1 Aplicabilidade

Embora fibra de carbono possui as vantagens de peso leve, alta resistência, resistência ácida e álcali, sem espaço de construção, construção simples e quase sem operação úmida, também possui algumas fraquezas que são difíceis de controlar.O mais importante é que é difícil avaliar os riscos para a segurança causados por incêndios, danos causados pelo homem ou outros acidentes. Portanto, é estipulado nas diretrizes de design europeias e americanas que a estrutura original e componentes reforçados com fibra de carbono deve ter a capacidade de suportar seu próprio peso e uma pequena quantidade de carga viva. Isso mostra que o reforço de fibra de carbono só pode melhorar a segurança geral da parte reforçada da estrutura, mas não pode resistir aos danos que causariam o colapso da estrutura e componentes originais.No âmbito de aplicação do nosso método de reforço de fibra de carbono ligado ao exterior, fica também claro que só é aplicável ao reforço dos seguintes projetos:

(1) A estrutura original e os componentes a serem reforçados estão basicamente intactos, mas sua capacidade de suportar cargas vivas precisa ser aumentada.

(2) Devido a problemas de concepção ou construção, a estrutura e os componentes originais estão menos equipados com barras de aço ou estribos de tração que precisam de ser reforçados (mas deve-se notar que a razão de armadura existente não deve ser inferior à razão de armadura mínima especificada em GB50010).

(3) Aumentar a capacidade sísmica da estrutura e componentes originais.

(4) Usado em lugares com meios corrosivos.

Além disso, ao avaliar a viabilidade do uso de fibra de carbono externa para fortalecer estruturas e componentes de concreto, outras técnicas de armadura devem ser utilizadas nas seguintes situações:

(1) O projeto de seção transversal da estrutura original e componentes atingiu a razão de armadura máxima porque é armadura inválida.

(2) A torção da estrutura original e componentes é esmagadora, e é inválido para reparar.

(3) A estrutura original e componentes foram quebrados, porque a função de suporte de carga é difícil de ser totalmente restaurado por colar materiais de fibra de carbono, e é fácil colocar em perigo a segurança devido à ação acidental.

(4) O grau de resistência do concreto medido da estrutura e componentes originais é inferior a C20 para estruturas importantes; para uma estrutura geral inferior a C15, devido ao alto risco de descamação.

(5) No ambiente de uso de alta temperatura ou alta umidade, a fibra de carbono é colada com adesivo comum, porque é fácil causar a falha de ligação de interface.

(6) Quando o risco de incêndio é alto e não há uma camada de proteção de fogo confiável, é porque o adesivo falha durante o fogo.

2 A escolha da fibra de carbono

2.1 A escolha das matérias-primas de fibra de carbono

O tecido de fibra de carbono para reforço de estruturas de suporte de carga é geralmente tecido a partir de reboques unidirecionalmente dispostos.A qualidade de seu desempenho não está apenas relacionada ao método de tecelagem, mas também depende da qualidade do reboque de fibra de carbono utilizado. Portanto, ao escolhermos o tecido de fibra de carbono, primeiro devemos verificar se o tipo, o grau e o modelo do reboque atendem às exigências da estrutura de suporte de carga.De acordo com os diferentes usos do reboque de fibra de carbono e suas exigências de trabalho, o reboque é geralmente dividido em 5 graus. Nomeadamente: Ultra-Alta Força (UHs), Alta Força (HS), Normal (CHS) e Ultra-Alto Módulo (UHM), Alto Módulo (HM). Comumente usado em engenharia são de alta resistência e classe comum.

2.2 A escolha do tecido de fibra de carbono

Tecidos devem ser a primeira escolha para tecidos de fibra de carbono para engenharia de reforço estrutural. Tecidos não tecidos e tecidos de costura são propensos a problemas de aderência, por isso é melhor não usá-los no reforço de estruturas de suporte de carga.O tecido adequado para o reforço da estrutura de suporte de carga é um tecido de tecelagem simples unidirecional com uma estrutura de trama fina.As principais características são:

  (1) A fibra de carbono não é afetada pela trama de fixação, e pode desenvolver completamente o desempenho do reboque.

  (2) A adesão entre o fio de dobra e o fio de trama é boa e dispersa.As fibras de carbono podem ser alisadas e dispostas, e o intervalo entre cada feixe de fibras é propício à infiltração do adesivo e à eliminação de bolhas de ar.

  (3) É fácil de cortar e as fibras não são fáceis de dispersar.

  (4) Fibras de dobra (conteúdo ≥97%) pode dar jogo completo para o efeito de reforço da tensão longitudinal.

3 Escolha do adesivo

Para garantir a qualidade da pasta de fibra de carbono, além de seguir rigorosamente os procedimentos operacionais e requisitos especificados na especificação, o mais importante é a boa molhabilidade e permeabilidade do próprio adesivo.A resina epóxi modificada deve ser a primeira escolha. Tem boas propriedades, tais como a resistência ácida e álcali, alongamento, força, resistência ao envelhecimento, resistência à umidade, resistência ao calor, etc., e tem baixa encolhimento e baixo odor.Adesivos como poliéster insaturado, resina alquídica e éster de vinil serão gradualmente eliminados devido aos seus próprios problemas de desempenho.O desempenho básico dos produtos adesivos de resina epóxi modificados existentes não é muito diferente, mas a diferença no desempenho do processo afetará o efeito de união e posterior resistência da fibra de carbono. Produtos melhores têm um longo tempo de cura inicial, o que permite que o adesivo tenha um certo período de tempo (como 6-8h, ou até mais de 12h) para se infiltrar continuamente e penetrar.O pós-cura é significativamente acelerado, e a resistência necessária para a construção posterior pode ser geralmente alcançada dentro de 16 a 18 horas.

Infiltração, colagem e cura pelo adesivo são os principais elos no processo de construção de reforço de fibra de carbono:

  (1) Formar uma ligação eficaz com a camada de base de concreto, de modo que o tecido de fibra de carbono e o componente reforçado estejam completamente integrados, e a tensão sobre o componente seja efetivamente transferida para a camada de material composto.

  (2) Infiltre-se completamente e infiltre-se no tecido de fibra de carbono, solidifique o reboque de fibra de carbono e a camada de tecido a ser relativamente fixa, formando uma camada de material composto forte que atua em conjunto e exerce o papel de cada fio de fibra de carbono.

  (3) Proteja a camada de material composto de vários fatores ambientais prejudiciais.

Entre eles, a infiltração total do adesivo à fibra de carbono depende mais de sua viscosidade de trabalho: sua viscosidade é pequena, a força de união é grande, e a resistência de união também é grande; e vice-versa. Portanto, devem ser tomadas medidas para aumentar o máximo possível a taxa de infiltração para alcançar o objetivo de aumentar a força de união.Por exemplo: durante a construção, ao mesmo tempo que garante a espessura da cola e não flui, tente limpar a superfície e aumentar a temperatura de construção no local.

4 A estrutura da armadura de fibra de carbono na posição do nó viga-coluna

O nó viga-coluna está na área de distância de flexão negativa, e o método estrutural de armadura de flexão é lidar com o ponto difícil, principalmente para resolver o fenômeno de que a fibra de carbono é fácil de descascar nesta parte.A placa de fibra de carbono em forma de L pode ser usada no reforço de edifícios importantes, e o tratamento de aço-ligado pode ser usado na área de flexão negativa.