Ploymer reforçado com fibra de carbono(CFRP) é um novo material de alta resistência. Nos últimos anos, a pesquisa e a aplicação no campo da engenharia de construção desenvolveram-se rapidamente.Em comparação com os métodos tradicionais de reforço estrutural, a tecnologia de reforço de fibra de carbono é uma nova e eficiente tecnologia de reforço e reparo, que tem as vantagens de alta resistência, alta eficiência, construção conveniente e uso amplo.Entre elas, a folha de fibra de carbono é uma nova tecnologia de reforço e reparo para estruturas de concreto, e seu método de construção adota principalmente o método " trÃas etapas. Ou seja, o material de união de resina de dois componentes da resina de camada inferior, material de nivelamento e resina impregnada de resina é usado para colar a folha de fibra de carbono na superfície externa do membro estrutural para alcançar o propósito de reforço. Actualmente, para além da aplicação em betão, está a ser progressivamente promovida para o reforço e reparação de estruturas de alvenaria, estruturas de aço e até mesmo estruturas de madeira.

Características de reforço da folha de fibra de carbono unidirecional

Dentre a tecnologia de armadura de engenharia de estrutura de concreto, a armadura de fibra de carbono unidirecional tem vantagens únicas em comparação com a tecnologia de armadura eletroquímica e a tecnologia de armadura de aço colada.

1) Em comparação com a tecnologia de reforço eletroquímico

Na armadura de estruturas de concreto, folhas de fibra de carbono podem ser colocadas e coladas nas partes necessárias da estrutura sem alterar a forma da estrutura ou afetar o aspecto da estrutura. Especialmente para estruturas de concreto armado offshore, o fundo e os lados de vigas, lajes, costelas e colunas na área de onda.O sistema de proteção catódica é difícil para o projeto de construção do componente inferior, lateral e estrutura especial, e às vezes é difícil de realizar.

No método de reforço eletroquímico, o sistema de proteção catódica deve aumentar o peso da estrutura original.A armadura de fibra de carbono basicamente não aumenta a carga permanente da estrutura ou aumenta muito pouco. Depois que a folha de fibra de carbono é colada, o peso por metro quadrado é inferior a 1.0 kg, e a espessura da camada colada é de apenas 1 mm. Após reforço e reparação, o peso e o tamanho da estrutura existente não são basicamente aumentados.

O método de reforço eletroquímico não pode avaliar de forma confiável o efeito da armadura.A armadura de fibra de carbono pode ser calculada de acordo com o método de cálculo da estrutura do concreto, de modo que o efeito da armadura possa ser garantido, e é possível calcular a vida útil e a confiabilidade da estrutura após a armadura.

2) Em comparação com a tecnologia de reforço de aço ligado

A operação da tecnologia de reforço de aço colado é complicada.A construção do reforço de fibra de carbono é conveniente, eficiente e tem boa operacionalidade. Nenhum parafuso ou rebites são necessários para a construção do reforço, que tem pouca perturbação da estrutura existente, não afetará a integridade da estrutura existente, e a qualidade da construção é fácil de garantir.

A tecnologia de reforço de aço ligado não pode ser usada em ambientes de solo salgado, ambientes marinhos e ambientes quimicamente corroídos. Portanto, é restrito no reforço de projetos de corrosão em estruturas subterrâneas, abastecimento de água e estruturas de drenagem, estruturas hidráulicas, estruturas portuárias, oficinas químicas, etc.A investigação mostra que estes tipos de estruturas são as estruturas mais gravemente danificadas devido à expansão da ferrugem.A tecnologia de reforço da folha de fibra de carbono pode se adaptar ao reforço desses tipos de estruturas.

Projeto

Na primeira fase do projeto de renovação de uma loja de departamento nesta área, após levantamento de site e cálculos de projeto, verificou-se que a capacidade de rolamento flexural das vigas locais não poderia atender aos requisitos devido às mudanças nas funções de uso do primeiro, segundo e quinto andares da estrutura. Depois de comparar os esquemas, a folha de fibra de carbono unidirecional é colada na direção de comprimento do fundo do feixe, e a folha de fibra de carbono é anexada à extremidade do feixe para fazer um aro em forma de u. Ele não só tem um bom efeito de ancoragem na folha de fibra de carbono na parte inferior da viga, mas também melhora a capacidade de rolamento de cisalhamento da extremidade da viga.A base de projeto do reforço é a seguinte:

Colar folhas de fibra de carbono ao longo do eixo principal do componente para melhorar a resistência à flexão da seção frontal do componente;

Colar a fibra de carbono na direção perpendicular ao eixo principal do componente, e a fibra de carbono e o estribo original compartilham a força de cisalhamento para melhorar a capacidade de rolamento de cisalhamento do componente;

Colar a fibra de carbono na direção perpendicular ao eixo principal do componente para melhorar a ductilidade da peça reforçada e melhorar seu desempenho sísmico.

Atualmente, o método mais utilizado na engenharia doméstica é o primeiro método, ou seja, o fortalecimento e a reparação para melhorar a capacidade de carga da parte dianteira da viga e da laje para que possa atender às exigências funcionais de uso.

Seleção de materiais compostos de fibra de carbono

Existem dois tipos principais de materiais de fibra de carbono utilizados para reforço e reparo de estruturas de concreto: fibra de carbono e ligantes de resina de suporte.A fibra de carbono é um material de alta resistência e de alto módulo, e sua resistência é dez vezes maior que a do aço. Existem muitos tipos de adesivos de construção, e é a chave para escolher uma boa compatibilidade com uma determinada folha de fibra de carbono.A resistência de aderência do ligante de resina deve ser maior que a resistência à tração do concreto, e tem uma viscosidade de trabalho adequada para facilitar as operações de construção.O aglutinante de resina que corresponde à fibra de carbono geralmente consiste em quatro partes. Ou seja, o adesivo primer, material de nivelamento, resina impregnante e material protetor.

O adesivo de primer deve poder penetrar na superfície do concreto para promover a ligação e formar a base de uma interface de longa duração;

Os materiais de nivelamento são utilizados para reparar a planicidade da superfície da estrutura, a fim de utilizar folhas;

A resina impregnante é utilizada para impregnar a folha de fibra de carbono para formar um laminado in situ na superfície do concreto;

O material protetor é usado para proteger a folha de fibra de carbono de condições externas e prolongar sua vida útil.

Em conclusão,

Como o período de construção da estrutura de concreto armado de fibra de carbono unidirecional é muito curto e a eficiência é alta, os materiais são processados manualmente no local. Não há perda de equipamento de grande e média dimensão.A detecção é conveniente e rápida, e a construção pode ser realizada em um pequeno espaço ao mesmo tempo. Basicamente não afeta o uso normal da estrutura.A construção é conveniente.A forma de vários membros estruturais pode ser reforçada por este método. Ao mesmo tempo, devido ao peso relativamente leve do material, a estrutura não aumentará o peso após a armadura, e o tamanho e a forma da aparência da estrutura não serão alterados.Em comparação com outros métodos de reforço, economiza um monte de custos de mão-de-obra mecânica, custos de mão-de-obra e custos de inspeção.

O uso da tecnologia de reforço de fibra de carbono unidirecional tem pouco impacto no meio ambiente durante a construção, que atende às exigências da construção de engenharia moderna e é propício à proteção ambiental.A longo prazo, esta tecnologia ocupará uma posição dominante no domínio do reforço estrutural.