Princípio daSistema de reforço de fibra de carbono

O fortalecimento da fibra de carbono é outro novo tipo de tecnologia de fortalecimento estrutural após a união de aço e o alargamento da seção transversal do concreto.O princípio de trabalho é colar o envoltório de fibra de carbono com resina epóxi na superfície da estrutura do concreto para formar um corpo integral com a estrutura original, em conjunto suportar a carga, e efetivamente fortalecer a estrutura.

Quando deve ser utilizado o reforço de fibra de carbono? Quando é inapropriado usar?

1.O fortalecimento de fibra de carbono é adequado para o fortalecimento de concreto armado sob flexão, compressão axial, compressão excêntrica grande e membros de tensão.

2.No entanto, deve-se ressaltar que, devido às características inerentes ao estresse de componentes reforçados com fibra de carbono, muitos componentes de concreto não são aplicáveis, principalmente nas três situações seguintes:

Questão de rigidez

Quando estruturas como edifícios de concreto e telhados carecem de rigidez, resultando em deformação excessiva e craqueamento severo, que afetam o uso, não é adequado colar o revestimento de fibra de carbono para o fortalecimento. Estudos têm mostrado que, para vigas, placas e outros membros de tensão transversal, quando a fibra de carbono é utilizada para o fortalecimento, em condições normais de limite de operação, o efeito da fibra de carbono na melhoria da rigidez estrutural é inferior a 10%, ou nenhuma melhora.

O escopo de aplicação do fortalecimento de dobra de fibra de carbono

Quando a estrutura do concreto é reforçada pelo envoltório de fibra de carbono devido à sua fraca capacidade de flexão, a forma de dano da estrutura reforçada depende do fortalecimento da estrutura original, por um lado, e, por outro lado, da quantidade de fibra de carbono. Agora assumindo que a estrutura original é um membro de fortalecimento adequado, a forma de dano da estrutura de fortalecimento pode ser dividida nas três condições seguintes.

(1) A quantidade de fibra de carbono é menor. Quando danificado, o concreto marginal na zona de compressão é esmagado, as barras de aço de tração produzem, e a fibra de carbono pode atingir uma deformação de tração mais alta.

(2) A quantidade de fibra de carbono é moderada. Quando danificado, o concreto marginal na zona de compressão é esmagado, a barra de aço de tração produz, e a fibra de carbono pode atingir uma certa tensão de tração média.

(3) Mais consumo de fibra de carbono. Quando danificado, o concreto marginal na zona de compressão é esmagado, a barra de aço de tensão produz, e a deformação de fibra de carbono é muito baixa.

Entre as três situações acima, a terceira situação não é adequada devido à grande quantidade de fibra de carbono e à baixa taxa de utilização de resistência.O primeiro método de fortalecimento é adequado para vigas com uma altura de seção maior, e o segundo método de fortalecimento é adequado para lajes ou vigas planas com uma altura de seção menor.

Isso ocorre principalmente porque para placas ou vigas planas, quando a fibra de carbono não atinge uma alta tensão de tração, a estrutura pode ser danificada devido à deformação excessiva.O limite detalhado depende da tensão de tração final e do método de carga da fibra de carbono. 

Pergunta anti-torsão

Para o fortalecimento resistente à torção de estruturas de concreto com materiais de fibra de carbono, poucos estudos têm sido realizados em casa e no exterior.Na perspectiva do mecanismo de dano à torção da estrutura do concreto, seja a direção da fibra de carbono perpendicular ao eixo ou paralela ao eixo, pode conter o desenvolvimento de fissuras oblíquas e desempenhar um certo papel no fortalecimento.

No entanto, porque quando a fibra de carbono é usada para o fortalecimento, por um lado, as fissuras no componente são agora formadas, e a propagação das fissuras é agora determinada.Por outro lado, porque a deformação final da fibra de carbono pode ser tão alta quanto 10000με, e o aço comum tem uma deformação inferior a 2000με.Se a deformação for aumentada para mais de 4000με, a largura das fissuras de concreto já se expandiu muito, e deve começar a se desenvolver para outras superfícies, e a estrutura está próxima de danos. Neste momento, o estresse que a fibra de carbono pode atingir ainda é muito baixo, então o papel do envoltório de fibra de carbono no fortalecimento do membro de torção precisa ser mais estudado e determinado.

Efeito de fortalecimento de fibra de carbono:

Nós escolhemos o envoltório de fibra de carbono para reforçar escolas, shopping centers, casas, etc., para garantir a segurança da vida e da propriedade. Portanto, o primeiro requisito para a escolha de revestimentos de fibra de carbono é: segurança.

O fortalecimento de fibras de carbono é seguro? Não é confiável?O efeito de fortalecimento pode ser alcançado? Quais são os padrões? Como se identificar?

Na "Especificação Técnica para Avaliação de Segurança de Engenharia Estrutura fortalecendo Materiais " (GB 50728-2011), as seguintes disposições são feitas para os itens de inspeção e indicadores de qualificação para a avaliação de segurança de materiais compostos de fibra de carbono:

De acordo com os requisitos dos padrões nacionais para o envoltório de fibras de carbono, o Dr.o fortalecimento enviou os materiais de fortalecimento de fibra de carbono produzidos por si mesmo para uma organização de testes autoritária para testes. Os resultados são os seguintes:

Podemos observar, a partir do relato, que a avaliação de segurança dos revestimentos de fibra de carbono inclui principalmente resistência à tração, módulo elástico, alongamento, resistência à flexão, resistência ao cisalhamento entre camadas, resistência à tração positiva com o substrato e a massa por unidade de área são realizadas.

Quanto tempo é a vida útil da casa reforçada de fibra de carbono?:

Para falar sobre a vida útil do fortalecimento de fibra de carbono, devemos primeiro olhar para os fatores que afetam a durabilidade do envoltório de fibra de carbono.O editor acredita que existem os seguintes pontos:=

1.A diferença de qualidade do fio de fibra de carbono.

As regulamentações relevantes afirmam claramente que as fibras utilizadas para materiais compostos de fibra de carbono devem ser fibras contínuas, e as fibras de carbono utilizadas como reforço da estrutura de suporte de carga devem ser à base de poliacrilonitrilo (baseado em PAN) 24K e pequenos feixes de fibras abaixo de 24K, e o uso de grandes feixes é estritamente proibido.A qualidade dos fios de fibra de carbono de diferentes fabricantes também são diferentes.

2. Além das diferenças na qualidade dos fios de fibra de carbono, a qualidade dos fios trançados utilizados para tecer envoltórios de fibra de carbono também é muito diferente.

Atualmente, existem fios de metal quente, fios de algodão, fibra de vidro, fio de nylon, etc., fixas e vedadas em bordas no mercado.O envoltório de fibra de carbono de alta qualidade usa linhas de fusão quente.

(A linha de fusão quente é um material de ligação linear feito de polímero que pode ser derretido pelo aquecimento.A temperatura pode atingir 150°C durante a ligação. Uma boa linha de fusão quente pode suportar altas temperaturas de quatro a quinhentos graus.)

Alguns comerciantes sem escrúpulos usam fio de algodão comum em vez de fio quente para economizar custos. Não há muita diferença na aparência, mas eles são muito diferentes em termos de resistência à alta temperatura e resistência à fadiga.

3.O impacto da dureza do ambiente de fortalecimento nos materiais

Instituições relevantes têm testado a resistência ao envelhecimento de materiais compostos de fibra de carbono em uma variedade de ambientes típicos (ambiente de água, ambiente ácido, ambiente com alto teor de álcali). Teste O material compósito de envoltório de fibra de carbono e de fibra de carbono é imerso em um ambiente típico para 10d, 20d, 30d, 40d, 50d, 60d, em seguida, retirado para secar, e então submetido a um teste de tração.

Os resultados dos ensaios mostram que, sem proteção, as propriedades mecânicas (módulo elástico, resistência à tração, alongamento) do envoltório de fibra de carbono são muito pequenas após serem imersas em água, solvente ácido e solvente álcali por 60 dias. Isto mostra que o envoltório de fibra de carbono tem boa durabilidade nestes meios.

No entanto, para o fortalecimento de edifícios em áreas offshore, como portos e vigas, a fibra de carbono está inevitavelmente sujeita à erosão física e química da água do mar devido à exposição a longo prazo ao ambiente especial de imersão de água do mar. Além disso, ondas de vento, impactos de gelo, ciclos de congelamento, etc., também causar um pouco de dano ao revestimento de fibra de carbono.

Ao mesmo tempo, o teste mostrou que a durabilidade da própria fibra de carbono para o meio é muito boa, e a durabilidade do fortalecimento da fibra de carbono para o meio depende principalmente da durabilidade do adesivo estrutural da fibra de carbono.

Em resumo, a durabilidade do envoltório de fibra de carbono é muito forte, mas não pode ser estimada com precisão no momento, e não há dados de teste claros na indústria que possam indicar a vida útil do envoltório de fibra de carbono.

No entanto, o padrão nacional estabelece a vida útil do adesivo estrutural de fibra de carbono para 50 anos. Como o principal corpo de fibra de carbono fortalecendo, o envoltório de fibra de carbono tem uma duração de vida de mais de 50 anos.

O envoltório de fibra de carbono aqui se refere ao envoltório de fibra de carbono de alta qualidade produzido por fabricantes regulares que atendem aos padrões nacionais. Esses revestimentos de fibra de carbono inferior não só têm uma duração de vida inferior a 50 anos, mas também reduzem muito a vida útil do edifício, deixando perigos ocultos para a segurança da vida e da propriedade. Portanto, é muito importante escolher bons produtos de fibra de carbono série.