Los edificios, las plantas industriales, los puentes y otras estructuras a lo largo de las líneas de tránsito ferroviario están sujetos a cargas alternas durante períodos prolongados, lo que los hace altamente susceptibles a la fatiga por vibración. Esto se manifiesta como propagación de grietas de hormigón y falla de delaminación de capa de refuerzo, afectando severamente la seguridad estructural.Placas de fibra de carbono, Con su alta resistencia a la tracción y baja relajación, se han convertido en la solución preferida para mejorar la resistencia a la fatiga por vibración de las estructuras.

Selección de materiales

Los materiales son la base de la resistencia a la fatiga por vibración, y se debe prestar especial atención a la compatibilidad de rendimiento entre las placas de carbono y los adhesivos.

Placas de fibra de carbono

En entornos de vibración, las láminas de fibra de carbono deben soportar tensiones alternas repetidas. Se recomienda seleccionar láminas de carbono de alto módulo con un módulo elástico ≥ 230 GPa y resistencia a la tracción ≥ 3000 MPa. Estas hojas tienen una alta uniformidad de fibra, están libres de fibras rotas y defectos de fuzzing, y pueden reducir efectivamente el riesgo de concentración de tensión. Simultáneamente, la vida de fatiga de la lámina de carbono debe cumplir con los estándares de la industria; después de 2 millones de pruebas de carga alternas, la tasa de retención de la resistencia a la tracción no debe ser inferior al 85%.

Adhesivos:

La capa adhesiva es crucial para la coexistencia de placas de fibra de carbono y hormigón. Debe seleccionarse un adhesivo epoxi resistente con un alargamiento a la rotura de ≥ 3%. Este adhesivo tiene resistencia a la fatiga, resistencia a la humedad y al calor, y resistencia al envejecimiento. La resistencia al corte del enlace con las placas de fibra de carbono y el concreto es ≥ 3.0MPa a temperatura ambiente, y su rendimiento es estable en un amplio rango de temperatura de-20 ℃ a 60 ℃.

Diseño de refuerzo

Un diseño razonable puede reducir el daño de las cargas de vibración al sistema de refuerzo. El núcleo es optimizar la trayectoria de la fuerza y el método de anclaje.

• Se recomienda un esquema de refuerzo compuesto que combina la unión completa y el anclaje final.

El refuerzo de unión puro es propenso a la delaminación final bajo cargas de vibración. Por lo tanto, los dispositivos de anclaje mecánicos, como los pernos de anclaje o las tiras de placa de acero, deben agregarse a los extremos de la placa de acero al carbono. La longitud de anclaje no debe ser inferior a 5 veces el ancho de la placa de acero al carbono. Para componentes de gran envergadura, los puntos de anclaje intermedios deben establecerse en secciones, con un espacio controlado entre 1,5 y 2,0 metros, para acortar la longitud de la sección libre de la placa de acero al carbono y reducir la amplitud de la vibración.

• Arreglo dirigido de la placa de la fibra de carbono:

Para miembros flexurales: Las placas de fibra de carbono están dispuestas a lo largo de toda la longitud de la zona de tensión. Si existe una zona de momento de flexión negativa, las placas de fibra de carbono deben extenderse al menos 500mm hasta el borde de la zona de momento de flexión negativa para evitar cambios bruscos de tensión en los extremos.

Para refuerzo de corte: placas de fibra de carbono en forma de anillo o en forma de U se utilizan para envolver el miembro. El espaciado circunferencial se ajusta de acuerdo con la frecuencia de vibración: cuanto mayor sea la frecuencia, menor será el espaciado, generalmente no superior a 200mm, para mejorar el efecto de restricción sobre el hormigón.

Proceso de construcción

La calidad de la construcción determina directamente el efecto de resistencia a la fatiga, y es necesario centrarse en controlar tres aspectos clave: tratamiento base, construcción de capa adhesiva y tratamiento final.

Pretratamiento del sustrato: limpieza de alto estándar para mejorar la adhesión

Las cargas de vibración amplifican el impacto de los defectos del sustrato. La superficie de hormigón requiere un tratamiento secuencial: molienda → eliminación de polvo → secado. Molienda hasta que el agregado fresco esté expuesto, con un error de planitud de la superficie ≤ 2 mm/m; usando una pistola de aire de alta presión para eliminar el polvo, asegurando que no haya manchas de aceite o agua; contenido de humedad del sustrato controlado ≤ 6%. En ambientes húmedos, se debe aplicar una imprimación a prueba de humedad para mejorar la adhesión entre la capa adhesiva y el sustrato.

Aplicación de la capa adhesiva: aplicación uniforme para evitar áreas huecas

Utilice un método de aplicación "más grueso en el medio, más delgado en los bordes", controlando el grosor de la capa adhesiva a 1,5 ~ 2,5mm. Después de colocar la placa de fibra de carbono, use un rodillo especial para rodar a lo largo de la dirección de la fibra para eliminar las burbujas de aire, asegurando un área hueca ≤ 5% (área hueca única ≤ 100cm ²). La interferencia de vibración estructural está estrictamente prohibida durante el curado. Cuando la temperatura ambiente es inferior a 5 ℃, se deben tomar medidas de aislamiento para extender el tiempo de curado a al menos 72 horas.