1 Modo de falha

A falha de descascamento é um perigoso modo de falha quebradiço causado pela falha da ligação entre CFRP e concreto. Quando o CFRP é usado para reforçar túneis de rodovias, o estresse principal em algumas partes do túnel irá exceder a resistência à tração (chiar) do concreto e a ruptura da casca ocorrerá antes que a capacidade de rolamento da seção seja esgotada.De acordo com os dados experimentais de membros fletores reforçados com CFRP, pode-se prever que a distribuição interfacial da tensão de cisalhamento da CFRP final em uma determinada faixa de comprimento não é uniforme, e o valor máximo da extremidade CFRP diminui com o aumento da distância da extremidade CFRP.As fissuras inclinadas para flexão e cisalhamento aparecerão mais cedo no final da fibra de carbono, de modo que o desfiação começará a partir da extremidade, e, em última análise, conduzirá à falha da armadura de flexão.Na seção média, as fissuras verticais na zona de tração do revestimento levam à tensão de cisalhamento interfacial entre a fibra de carbono e o concreto na base de trincas, o que resulta na desfiação da folha de fibra de carbono.O descascamento ocorre no final das fibras de carbono e na base das fissuras verticais no meio do vão.De acordo com a localização da falha de peeling, os modos de falha podem ser divididos em duas categorias:

(1) a forma de falha de ligação da folha de fibra de carbono.

(2) a forma de ruptura de ligação na parte média da folha de fibra de carbono.

2 Análise de tensão de desfiação

2.1 estado de stress

2.1.1 tensão de ligação

Quando a folha de fibra de carbono é ligada à superfície do concreto de forma confiável de acordo com as normas de construção, a ancoragem e a ligação entre a folha de fibra de carbono e o concreto são muito semelhantes àquela entre a barra de aço e o concreto.A tensão de união entre CFRP e concreto varia ao longo da direção de comprimento da viga, que está relacionada principalmente ao efeito de carga, área de ancoragem de ligação, propriedades do material e outros fatores. Antes das rachaduras de concreto, o concreto e a folha de fibra de carbono trabalham juntos.De acordo com a condição de equilíbrio de uma folha de fibra de carbono , a tensão de ligação t_cf

A forma local de tensão de união muda após trincas ocorrerem no concreto, e uma pequena separação ocorre de repente em um ponto na interface de ligação entre fibra de carbono e concreto.A fissura de concreto já não suporta força de tração, mas a força de tração da fibra de carbono aumenta de repente.Com o aumento da distância ao longo da fissura para ambos os lados, a carga de concreto sob a ação do estresse de união gradualmente se acumula e aumenta.No entanto, a carga de CFRP diminui gradualmente para o nível de ambos antes da fissuração do concreto, e o acúmulo de tensão de união em um determinado comprimento faz com que a tensão de tração do concreto atinja a resistência à tração, e novas fissuras ocorrem.A largura de fissura de barras de compressão excêntricas reforçadas por CFRP é menor do que a de barras de concreto comuns devido à deformação do concreto confinado por CFRP vertical e horizontalmente.A distribuição local do estresse de união é mostrada na Figura 2.O descascamento ocorre quando o pico ou a tensão média de união excede a resistência de aderência ou tração (escalço) entre CFRP e concreto.

2.1.2 tensão de descamação

Após a ocorrência de fissuras de concreto, o concreto em ambos os lados da fissura produzirá rotação e deslocamento vertical relativo sob a influência da deformação do revestimento, retração desigual e outros fatores.Para manter sua continuidade, a folha de fibra de carbono deve suportar o tens_perpendicular ao plano da folha de fibra de carbono em ambos os lados da fissura.O stress_é localmente equilibrado quando a folha de fibra de carbono e o concreto não são despojados ao longo da direção longitudinal da folha de fibra de carbono.Ver figura 3.A tensão do efeito descasque pode ser chamada de tensão de descasque entre a folha de fibra de carbono e o concreto.O estresse de esfoliação tem uma influência muito importante na esfoliação da CFRP.O valor do estresse de esfoliação está relacionado a muitos fatores. Deve-se considerar o estresse de esfoliação ao final da CFRP, a carga desfavorável e o crack principal.

2.1.3 tensão de cisalhamento

A tensão de cisalhamento e a tensão de casca são duas tensões diferentes no tecido de fibra de carbono.O estresse de shear é produzido pela carga externa, enquanto o estresse de peeling é causado pela luxação relativa causada por fissuras, mas desempenha o mesmo papel no descascamento.O descasque ocorre quando a tensão de cisalhamento e a tensão de descamação na fissura são sobrepostas além da resistência de união entre CFRP e concreto ou da resistência à tração real do concreto.

3. Fatores que afetam a falha de descamação

(1) a resistência do concreto.A resistência do concreto é o fator mais importante que afeta a falha de descamação. Quanto menor a resistência do concreto, mais fácil é descascar. Mesmo que a resistência do concreto seja maior, a parte rasa de sua superfície não pode atingir a resistência do ensaio devido ao efeito de cofragem ao derramar, causando assim muitos componentes descascar.Para os elementos de revestimento existentes, devido à carbonização, envelhecimento, corrosão de aço e outras razões, a superfície da parte rasa do concreto tem fissuras longitudinais e transversais, baixa resistência, mais propensas ao descasque.

(2) o comprimento da fixação e o modo de fixação. Quanto menor o comprimento da ancoragem, maior o estresse de união local, e mais fácil a falha de descamação ocorre. Quando o comprimento da fixação excede um determinado comprimento, a tensão de ligação não aumenta basicamente. Portanto, existe um comprimento mínimo de ancoragem para o concreto ligado à fibra de carbono.

(3) as propriedades dos materiais de reforço.O adesivo resinoso tem alta rigidez e boa flexibilidade da folha de fibra de carbono, que pode efetivamente reduzir o estresse de peeling e, assim, reduzir a possibilidade de falha de descasque. Quanto maior a quantidade de armadura, maior a espessura e rigidez da CFRP levará ao aumento do estresse de descamação e descamação.

(4) qualidade da construção. Durante a construção, as folhas de fibra de carbono plana são ligadas para garantir uma força transversal uniforme das folhas de fibra de carbono e reduzir os danos causados pela separação local.A cola de resina entre folhas de fibra de carbono e concreto e entre folhas de fibra de carbono e folhas de fibra de carbono é completa e uniforme, o que é benéfico para evitar a ocorrência e desenvolvimento de danos de peeling.

(5) A história do carregamento.O diferente estado de estresse primário antes do reforço tem influência diferente na ocorrência e desenvolvimento do descamação. Quando outras condições são as mesmas, a possibilidade de falha de descamação é comparável à de fortalecimento sem estresse primário no início do desenvolvimento de fissuras ou fissuras.No entanto, com o desenvolvimento de fissuras, se não forem tomadas medidas preventivas necessárias, aumenta a possibilidade de falha de descamação.

4 Medidas de prevenção e controle de engenharia

(1) camada ancorada adicional.É uma medida simples e eficaz para adicionar ancoragem às extremidades de folhas CFRP.A tira de compressão adicional exerce pressão na direção transversal da folha de fibra de carbono, resiste à tensão de descamação e tensão de cisalhamento, e reduz o efeito da tensão de tração principal da unidade de concreto local na folha de fibra de carbono longitudinal.

(2) aumentar o comprimento da fixação.A tensão de ligação está relacionada com o comprimento da ancoragem.O comprimento da ancoragem é curto e a tensão de ligação local é grande, por isso é fácil de descascar. Portanto, o comprimento de ancoragem da fibra de carbono reforçada com armadura de anel deve ser o mais longo possível.

(3) controlar estritamente a qualidade da construção.Para garantir que a superfície de ligação da folha de fibra de carbono seja lisa, o ligante é completo e uniforme, de modo que a folha de fibra de carbono submetida a tensão de tração longitudinal transversal, na medida do possível, não desigualmente fenômeno de força, o que é propício para garantir o efeito de ligação global da folha de fibra de carbono e revestimento de concreto, inibir a ocorrência e desenvolvimento de peeling.

(4)) o número de camadas para colar folhas de fibra de carbono não deve ser excessivo.Na premissa de uma armadura suficiente, reduzir o número de camadas de CFRP pode reduzir a rigidez global do material de armadura e reduzir o estresse de peeling.Em geral, o número de camadas de folhas de fibra de carbono ligadas à mesma parte da estrutura de revestimento não deve exceder três camadas, de modo a evitar aumentar a dificuldade de imersão do material de ligação em folhas de fibra de carbono e reduzir o efeito de ligação entre folhas de fibra de carbono.

(5) selecção rigorosa.O desempenho dos materiais de união afeta diretamente o efeito de união e o desenvolvimento de desfiação entre CFRP e concreto.O desempenho de construção de diferentes tipos de CFRP é diferente. Portanto, o CFRP e os materiais de ligação utilizados na engenharia devem passar por inspeção confiável e garantia de qualidade.

(6) o tratamento de superfície dos componentes deve ser rigoroso.O tratamento superficial dos membros também é um problema fundamental para o reforço de estruturas com materiais de ligação externos.Se o tratamento de superfície não atender aos requisitos, a interface de ligação será fraca, a resistência de ligação será reduzida, resultando em falha de armadura.