Rinforzo strutturale in fibra di carbonio

rinforzo strutturale in fibra di carbonio
Il calcestruzzo è il materiale da costruzione più utilizzato al mondo grazie al suo elevato rapporto costo-efficacia, all’abbondanza di materie prime, alla facilità di produzione e alle eccellenti proprietà fisiche e meccaniche.
Tuttavia, il calcestruzzo presenta anche dei limiti, che possono influenzarne la durabilità e la durata. Principalmente a causa della sua bassa resistenza alla flessione e alla trazione, nonché alla fragilità, la struttura potrebbe cedere senza preavviso in condizioni di trazione e taglio.
Pertanto, il calcestruzzo strutturale necessita solitamente di rinforzo per migliorare l’integrità strutturale degli edifici. Sebbene la fibra di acciaio sia il principale elemento di rinforzo utilizzato a livello globale, esistono anche alcuni problemi legati al suo utilizzo, soprattutto in termini di prestazioni e sostenibilità a lungo termine.

Perché utilizzare la fibra di carbonio?
Negli ultimi anni l’applicazione della fibra di carbonio nel settore edile è diventata sempre più diffusa, utilizzata principalmente per facciate continue, pareti divisorie e telai per pareti. Il cemento rinforzato con fibra di carbonio (CFRC) è stato utilizzato per la prima volta come potenziale materiale da costruzione negli anni '70 ed è stato dimostrato che possiede alcune proprietà adeguate.
Le prime ricerche sul CFRC prodotto con fibre PAN hanno migliorato significativamente la resistenza agli urti, la resistenza alla trazione e il modulo elastico del calcestruzzo. Nel 1980, un rapporto di ricerca sull'uso della fibra di carbonio per asfalto in Giappone affermava che un miglioramento significativo era stato ottenuto utilizzando solo lo 0,2% in volume di fibra di carbonio.
Ulteriori ricerche hanno confermato che anche l’aggiunta di una quantità molto piccola di fibra di carbonio può migliorare significativamente le proprietà meccaniche del calcestruzzo, con prestazioni migliori della fibra di carbonio rispetto all’acciaio o alla fibra di vetro. Ciò è dovuto alla sua eccellente durabilità, resistenza al calore, resistenza agli agenti atmosferici e lavorabilità in condizioni difficili.
Tuttavia, uno svantaggio della fibra di carbonio è il suo costo. Finora, ciò ha ostacolato la sua applicazione su larga scala nei componenti strutturali, ma i ricercatori ritengono che il costo iniziale della fibra di carbonio valga la pena rispetto al costo di adeguamento delle strutture danneggiate con il tradizionale calcestruzzo rinforzato con fibra di acciaio.
Le fibre di carbonio contengono oltre il 92% in peso di carbonio disposto in una struttura cristallina parallela all'asse lungo della fibra. A seconda del processo di fabbricazione, la struttura può essere amorfa, parzialmente cristallina o completamente cristallina e può esistere sotto forma di fibre corte o lunghe.
La fibra di carbonio è classificata come materiale ad alte prestazioni per le sue caratteristiche fondamentali. Queste caratteristiche includono basso peso specifico, capacità di resistere alle sollecitazioni in condizioni di carico dinamico e quasi statico, elevata conduttività termica, eccellente resistenza al creep, elevato modulo elastico, non corrosività e stabilità chimica.
Inoltre, la fibra di carbonio ha eccellenti proprietà estetiche ed è attraente per progetti che richiedono prodotti finiti di alta qualità.Tuttavia, la fibra di carbonio presenta anche alcune limitazioni che potrebbero ostacolarne l’utilizzo.
Le fibre sono soggette a ossidazione in condizioni di riscaldamento o alcaline. Inoltre, le fibre presentano anche svantaggi come l'anisotropia assiale e trasversale e la bassa deformazione alla frattura. L’ostacolo principale all’utilizzo del CFRC è la scarsa duttilità della fibra di carbonio, che è inferiore rispetto ad alternative come vetro, Kevlar e SiO2.

TDS di rinforzo strutturale in fibra di carbonio (12K e 24K)

Metodi di rinforzo specifici

Attualmente esistono molti metodi di rinforzo comunemente usati, come il metodo dell'aumento della sezione trasversale, il metodo del rinforzo dell'acciaio avvolto, il metodo del rinforzo dell'acciaio incollato, il metodo del rinforzo della fibra di carbonio, ecc. La tecnologia di rinforzo e riparazione della struttura in fibra di carbonio è un altro nuovo tipo di rinforzo strutturale tecnologia dopo aver aumentato la sezione del calcestruzzo e incollato l'acciaio.
Ambito di applicazione
Il metodo di rinforzo in fibra di carbonio può essere utilizzato per il rinforzo a flessione e a taglio di strutture in calcestruzzo ed è ampiamente utilizzato per il rinforzo sismico, fessurativo e anticorrosivo di vari edifici e strutture industriali e civili. Rinforzo di travi, colonne e pannelli in strutture, ponti ed edifici in calcestruzzo. Rinforzo di tunnel, strutture portuali, ciminiere, magazzini e fabbriche. Protezione e rinforzo di calcestruzzo, ponti e strutture fluviali danneggiate dal sale.

Principio del processo
Preimpregnazione di fibre di carbonio ad elevata resistenza alla trazione in materiali di rinforzo compositi (fibre continue unidirezionali) utilizzando resina epossidica; Utilizzare un adesivo in resina epossidica per aderire lungo la direzione di trazione o perpendicolare alla direzione della fessura sulla struttura da rinforzare, formando un nuovo composito, in modo che il materiale adesivo rinforzato e il cemento armato originale siano sollecitati congiuntamente per aumentare la resistenza alla fessura o alla resistenza al taglio della struttura e migliorare la resistenza, la rigidità, la resistenza alle crepe e l'allungamento della struttura.

processo tecnologico
Preparazione della costruzione → Trattamento della superficie del calcestruzzo → Applicare il primer → Riparare la superficie danneggiata dei componenti → Incollare la fibra di carbonio → Indurimento della superficie → Preparazione del materiale livellante → Preparazione dello strato inferiore o della resina → Preparazione della resina impregnante

Punti operativi
1, trattamento superficiale del calcestruzzo
1. Ripulire le parti danneggiate e rotte sulla superficie dei componenti in calcestruzzo.
2. Riparare e ripristinare le parti danneggiate dei componenti che sono stati cesellati, puliti ed esposti.
3. Riparazione delle crepe: per crepe con una larghezza inferiore a 0,2 mm, applicare resina epossidica per il rivestimento e la sigillatura della superficie; Le crepe più grandi di 0,2 mm devono essere riempite con resina epossidica.
4. Lucidatura: lucidare le parti sporgenti della superficie del componente (come la giunzione dei componenti in calcestruzzo e i giunti della cassaforma) in modo piatto e rendere la superficie del componente riparato il più liscia possibile.
5. Pulire e lucidare la superficie dei componenti e lasciarli asciugare completamente.

2, applicare il primer sull'area difettosa
Applicare uniformemente l'adesivo di base preparato (legante) sulla superficie dell'area difettosa del calcestruzzo.
3, Riparazione di difetti superficiali sui componenti
L'uso dello stucco epossidico per riparare le superfici danneggiate dei componenti è un passaggio cruciale, con i seguenti punti chiave:
1. Pesare accuratamente l'agente principale dello stucco, l'acceleratore di polimerizzazione e l'agente di polimerizzazione in base al rapporto specificato, metterli in un contenitore e mescolare uniformemente con un mixer.
2. Riempire le parti concave sulla superficie del componente con mastice epossidico e ripararle su una superficie liscia. Quando si utilizza mastice epossidico per riparazioni incomplete, la costruzione deve essere eseguita in condizioni in cui la temperatura è superiore a -5 gradi e l'umidità relativa è inferiore all'85%. Dopo aver applicato lo stucco, eventuali irregolarità o rugosità ancora presenti sulla superficie devono essere levigate con carta vetrata.
4, applicare il primer
Applicare l'adesivo preparato (legante) in modo uniforme sulla superficie del calcestruzzo da incollare utilizzando un rullo.
5, incolla la fibra di carbonio
Prima di incollare materiali in fibra di carbonio, è necessario verificare innanzitutto che la superficie da incollare sia asciutta. Quando la temperatura è superiore a -10 gradi e l'umidità relativa RH è superiore all'85%, la costruzione non potrà essere eseguita senza misure efficaci. Per prevenire danni alla fibra di carbonio durante il trasporto, lo stoccaggio, il taglio e l'incollaggio dei materiali in fibra di carbonio. Taglia il materiale in fibra di carbonio con un righello in acciaio e un coltello per carta da parati in base alle dimensioni specificate e la lunghezza di ciascuna sezione non deve generalmente superare i 6 m. Per evitare danni ai materiali durante lo stoccaggio, la quantità di materiali da tagliare dovrebbe essere basata sull'utilizzo quotidiano. I giunti longitudinali della fibra di carbonio devono sovrapporsi per più di 20 cm. Quest'area dovrebbe essere rivestita con più resina e non è necessario che la fibra di carbonio sia sovrapposta orizzontalmente.
I punti chiave del suo processo di costruzione sono i seguenti:
1. L'agente principale, l'acceleratore di polimerizzazione e l'agente indurente per incollare la resina devono essere pesati accuratamente secondo il rapporto prescritto, caricati in un contenitore e mescolati uniformemente con un mixer. La quantità di miscelazione iniziale dovrebbe essere utilizzata entro il tempo utile.
2. Quando si incolla, cercare di non avere aria tra la fibra di carbonio e la resina. Utilizzare un rullo (utensile speciale) per far rotolare più volte il materiale in fibra di carbonio lungo la direzione della fibra, consentendo alla resina di penetrare nella fibra di carbonio.

6, Manutenzione
Dopo aver incollato il materiale in fibra di carbonio, è necessario polimerizzarlo naturalmente per 1-2 ore per ottenere la polimerizzazione iniziale e occorre garantire che non vi siano interferenze o collisioni esterne durante il periodo di polimerizzazione.

7, Pittura
Se è necessaria la prevenzione incendi per componenti rinforzati, è possibile applicare un rivestimento resistente al fuoco dopo che la resina si è indurita. La verniciatura dovrà essere effettuata dopo la prima stagionatura della resina e dovrà essere conforme alle norme e regolamenti costruttivi relativi al rivestimento utilizzato.

Requisito di qualità
1. Tutti i materiali in entrata, compresi i materiali in fibra di carbonio e i materiali leganti, devono essere conformi agli standard di qualità e disporre di certificati di prodotto di fabbrica, soddisfacendo i requisiti di progettazione del rinforzo tecnico.
2. I materiali in fibra di carbonio non devono essere compressi durante il trasporto e lo stoccaggio per evitare danni alle fibre di carbonio, né devono essere esposti direttamente alla luce solare e alla pioggia. I materiali adesivi devono essere conservati in un luogo fresco e sigillato.
3. La qualità costruttiva di ciascun processo deve essere guidata e supervisionata da personale tecnico. Una volta completato ciascun processo, deve essere sottoposto al tecnico per l'ispezione e l'approvazione prima di procedere al processo successivo.
4. Applicare la vernice dello strato inferiore
Il rivestimento deve essere applicato uniformemente e non mancare. È severamente vietato applicare in condizioni di temperatura non idonee. Il rivestimento diluito con solventi deve essere consumato entro il tempo indicato.
Quando la temperatura è inferiore a 7 gradi, l'umidità relativa è inferiore all'85%, il contenuto di umidità superficiale del calcestruzzo è inferiore all'8% e non vi è alcun fenomeno di condensa, è necessario utilizzare resina epossidica modificata.
5. Riparazione dei danni superficiali dei componenti
Piccoli fori ed angoli interni della superficie della struttura dovranno essere riparati e livellati con mastice epossidico. Eventuali irregolarità o rugosità ancora presenti sulla superficie dopo l'applicazione dello stucco devono essere levigate con carta vetrata.
6. Incolla la fibra di carbonio
① Quando si incollano materiali in fibra di carbonio, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
a, i materiali in fibra di carbonio devono essere tagliati secondo le normative.
b, La temperatura, l'umidità e il contenuto di umidità superficiale dei componenti soddisfano i requisiti.
c, Il rivestimento inferiore e lo stucco hanno raggiunto l'asciugatura al tocco delle dita (la superficie della resina si è solidificata e indurita).
d, Il tipo di resina legante deve essere adatto alla temperatura durante la costruzione. L'agente principale, l'agente indurente e l'acceleratore dell'indurente devono essere pesati accuratamente secondo il rapporto specificato, caricati in un contenitore e mescolati uniformemente con un mixer. La quantità di ciascuna miscelazione deve essere utilizzata entro il tempo specificato.
② Standard di ispezione di qualità per l'incollaggio della fibra di carbonio.
a, Il rivestimento inferiore e il rivestimento superiore sono ben immersi nei fasci di fibra di carbonio.
b, la fibra di carbonio è strettamente legata.
c, Per i fusti cavi con diametro compreso tra 10 mm e 30 mm, possono essere considerati qualificati meno di 10 per metro quadrato; Se ce ne sono più di 10 per metro quadrato, è considerato non qualificato e deve essere riparato. Per i tamburi cavi con diametro superiore a 30 mm, qualsiasi evento è considerato non qualificato e richiede una riparazione.
d, La lunghezza di sovrapposizione lungo la direzione della fibra non deve essere inferiore a 20 cm e le parti sovrapposte tra ciascuno strato non devono trovarsi sulla stessa linea retta. Gli strati dovranno essere sfalsati di almeno 50 cm.
e, Le specifiche del materiale in fibra di carbonio, inclusa la posizione di incollaggio, la lunghezza, la larghezza, la direzione delle fibre e il numero di strati, sono conformi alle normative

Per ulteriori informazioni sulle soluzioni di rinforzo, fare clic su.

Etichetta sexy: Rinforzo strutturale in fibra di carbonio, produttori di rinforzo strutturale in fibra di carbonio in Cina, fornitori, fabbrica, panno in fibra di carbonio per componenti del motore, panno in fibra di carbonio per i componenti del sistema di raffreddamento, panno in fibra di carbonio di livello professionale, panno in fibra di carbonio funzionale, panno in fibra di carbonio per l'armatura, panno in fibra di carbonio per ruote di sterzo