¿El refuerzo de fibra de carbono fortalece las estructuras de hormigón?

¿Qué incluye exactamente la estructura de hormigón armado con fibra de carbono? El siguiente profesor de licitaciones de Zhongda Consulting responderá sus preguntas para su referencia.

La fibra de carbono tiene la resistencia específica más alta entre los materiales de ingeniería conocidos en el mundo. Lo que es particularmente sobresaliente es su resistencia a la tracción y su módulo elástico extremadamente altos. La gravedad específica de la tela de fibra de carbono se reduce a una quinta parte de la del acero después de convertirse en materiales compuestos, lo que la convierte en un material muy liviano. Al mismo tiempo, la fibra de carbono es un material nuevo con excelentes propiedades mecánicas. La fibra de carbono de ingeniería está hecha de poliacrilonitrilo (PAN) de alta pureza como materia prima y se procesa en filamentos de fibra extremadamente finos mediante procesos especiales como la carbonización a alta temperatura, lo que aumenta en gran medida la superficie de una cierta cantidad de fibra y es más Propicio para fortalecer la unión con pegamento de resina. Durante la construcción, el pegamento de resina penetra completamente entre las fibras y envuelve completamente cada filamento de fibra, formando un material compuesto con excelentes propiedades físicas. Las pruebas han demostrado que la resistencia a la tracción de la fibra de carbono puede alcanzar más de 4500 N/mm2, y después de formar un material compuesto, es más de 3500 N/mm2, que es aproximadamente 9 y 7 veces mayor que la del acero estructural de aleación común, respectivamente. El módulo de elasticidad de los materiales compuestos de fibra de carbono es ligeramente mayor que el del acero ordinario, también tienen una excelente resistencia a la corrosión y son particularmente adecuados para proyectos de refuerzo estructural en áreas costeras con alto contenido de iones cloruro en el aire.

Cemento reforzado con fibra de carbono: los materiales de la serie hormigón, mortero de cemento y mortero de cemento son baratos, tienen excelente resistencia al fuego, resistencia al calor, resistencia a la corrosión y alta resistencia a la compresión, por lo que se utilizan ampliamente en la construcción civil y marina. ingeniería. Los materiales compuestos de cemento reforzado con fibra de carbono ya no producen grietas visibles en su superficie cuando están bajo carga, y su resistencia a la tracción, resistencia a la flexión y tenacidad a la flexión son de varias a diez veces mayores que las de aquellos sin refuerzo. También se ha mejorado su resistencia al impacto.

Los componentes fabricados con él son dimensionalmente estables y también tienen propiedades antiestáticas, resistentes al desgaste, resistentes a la corrosión y otras propiedades. Por lo tanto, estas tecnologías se han desarrollado rápidamente en los últimos años. Ejemplos típicos de cemento reforzado con fibra de carbono utilizado en el extranjero son: el Monumento AL-Shaheecl construido en Bagdad, Irak, que utiliza cemento reforzado con fibra de carbono en toda la gran estructura del edificio decorado en el exterior del edificio de oficinas ARK de 37 pisos en; Tokio, Japón, se fabrica con mortero de cemento reforzado con fibra de carbono. Desde entonces, Japón lo ha aplicado sucesivamente a grandes edificios y a la construcción de puentes.

El refuerzo estructural de la ingeniería actual utiliza principalmente láminas de fibra de carbono. Lámina de fibra de carbono: existen dos tipos de materiales trenzados en forma de placa y en forma de tela. La tela de fibra de carbono puede adaptarse mejor a las necesidades de diferentes formas estructurales. Además del índice de resistencia, un punto muy importante en el rendimiento de la tela de fibra de carbono es la permeabilidad del aglutinante y el rendimiento antiespumante del aglutinante. Esto depende principalmente de la tecnología de tejido de la tela de fibra de carbono. Algunas láminas no están tejidas. o Ningún espacio afectará el efecto de pegado. El principal método de uso es unir la tela de fibra de carbono empapada en pegamento de resina a las partes tensadas del hormigón armado, como la superficie inferior de la plataforma del puente, la superficie del cuerpo de la viga o el pilar del puente, y combinarla con el hormigón se convierta en uno, para fortalecer la estructura. Este método también se utiliza ampliamente en proyectos de refuerzo para estructuras de hormigón, como revestimientos de túneles y vigas y columnas de edificios. La comunidad de ingenieros nacionales se ha dado cuenta de este campo emergente. Todas las universidades y facultades están compitiendo para invertir una gran cantidad de mano de obra y fondos, y han creado grupos de investigación para realizar investigaciones especiales. Las especificaciones de diseño correspondientes están bajo revisión y aprobación. En los últimos años, muchos proyectos de refuerzo domésticos han utilizado tela de fibra de carbono como refuerzo, cubriendo estructuras de edificios y puentes de ferrocarriles y carreteras, como las Seis Torres Banyan de los edificios antiguos de Guangzhou, un puente de vigas simplemente apoyado en un paso elevado en Guangzhou, una caja pretensada viga en una carretera elevada y una columna de muelle en una carretera elevada, el puente popular de la ciudad de Haikou, etc.; la ventaja sobresaliente del refuerzo de tela de fibra de carbono es que básicamente no cambia la forma de la estructura después del refuerzo. tratamiento, parece decoración, se utiliza por primera vez en el refuerzo de vigas y losas en un hotel de cinco estrellas, pero en general se dice que la aplicación de la tecnología de refuerzo de fibra de carbono aún está en pañales en mi país. Según informes relevantes, el consumo anual de tela de fibra de carbono en Guangzhou el año pasado fue de solo varios miles de metros cuadrados. En comparación con la gran cantidad de puentes y edificios que necesitan ser reparados y reforzados, este es un número muy pequeño. muy amplio.

Varillas de fibra de carbono: utilizadas para sustituir las barras de acero en estructuras especiales de edificación, aún se encuentran en fase de investigación.

1. Principales propiedades de la tela de fibra de carbono Especificaciones de calidad de la tela de fibra de carbono:

2. Aglutinante de resina de fibra de carbono:

Normalmente son polímeros a base de resina epoxi. Se requiere que la resina utilizada tenga excelentes propiedades físicas y mecánicas, viscosidad adecuada, alta resistencia de unión, alta tenacidad y fuerte permeabilidad.

3. Serie de resinas adhesivas:

Incluye imprimación y masilla de resina. La imprimación requiere una fuerte penetración para mejorar la resistencia de la superficie del concreto y promover la conexión efectiva entre el agente y el concreto. ; la función de la masilla de resina es reparar la superficie de unión desigual para que la fibra de carbono pueda mantener un contacto total con la superficie de unión.

4. Principales técnicas de construcción:

(1) Tratamiento de la superficie: eliminar la capa desgastada débil, la suciedad, la capa de agente desmoldante y la lechada flotante en la superficie del concreto;

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(2) Reparación de secciones (tratando áreas irregulares): pulir las superficies cóncavas y convexas irregulares de la superficie de concreto, nivelarlas y eliminar la caída en la parte escalonada, pulir los bordes y esquinas suavemente; , con un radio no inferior a 20 mm;

(3) Aplique imprimación:

(4) Nivele la superficie de unión: use masilla de resina (PUTTY) para raspar el concreto irregular superficie para eliminar todos los huecos e irregularidades.

(5) Tela laminada de fibra de carbono: aplique el adhesivo en el área seleccionada, extiéndalo uniformemente, extienda la tela de fibra de carbono enrollada encima y use un rodillo antiespumante; enróllelo a lo largo de la dirección de la fibra. Después de que toda la sección de tela de fibra de carbono esté completamente adherida a la superficie del concreto, se enrolla repetidamente con un rodillo antiespumante para eliminar el aire entre los filamentos de fibra y permitir que el aglutinante envuelva los filamentos de fibra para impregnar las fibras en el pegamento. Luego aplique otra capa de adhesivo.

5. Diseño

5.1 Ámbito de aplicación:

(1) Refuerzo de flexión de componentes de hormigón armado y hormigón armado pretensado;

(2) Refuerzo de corte de componentes de vigas y columnas de hormigón armado;

(3) Refuerzo sísmico de columnas de hormigón;

(4) Refuerzo sísmico de mampostería;

5.2 Principios generales:

(1) Durante el diseño, la resistencia de la tela de fibra de carbono se convierte en la cantidad de barras de acero, y el cálculo se lleva a cabo de la misma manera que el cálculo de la resistencia a la flexión de los refuerzos. componentes de hormigón. La sección de suelo sintético *** también resiste la carga dinámica y el aumento de carga estática causado por la fuerza externa de diseño;

(2) La teoría de cálculo utiliza el método del estado límite para calcular el estado límite de capacidad de carga y estado límite de servicio normal;

(3) Las fibras de carbono están dispuestas a lo largo de la dirección de las barras principales donde la resistencia del elemento de hormigón armado es insuficiente.

(4) Cerrado, U; se puede utilizar un pegado lateral o en forma para el refuerzo de corte; la dirección de la fibra es consistente con el eje. Las direcciones deben ser verticales;

5.3 Supuestos básicos para el cálculo de la capacidad portante última de miembros a flexión

(1) Se ignora el efecto del hormigón en la zona de tensión

(2) Después de doblar la viga, las deformaciones del hormigón, las barras de acero y las fibras de carbono se ajustan al supuesto de una sección plana. ;

(3) La relación tensión-deformación de los materiales de fibra de carbono: σf=Efεf 6.

Recomendaciones generales para la construcción:

(1) El carbono La fibra debe fijarse al borde inferior de la zona de tensión de la viga. Si es necesario fijarla al lateral de la viga, debe limitarse a 1/4 de la altura de la viga. en el lado opuesto debe multiplicarse por el coeficiente de reducción;

(2) El número de capas de unión de fibra de carbono no debe exceder cinco para la fibra de carbono multicapa, se debe considerar la reducción del mismo coeficiente de trabajo; Demasiadas capas de fibra de carbono provocarán la falla de la estructura de concreto;

(3) El efecto de refuerzo del pegado segmentado de fibra de carbono es mejor que el del pegado completo;

(4) El pegado de fibra de carbono debe tener un anclaje confiable y se debe calcular la longitud del anclaje. Se decide que se pueden agregar instalaciones de anclaje adicionales si es necesario;

(5) En términos generales, el refuerzo en la placa del puente debe pegarse al eje de la viga;

(6) Tela de fibra Las partes que están conectadas entre sí (extendidas) adoptan una estructura superpuesta y la longitud de la parte superpuesta no es menor de 10 cm.

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