Introdução

Como um novo tipo de material,FRP wrap tem sido amplamente utilizado para reparar e reforçar estruturas de concreto nos últimos anos devido à sua elevada relação resistência-peso, resistência à corrosão e fácil construção.O método comum de armadura é usar adesivo estrutural de construção para colar o envoltório CFRP na superfície de tração de vigas e lajes de concreto, ou envoltório de pilares de concreto para reforçar a estrutura.No entanto, a resistência ao fogo das estruturas de concreto armado de revestimento CFRP é muito pobre.A temperatura ambiente das estruturas de concreto reforçadas e reparadas com revestimento CFRP não deve ser superior a 60 C por um longo período de tempo.Por um lado, a maioria dos adesivos usados para colar folhas de fibra de carbono são epóxi. Quando a temperatura excede a temperatura de transição de vidro (Tg), os adesivos se decompõem ou suavizam, perdendo assim a força de cisalhamento entre as fibras e impedindo que as fibras encurvarem.Por outro lado, em condições aeróbias, quando a temperatura for superior a 400 C, o envoltório CFRP será obviamente oxidado, e a combustão liberará fumaça tóxica. Constata-se que a estrutura reforçada CFRP sem quaisquer medidas de proteção contra incêndios dificilmente pode atender aos requisitos de resistência ao fogo. Portanto, tomar boas medidas de proteção para melhorar a resistência ao fogo da estrutura de concreto armado de revestimento CFRP tem um papel muito significativo.Pesquisadores em casa e no exterior fizeram muitas pesquisas experimentais e análises teóricas sobre as medidas de proteção contra incêndios e melhoria do desempenho da resistência ao fogo de membros de concreto armado CFRP, e obtiveram resultados frutíferos de pesquisa.Com base na análise da literatura de pesquisa existente em casa e no exterior, tomando como objeto de pesquisa a estrutura de concreto armado CFRP, este trabalho expõe principalmente a comparação de materiais de proteção contra incêndio utilizados na estrutura de concreto armado de revestimento CFRP atualmente, sintetiza sistematicamente os fatores que afetam sua resistência ao fogo, e aponta alguns problemas a serem estudados.

Comparação dos materiais de protecção contra incêndios existentes

Como o revestimento CFRP em si não tem resistência suficiente ao fogo, e o revestimento CFRP é usado principalmente para reforço e reparo, não é usado como material à prova de fogo, então o código requer que, após o fortalecimento da estrutura de concreto com revestimento CFRP, a superfície da estrutura reforçada e reparada seja protegida. Os materiais resistentes ao fogo e os seus métodos de tratamento devem ser utilizados para atingir os graus de protecção contra incêndios exigidos dos edifícios após reforço. Quando estruturas reforçadas estão em outros ambientes especiais, materiais de proteção eficazes devem ser selecionados de acordo com circunstâncias específicas. Atualmente, os principais materiais de proteção contra incêndios utilizados em estruturas de concreto armado de revestimento CFRP são: revestimento retardador de fogo grosso, revestimento retardador de fogo ultra-fino, placa de prevenção de incêndios e argamassa de cimento comum.

(1) Revestimentos resistentes ao fogo espessos: O mecanismo dos revestimentos retardadores de fogo espessos consiste em prevenir e consumir calor de fogo na superfície do substrato, utilizando o bom isolamento térmico de materiais de isolamento de alta eficiência inerentes aos revestimentos e o efeito de absorção de calor dos aditivos, de modo a aliviar a temperatura crítica do substrato. Revestimentos retardadores de fogo grossos não só têm vantagens óbvias na resistência ao fogo, mas também têm as características de água, baixo custo e boa resistência ao tempo.Para o teste de resistência ao fogo, utilizou-se uma viga protetora revestida de retardador de fogo revestido de 40 mm de espessura.A temperatura da superfície do CFRP foi de cerca de 225 C após 2 horas de fogo, e o limite de resistência ao fogo do espécime foi de 125 min, o que excedeu o limite de resistência ao fogo da primeira série exigido pelo Código de Proteção ao Fogo em Design Arquitetônico (GB 16-87) para 2.0 H. Isso mostra que o método tem melhor efeito de prevenção de incêndios. Revestimentos grossos são propensos a retração e fissuração devido à espessura dos revestimentos, de modo que a espessura de cada revestimento não excede 10 mm, e os revestimentos precisam ser fixados com malha de arame e parafusos de expansão.

(2) Revestimentos retardadores de fogo ultra-fino: um grande número de gases inertes são liberados por decomposição térmica sob alta temperatura de fogo, o que reduz a concentração de gases combustíveis e oxigênio no ar, e retarda ou suprime a combustão. Além disso, quando o revestimento é disparado, ele se expande e espuma, formando uma camada de espuma carbonizada leve porosa, que pode efetivamente impedir a transferência de calor para o substrato.As vigas reforçadas com revestimentos retardadores de fogo ultrafino para proteção contra incêndio foram experimentalmente encontradas com fissuras mais amplas no revestimento no início, e, em seguida, com o aumento da espessura de espuma, as fissuras mais largas entre os revestimentos foram preenchidas lentamente. Comparativamente falando, a resistência ao fogo do revestimento ultra-fino à prova de fogo é inferior à do revestimento grosso à prova de fogo.A fim de aumentar a adesão entre revestimentos e revestimento CFRP, além da malha de arame entre revestimentos e revestimento CFRP, uma pequena quantidade de areia de quartzo deve ser pulverizada fora.

(3) Placa à prova de fogo: geralmente, é feito de material inorgânico como o material de base, e adicionando vários materiais modificados após um determinado processo.Este tipo de placa pode manter uma certa resistência no fogo, e tem boa estabilidade dimensional e isolamento de fogo desempenho.A placa à prova de fogo de silicato de cálcio de 40 mm de espessura foi utilizada como camada protetora sob a curva de aquecimento padrão IS0834 por 122 minutos, e a deflexão final foi 143.6 mm.De acordo com a estipulação do método de ensaio resistente ao fogo para componentes de construção, o critério para determinar o limite de resistência ao fogo dos espécimes é que os espécimes colapsam ou a deflexão máxima dos espécimes excede L/20 durante o ensaio, em que L é o intervalo de tempo de incêndio dos espécimes, unidade mm.O comprimento de fogo real do feixe é de 4m, e o limite máximo de deflexão é de 200mm. Portanto, a placa de proteção contra incêndio ainda pode obter melhor efeito de proteção contra incêndio.

(4) Argamassa de cimento: pulverizada ou pintada manualmente, argamassa de cimento será aplicada à superfície dos componentes de reforço.Argamassa de cimento não é um material à prova de fogo. Sugere-se que a argamassa de cimento comum também pode ser usada como medida de proteção à prova de fogo para fortalecer vigas de concreto sob a condição de baixo limite à prova de fogo.A fim de evitar a descamação prematura do envoltório CFRP, a malha de arame de aço em forma de U deve ser estabelecida entre a argamassa de cimento e o envoltório CFRP, e os parafusos de expansão devem ser colocados na parte superior da viga em ambos os lados para reforçar a malha de arame de aço.

Principais fatores que afetam a resistência ao fogo

De acordo com a literatura existente, os fatores que afetam a resistência ao fogo das vigas de concreto armado de revestimento CFRP são: espessura da cobertura de concreto, relação de carga, armadura de revestimento CFRP, espessura do revestimento, relação Span-to-height, desempenho térmico de materiais resistentes ao fogo.