Existem principalmente dois esquemas de reforço no campo do reforço de colunas de concreto com CFRP.

(1) Colunas reforçadas com CFRP sem protensão;

(2) Colunas reforçadas com CFRP com protensão.

1 Tecnologia de reforço de colunas com CFRP sem protensão

A tecnologia de reforço de colunas com CFRP sem protensão consiste na colagem externa do CFRP, sendo geralmente adequada para reforço de colunas de concreto, resistência a terremotos e resistência a fissuras. O método de reforço consiste principalmente em envolver a parte frágil do componente com tecido de fibra de carbono e aplicar cola de resina epóxi para que o tecido de fibra de carbono se fixe firmemente à superfície externa do componente, formando um conjunto com o componente e suportando a força em conjunto. Antes de envolver o tecido de fibra de carbono, é necessário tratar a superfície dos componentes para evitar arestas e cantos vivos, de modo a prevenir a concentração de tensão e a ruptura do tecido de fibra de carbono. E o efeito de reforço está relacionado ao método de revestimento, à espessura da pasta, ao teor de fibras e assim por diante.

2 Tecnologia de colunas reforçadas com CFRP protendido

Na engenharia, o método de reforço de colunas de concreto com CFRP é o método de colagem, mas um grande número de testes mostra que o tecido de fibra de carbono sob o método de colagem só pode desempenhar um papel de contenção quando o elemento comprimido sofre deformação lateral suficiente. Este defeito pode ser superado aplicando-se pré-tensão ao material de fibra de carbono, e a restrição passiva pode ser transformada em uma restrição ativa para aproveitar ao máximo o desempenho de alta resistência do material de fibra de carbono.

Para a tecnologia de reforço de colunas com CFRP pré-tensionado, existem três métodos principais de pré-tensão, tanto nacionais quanto internacionais:

(1) Dispositivo de tensionamento com ancoragem autotravante;

(2) Dispositivo de tensionamento para tecido de fibra de carbono pré-tensionado para reforçar a estrutura da coluna;

(3) O tubo de fibra de carbono é injetado na argamassa de cimento expandido.

O dispositivo de tensionamento com ancoragem autotravante é usado para realizar o reforço de colunas com tecido de fibra de carbono pré-tensionado. Este tipo de dispositivo de tensionamento é fácil de construir e praticamente não afeta a aparência da coluna reforçada. Após a aplicação direta de cola na coluna reforçada, o tecido de fibra de carbono é enrolado e travado com uma âncora autotravante. Ao apertar a porca, o tecido de fibra de carbono é tensionado em uma extremidade simultaneamente, obtendo-se o efeito de protensão. A desvantagem é que o método de aplicação da protensão consiste no aperto manual da porca, e a força de protensão aplicada ao tecido de fibra de carbono não é grande.

O dispositivo de tensionamento utilizado para reforçar a estrutura da coluna com tecido de fibra de carbono pré-tensionado é outra técnica de protensão. O dispositivo é desenvolvido especificamente para tecido de fibra de carbono e a vantagem é que ele pode aplicar uma protensão maior. Após a cura da cola, o dispositivo de tensionamento pode ser removido e reutilizado. A desvantagem é que a estrutura do dispositivo é complexa, a montagem é inconveniente e ocupa espaço quando o dispositivo de tensionamento não é removido.

A injeção de tubos de fibra de carbono no material expansor é uma forma singular de aplicar protensão em outros países. O princípio fundamental do método de reforço é injetar o material expansor no tubo de fibra de carbono para obter o efeito de aplicação de protensão.

Os estudos acima sobre colunas de concreto armado com CFRP são resumidos a seguir:

(1) Tanto o reforço com CFRP não protendido quanto o reforço com CFRP protendido podem melhorar a capacidade de carga, a ductilidade e o desempenho de dissipação de energia da coluna. No entanto, o efeito de reforço do CFRP protendido é superior ao do CFRP não protendido e, com o aumento da força de tração, a diferença entre o efeito de reforço dos dois torna-se mais evidente.

(2) A tecnologia de reforço com CFRP não protendido amadureceu e tem sido colocada em prática em projetos, sendo mais utilizada no reforço e reparo da capacidade de carga de colunas em estruturas de edifícios.