação para formar uma vantagem na produção de fios brutos de alto desempenho, representando mais de 75% da produção mundial.No final da década de 1990, meu país começou a estudar tecnologia de reforço de fibra de carbono, e começou a ser popularizado e aplicado no reforço de estruturas de engenharia de ponte.No entanto, em comparação com o nível internacional avançado, ainda existe uma certa lacuna.O nível global de desenvolvimento está quase 20-30 anos atrasado. Atualmente, 95% da fibra de carbono do meu país depende das importações.A força científica e tecnológica é um dos principais pilares do poder nacional abrangente. Só ocupando as grandes alturas de desenvolvimento tecnológico é que podemos compreender a iniciativa. meu país atribui grande importância ao desenvolvimento da indústria de fibra de carbono.O programa nacional "863 e os ministérios e comissões relevantes estão preocupados com o desenvolvimento da indústria de fibra de carbono do meu país e o ritmo de sua industrialização, e dão forte apoio.No plano de desenvolvimento do " Décimo Segundo Quinto Ano, materiais de fibra de alta tecnologia que estão relacionados à segurança industrial nacional são a prioridade máxima. Fibra de carbono é listada como a primeira. Também foi lançado o Relevant "973 Program", que criou condições únicas para o desenvolvimento da fibra de carbono no meu país.

1.2 A necessidade de construir uma sociedade orientada para a conservação

Na reunião de avaliação e aceitação do projeto de pesquisa, promoção e aplicação de inspeção de ponte velha de estrada, avaliação e tecnologia de reforço ", líderes do Ministério das Comunicações e especialistas participantes falaram altamente desta pesquisa. Eles acreditam que os resultados da pesquisa forneceram forte suporte técnico para a implementação suave da rede rodoviária do meu país e planos de otimização e reconstrução de pontes perigosas, refletiu o conceito de desenvolvimento científico de construção de uma indústria orientada para a conservação, e promoveu a nossa construção de uma sociedade de baixa conservação de carbono.

1.3 Necessidades do desenvolvimento da ciência e da tecnologia

Os projetos de restauração de pontes têm suas próprias características, fornecendo uma grande quantidade de dados científicos para a pesquisa científica. Após anos de investigação sistemática, o meu país estabeleceu basicamente uma série de especificações padrão para inspecção, reparação e reforço de pontes em serviço, e formou um sistema técnico prático relativamente completo.O avanço dos materiais de engenharia e o surgimento de novos materiais sempre foram os pioneiros e forças motrizes do desenvolvimento da engenharia civil.O surgimento de materiais de fibra de carbono e seu uso bem-sucedido no reforço e reforço da engenharia civil trouxeram a pesquisa de tecnologia de reforço de engenharia civil para um nível mais elevado.

2 Características

O material de fibra de carbono é um material de alta tecnologia que tem sido usado no campo da engenharia civil com a mais antiga, mais madura tecnologia e a maior quantidade. Como um material de reforço que faz época, em comparação com materiais de reforço tradicionais, tem muitas vantagens e características insubstituíveis.Carbon Fiber CarbonFiber, referido como CF, é um novo tipo de material de fibra com um teor de carbono de mais de 95% feito a partir de fibras de matriz orgânica sob um ambiente de gás inerte a uma temperatura elevada de 1000-3000 graus Celsius por pirólise. Não só tem as características inerentes dos materiais de carbono, mas também tem a soft processabilidade das fibras têxteis.É uma nova geração de materiais de fibra de alta resistência. Devido à sua alta resistência, alto módulo, baixa densidade e baixo coeficiente de expansão linear, é chamado de rei de novos materiais. Internacionalmente conhecido como " ouro preto " e " material de terceira geração ". Sua gravidade específica é inferior a 1,4 de aço, e sua resistência à tração é 7-9 vezes a do aço, e seu módulo de elasticidade de tração também é superior ao do aço., E tem forte resistência ácida e álcali e resistência à corrosão.

Nos últimos anos, a aplicação de materiais de fibra de carbono no campo da engenharia civil sempre foi foco de pesquisa em casa e no exterior.A indústria de fibras de carbono e materiais compósitos em casa e no exterior está em um período de rápido desenvolvimento, tecnologia de produção e eficiência de produção foram significativamente melhoradas, e os custos do produto têm estabilizado e diminuído.Com o vigoroso desenvolvimento de novas tecnologias para o reforço de estruturas de concreto com materiais de fibra de carbono, tem sido amplamente utilizado na indústria da construção.

3 Definição, princípio, características e escopo de aplicação do reforço de fibra de carbono

3.1 Definição

A armadura de fibra de carbono refere-se ao uso de resina adesiva especialmente formulada ou resina impregnada para furar materiais de fibra de carbono na superfície de barras de concreto ponte que precisam ser reforçadas. Após a cura da resina, forma um novo corpo composto de suporte de força com o componente original, que trabalha em conjunto para melhorar a capacidade de flexão e cisalhamento do componente estrutural.

3.2 Princípio

Materiais de fibra de carbono utilizados para reforço de estrutura de construção têm boas propriedades mecânicas.O reforço de fibra de carbono deve primeiro fazer com que os filamentos de fibra de carbono no tecido de fibra de carbono tenham a mesma direcionalidade e possam trabalhar em conjunto. Esta é a condição necessária e a chave para o reforço. Após pré-impregnação de fibra de carbono com resistência à tração extremamente alta com resina epóxi, torna-se um material de reforço composto (fibra contínua unidirecional), que melhora muito a resistência à tração do tecido de fibra de carbono.Em seguida, um adesivo de resina epóxi é usado para colocá-lo no componente a ser reforçado ao longo da direção de tração ou perpendicular à direção de fissura para formar um novo corpo composto.O material de pasta e o concreto armado original trabalham em conjunto para melhorar o desempenho da força do componente reforçado, melhorar a resistência ao corte e fissura do componente e alcançar o objetivo da armadura. Portanto, o aglutinante desempenha um papel vital no reforço do tecido de fibra de carbono.

3.3 Características Ligar o material composto de fibra de carbono para reforçar a ponte, em comparação com o reforço da placa de aço colante, tem as seguintes vantagens:

3.3.1 É mais conveniente para Shaanxi, não precisa usar equipamento de reforço em larga escala, tem alta eficiência e velocidade de construção rápida.

3.3.2  pode efetivamente selar fissuras em estruturas de concreto, retardar ou eliminar o aparecimento e expansão de fissuras, e prolongar a vida útil da estrutura.

3.3.3 Não há necessidade de perfurar, nenhum dano novo à estrutura original.

3.3.4 Após o reforço, o tamanho e a forma da seção original não serão alterados.O relógio é leve e bonito.

3.3.5 Efeito econômico e durável, bom reforço, sem necessidade de manutenção posterior.

3.3.6 Devido à excelente resistência à fadiga de materiais de fibra de carbono, a resistência à fadiga de estruturas de concreto reforçadas com tecido de fibra de carbono será melhorada.

3.3.7 A anticorrosão é forte, a aplicação é ampla, a resistência à corrosão e durabilidade dos componentes reforçados são muito melhoradas, e pode ser aplicada à armadura de componentes em vários ambientes de trabalho complexos.

3.3-8 A rugosidade do material de fibra de carbono é menor que a rugosidade da superfície do concreto, o que pode melhorar a capacidade de fluxo de água na seção de armadura.

3.3.9 Melhorar a impermeabilidade e a resistência à erosão dos membros do reforço.

4 Classificação, comparação e desenvolvimento de materiais reforçados com fibra de carbono

4.1 Classificação Os materiais de fibra de carbono incluem tecido de fibra de carbono e placa de fibra de carbono.O tecido de fibra de carbono é um produto semelhante ao tecido, no qual as fibras de carbono contínuas são dispostas em uma ou mais direções sem impregnação de resina.A placa de fibra de carbono é um produto em forma de placa no qual as fibras de carbono contínuas são dispostas em uma ou mais direções e são impregnadas e curadas por resina.

4.2 Comparação de materiais reforçados com fibra de carbono

4.2.1 Em termos de construção, em comparação com o tecido de fibra de carbono, a placa de fibra de carbono tem as seguintes vantagens:

(1) A construção é conveniente e a qualidade da construção é mais fácil de garantir.

(2) As pernas são altas, uma camada de 1. Placa de 2mm de espessura é equivalente a 10 camadas de tecido de fibra de carbono.

(3) A placa de fibra de carbono é mais fácil de manter a fibra reta do que o tecido de fibra de carbono, que é mais propício para a função da fibra de carbono.

(4) Placa de fibra de carbono é mais adequado para reforço pré-stressed, e pode dar jogo completo para a alta resistência da fibra de carbono.

(5) Em comparação com o tecido de fibra, a placa de dimensão quebrada é mais adequada para o reforço de parede de estrutura de tijolo-concreto.

4.2.2 Comparado com o pano de fibra de carbono, a placa de fibra de carbono tem as seguintes desvantagens:

(1) O pano de fibra tem uma gama de aplicação mais ampla e pode ser cortado arbitrariamente para reforçar estruturas de várias formas (superfícies curvas circulares ou complexas).

(2) É caro, o que limita a aplicação da placa de fibra de carbono.

5 Considerações finais

Materiais de reforço de fibra de carbono têm muitas propriedades e vantagens únicas, e os benefícios econômicos e sociais abrangentes produzidos são bons, têm amplas perspectivas de aplicação, e são dignos de uma promoção vigorosa em projetos de reparo de ponte.