polímero reforçado com fibra (FRP)é um novo tipo de material de reforço estrutural desenvolvido na engenharia civil nos últimos 20 anos.É composto por fibra de carbono, fibra de vidro, fibra de aramida, fibra de basalto e outras fibras de alto desempenho misturadas com uma matriz de resina e compostas por uma certa tecnologia de processamento.É um novo tipo de material de reforço estrutural com alta resistência, alta durabilidade e forte designabilidade.

Desde as décadas de 1950 e 1960, a FRP tem sido tentada para ser usada em edifícios civis. Desde a década de 1960, universidades relevantes, institutos de pesquisa e fabricantes de materiais em áreas desenvolvidas no Japão, os Estados Unidos e a Europa têm usado materiais da FRP para fortalecer as estruturas de engenharia.A pesquisa e a aplicação começaram, e alguns resultados eficazes foram alcançados.a pesquisa e o desenvolvimento de materiais da FRP em engenharia civil no meu país tiveram início em meados da década de 1990.O Instituto de Pesquisa e Pesquisa de Construção Metalúrgica da China e outras unidades realizaram pesquisas sobre a PRF aplicada à tecnologia de materiais, e alcançaram alguns resultados de pesquisa inovadores na tecnologia de reforço e teoria de design da PRF.

Este artigo introduz sistematicamente a tecnologia de construção da FRP para a armadura e reparação de estruturas de concreto em engenharia.O método de armadura de pasta externa, o método de armadura embarcada, o método de armadura protendida, o método de armadura de grade/reforçamento e o método de armadura de retenção são analisados.Por fim, o atual desenvolvimento da tecnologia de aplicação de reforço de PRF está resumido.

Reparação e reforço de estruturas de concreto em PRF

Os materiais de concreto armado da FRP utilizam principalmente chapas de FRP, materiais de grade/trilha e barras de FRP. Existem vários métodos de reforço, que podem ser divididos em armadura externa e armadura interna de acordo com a posição da armadura.O reforço externo inclui principalmente o reforço de pasta externa e o reforço de retenção, e o reforço interno inclui o reforço embutido e o reforço de grade/reforçamento de grade.De acordo com diferentes tratamentos de materiais, é dividido em armaduras protendidas e métodos de armaduras não protendidas.De acordo com o papel da armadura, ela é dividida em método de armadura de flexão, método de armadura de compressão, método de armadura de cisalhamento e método de armadura sísmica.De qualquer forma, é necessário ser capaz de atender aos requisitos de reforço da estrutura reforçada para o projeto e construção, e dar pleno jogo para o desempenho de materiais compósitos de fibra.A seguir, são introduzidos vários métodos principais.

• Reforço externo

O método de armadura de pasta externa é principalmente para reparar e fortalecer a estrutura de concreto, colando materiais compósitos reforçados com fibra (principalmente folhas de tecido de fibra e placas de fibra), que também é chamado de método de material composto de fibra externa.É composta principalmente por fibra de carbono, fibra de vidro e outros materiais compósitos, e usa cola estrutural para se ater às principais partes de suporte de força do componente para melhorar a resistência à compressão de flexão, cisalhamento e concreto da seção, de modo a alcançar a finalidade da armadura.

Os materiais utilizados no método de armadura de pasta externa são leves em peso, de alta resistência, simples e rápido na construção, e podem ser colados e reforçados (curvado ou girado colado) para estruturas de várias formas.É adequado para a armadura de barras de flexão e tensão devido à armadura insuficiente, especialmente o reforço de vigas e lajes simplesmente suportadas e vigas e lajes contínuas sem obstáculos.Em aplicação, para projetos recém-construídos com uma longa vida útil de projeto, o método de material compósito de fibra externamente ligado deve ser reforçado com medidas confiáveis de anticorrosão e ancoragem adicionais; para reforço de estrutura de moldura, ancoragem confiável e medidas de construção de nós devem ser adotadas.

• Método de reforço incorporado

O método de reforço incorporado utiliza principalmente costelas FRP e placas FRP em forma de tira, entalhando na superfície dos membros a serem reforçados (na camada de proteção de concreto), e enchendo-os com costelas FRP ou placas FRP em forma de tira.O adesivo é utilizado para fazer a FRP e o componente firmemente combinados para alcançar o objetivo de resistência ao cisalhamento e flexão do componente.

O método de reforço embutido caracteriza-se por menor carga de trabalho de pré-tratamento de construção e curto tempo de instalação.O material de PRF é protegido por ser incorporado no concreto para evitar efeitos adversos, como corrosão, abrasão e colisão.É especialmente adequado para o reforço da área de momento negativo de conveses de ponte e vigas contínuas. Ele pode ser usado em projetos de reforço de alta temperatura e alta umidade que são difíceis de construir pelo método de fixação externa.É conveniente ancorar com componentes adjacentes durante a instalação.Em comparação com o método de colagem externa do PRF, a vantagem desse método é que a área de superfície de colagem do método e o concreto aumentam, o que melhora a taxa de utilização e a eficiência de armadura do PRF.A carga de trabalho de tratamento de superfície dos componentes do concreto é reduzida, a eficiência de trabalho é melhorada, e é conveniente ancorar com os componentes correspondentes.O método de incorporação pode substituir a resina epóxi por adesivo à base de cimento, para que possa ser usado em projetos de concreto armado de alta temperatura e alta umidade. Quando utilizado para reforçar a área de momento negativo de um membro, ele tem vantagens em comparação com outros métodos de reforço.

• Método de reforço pré-stressado

O método de reforço protendido utiliza principalmente pano de fibra protendido, placa de fibra protendido e reforço de fibra protendido para reforço de projeto. Uma vez que a tecnologia de reforço não pré-stressada não aumenta muito a rigidez do componente, não pode efetivamente suprimir a deformação do componente e a expansão das fissuras.A fim de dar pleno desempenho às vantagens de alta resistência dos materiais compósitos de fibra, o princípio básico da tecnologia de estrutura de concreto protendido foi utilizado para referência, e a tecnologia de armadura protendida foi proposta. Atualmente, a tecnologia mais madura é a tecnologia de folha de fibra de carbono protendido para reforçar estruturas de concreto. Existem métodos sistemáticos de projeto e construção, que têm sido praticados em aplicações de engenharia. Além disso, também foi aplicado reforço de placa de fibra de carbono protendido.

Reforço pré-stressado pode dar jogo completo para as vantagens de alta resistência de materiais reforçados de fibra. Tomando como exemplo o reforço de tecido de fibra de carbono protendido, a tecnologia de reforço de tecido de fibra de carbono protendido tem as seguintes vantagens em comparação com os métodos comuns de reforço de tecido de fibra de carbono.As características leves e de alta resistência do tecido de fibra de carbono podem ser totalmente utilizadas, e a carga de craqueamento e carga de rendimento do componente pode ser aumentada. Ele pode aliviar o problema de histerese de estresse de tecido de fibra de carbono e limitar o crescimento de tensão de barra de aço. Pode efetivamente retardar a fissuração dos componentes, limitar a formação e o desenvolvimento de fissuras, reduzir a largura e a deflexão das fissuras e melhorar significativamente o desempenho de trabalho da estrutura.

• Reforço da grelha/reforço da grelha

O método de reforço da grade é impregnar fibras contínuas de alto desempenho, como fibra de carbono, fibra de vidro ou fibra de poliamida em uma resina com boa resistência à corrosão para formar uma grade global.Um método de fixação da superfície da barra de concreto por parafusos de âncora, e depois pulverização de argamassa de cimento polimérico para formar um todo com o concreto original, melhorando assim a capacidade de rolamento e durabilidade da estrutura.

O método de armadura de malha garante que a armadura de malha trabalha em coordenação com o concreto através do efeito de ancoragem mecânica da intersecção da armadura de malha, que pode efetivamente garantir o trabalho integrado da estrutura.O material de malha de fibra é leve e fino, e a intersecção da malha está no mesmo plano, de modo que sua seção transversal é mais fina do que a barra de aço.É adequado para o transporte, não requer guindastes, e não é restrito por estaleiros de construção.Sem ferrugem, a fibra reforçada é feita de resina com boa resistência à corrosão e não corroerá, especialmente em áreas frias e resistentes ao sal em áreas costeiras.A fibra de reforço contínuo é distribuída em duas direções, e a aderência e resistência ao deslizamento é muito boa. Juntamente com a alta resistência e alta elasticidade do próprio material, o efeito de reforço é óbvio.

Esta tecnologia pode ser utilizada para armaduras de flexão de vigas, lajes e outros componentes, armadura de cisalhamento de lados de viga e armadura sísmica de cais e outros pilares. Também pode ser usado para reforçar superfícies curvas, como túneis, e também pode ser usado para substituir barras de aço em novas estruturas.

Comparado com o método de armadura de chapa FRP externamente acoplado, o método de armadura de grade tem as seguintes vantagens, além das características de alta resistência e resistência à corrosão.A fibra contínua é distribuída em duas direções. Sob a proteção de ancoragem mecânica e argamassa polimérica, não é adequado para descascar danos da camada de concreto original.O desempenho do material é totalmente utilizado e o efeito de reforço é óbvio. Sob a proteção de argamassa polimérica, a resistência ao impacto, resistência ao fogo e durabilidade são melhoradas. Ao realizar a armadura de flexão, a rigidez e a resistência à fissura do membro de armadura também podem ser melhoradas.Em novas estruturas, pode substituir barras de aço em algumas estruturas antimagnéticas, anti-escudo e à prova de explosão.

• Reforço da retenção

O método de armadura de contenção refere-se ao uso de materiais compósitos reforçados com fibras para conter efetivamente a deformação lateral do concreto para melhorar seu desempenho de compressão.Este método reforça principalmente os elementos de compressão, e o método de armadura também pertence ao método de armadura de aderência externa, mas a tecnologia de construção específica é diferente devido a diferentes requisitos de armadura.

Porque a FRP tem uma alta relação resistência à massa (peso leve e alta resistência), resistência à corrosão superior. Após a armadura, quase não há aumento do tamanho transversal do componente, e o uso de armadura interior não reduzirá a área de uso da sala, e não alterará o sistema estrutural e o layout espacial da casa, que tem um pequeno impacto na função estrutural.As vantagens da construção simples de armaduras e não há necessidade de equipamentos de grande escala tornam as colunas de concreto armado com FRP um método de armadura eficaz.

Este método é adequado para o reforço de colunas de compressão excêntricas, compressão axial e cais de ponte.A capacidade de rolamento e de deformação de pilares de concreto armado reforçados com chapas FRP será significativamente aumentada.