1 Modo de fallo

La falla de pelado es un modo de falla frágil peligroso causado por la falla de la unión entre el CFRP y el concreto. Cuando se usa CFRP para reforzar túneles de carretera, la tensión principal en algunas partes del túnel excederá la resistencia a la tracción (cizallamiento) del concreto y se producirá una falla de pelado antes de que se agote la capacidad de carga de la sección. De acuerdo con los datos experimentales de los miembros de flexión reforzados con CFRP, se puede predecir que la distribución de la tensión de corte interfacial del extremo de CFRP en un cierto rango de longitud no es uniforme, y el valor máximo del extremo de CFRP disminuye con el aumento de la distancia desde el extremo de CFRP. Las grietas inclinadas de flexión y cizallamiento aparecerán antes al final de la fibra de carbono, de modo que el pelado comenzará desde el final y, en última instancia, conducirá a la falla del refuerzo de flexión. En la sección central, las grietas verticales en la zona de tracción del revestimiento conducen a la tensión de cizallamiento interfacial entre la fibra de carbono y el hormigón en la base de la grieta, lo que resulta en el desprendimiento de la lámina de fibra de carbono. El pelado se produce al final de las fibras de carbono y la base de grietas verticales en el medio del tramo. De acuerdo con la ubicación de la falla de pelado, los modos de falla se pueden dividir aproximadamente en dos categorías:

(1) la forma de falla de unión de la lámina de fibra de carbono.

(2) la forma de falla de unión en la parte media de la lámina de fibra de carbono.

2 Análisis de stress stripping

2,1 estado de estrés

2.1.1 estrés de unión

Cuando la lámina de fibra de carbono se une a la superficie de hormigón de manera fiable de acuerdo con las normas de construcción, el anclaje y la unión entre la lámina de fibra de carbono y el hormigón son muy similares a los existentes entre la barra de acero y el hormigón. La tensión de unión entre el CFRP y el hormigón varía a lo largo de la dirección de la longitud de la viga, que se relaciona principalmente con el efecto de la carga, el área de anclaje de la unión, las propiedades del material y otros factores. Antes de que el hormigón se agrieta, el hormigón y la lámina de fibra de carbono trabajan juntos. De acuerdo con la condición de equilibrio de una pieza de lámina de fibra de carbono, la tensión de unión t_CF

La forma local de la tensión de unión cambia después de que se producen grietas en el hormigón, y una pequeña separación ocurre repentinamente en un punto en la interfaz de unión entre la fibra de carbono y el hormigón. La grieta de hormigón ya no soporta la fuerza de tracción, pero la fuerza de tracción de la fibra de carbono aumenta repentinamente. Con el aumento de la distancia a lo largo de la grieta a ambos lados, la carga de hormigón bajo la acción de la tensión de unión se acumula y aumenta gradualmente. Sin embargo, la carga de CFRP disminuye gradualmente al nivel de ambos antes del agrietamiento del hormigón, y la acumulación de tensión de unión en una cierta longitud hace que la tensión de tracción del hormigón alcance la resistencia a la tracción, y se producen nuevas grietas. El ancho de la grieta de los miembros de compresión excéntricos reforzados por CFRP es más pequeño que el de los miembros de hormigón ordinarios debido a la deformación del hormigón confinado por CFRP vertical y horizontalmente. La distribución local de la tensión de unión se muestra en la Figura 2. el pelado se produce cuando la tensión de unión máxima o media supera la resistencia de la unión o la resistencia a la tracción (cizallamiento) entre el CFRP y el hormigón.

2.1.2 estrés peeling

Después de que se produzcan grietas en el concreto, el concreto en ambos lados de la grieta producirá rotación y desplazamiento vertical relativo bajo la influencia de la deformación del revestimiento, la contracción desigual y otros factores. Para mantener su continuidad, la lámina de fibra de carbono debe soportar el stress_perpendicular al plano de la lámina de fibra de carbono en ambos lados de la grieta. La tensión se equilibra localmente cuando la lámina de fibra de carbono y el hormigón no se pelan a lo largo de la dirección longitudinal de la lámina de fibra de carbono. La tensión del efecto de decapado se puede llamar la tensión de pelado entre la lámina de fibra de carbono y el hormigón. El estrés de exfoliación tiene una influencia muy importante en la exfoliación de CFRP. El valor del estrés por exfoliación está relacionado con muchos factores. Se debe considerar el estrés de exfoliación al final del CFRP, la carga desfavorable y la grieta principal.

2.1.3 tensión de cizallamiento

La tensión de cizallamiento y la tensión de pelado son dos tensiones diferentes en la tela de fibra de carbono. La tensión de corte es producida por la carga externa, mientras que la tensión de pelado es causada por la dislocación relativa causada por las grietas, pero desempeña el mismo papel en la peladura. El pelado ocurre cuando la tensión de corte y la tensión de pelado en la grieta se superponen más allá de la resistencia de la unión entre el CFRP y el hormigón o la resistencia a la tracción real del hormigón.

3. Factores que afectan el fracaso del peeling

1) La fuerza del concreto. La resistencia del hormigón es el factor más importante que afecta la falla de pelado. Cuanto menor es la resistencia del concreto, más fácil es despegarlo. Incluso si la resistencia del hormigón es mayor, la parte poco profunda de su superficie no puede alcanzar la resistencia de la prueba debido al efecto de encofrado al verter, lo que provoca que muchos componentes se despeguen. Para los miembros de concreto de revestimiento existentes, debido a la carbonización, el envejecimiento, la corrosión del acero y otras razones, la superficie de la parte poco profunda del concreto tiene grietas longitudinales y transversales, de baja resistencia, más propensas a la descamación.

(2) la longitud del anclaje y la forma de anclaje. Cuanto más corta es la longitud de anclaje, mayor es la tensión de unión local y más fácil se produce el fallo por desprendimiento. Cuando la longitud de anclaje excede una cierta longitud, la tensión de unión básicamente no aumenta. Por lo tanto, hay una longitud mínima de anclaje para el hormigón unido con fibra de carbono.

(3) las propiedades de los materiales de refuerzo. El adhesivo de resina tiene una alta rigidez y buena flexibilidad de la lámina de fibra de carbono, lo que puede reducir efectivamente el estrés de pelado y, por lo tanto, reducir la posibilidad de falla de pelado. Cuanto mayor sea la cantidad de refuerzo, mayor será el grosor y la rigidez del CFRP que conducirá al aumento del estrés de pelado y pelado.

(4) calidad de construcción. Durante la construcción, las láminas planas de fibra de carbono se unen para garantizar una fuerza transversal uniforme de las láminas de fibra de carbono y reducir el daño de pelado causado por la separación local. El pegamento de resina entre las láminas de fibra de carbono y el hormigón y entre las láminas de fibra de carbono y las láminas de fibra de carbono es completo y uniforme, lo que es beneficioso para evitar la aparición y el desarrollo de daños por pelado.

5) Historia de la carga. El diferente estado de estrés primario antes del refuerzo tiene una influencia diferente en la aparición y el desarrollo del peeling. Cuando otras condiciones son las mismas, la posibilidad de falla de pelado es comparable a la de fortalecimiento sin tensión primaria al comienzo del desarrollo de grietas o grietas. Sin embargo, con el desarrollo de grietas, si no se toman las medidas preventivas necesarias, aumenta la posibilidad de falla de pelado.

4 Medidas de prevención y control de ingeniería

(1) capas ancladas adicionales. Es una medida simple y efectiva para agregar anclaje a los extremos de las láminas de CFRP. La tira de compresión adicional ejerce presión sobre la dirección transversal de la lámina de fibra de carbono, resiste la tensión de pelado y la tensión de cizallamiento, y reduce el efecto de la tensión de tracción principal de la unidad de hormigón local sobre la lámina de fibra de carbono longitudinal.

(2) aumentar la longitud de anclaje. La tensión de unión está relacionada con la longitud del anclaje. La longitud del anclaje es corta y la tensión de unión local es grande, por lo que es fácil de despegar. Por lo tanto, la longitud de anclaje de la fibra de carbono reforzada con refuerzo de anillo debe ser lo más larga posible.

(3) controlar estrictamente la calidad de la construcción. Para garantizar que la superficie de unión de la lámina de fibra de carbono sea lisa, el aglutinante es completo y uniforme, de modo que la lámina de fibra de carbono sometida a una tensión de tracción longitudinal transversal en la medida de lo posible no es un fenómeno de fuerza desigual, lo que es propicio para garantizar el efecto de unión general de la lámina de fibra de carbono y el revestimiento de hormigón, Inhibir la aparición y desarrollo de peeling.

(4) el número de capas para pegar láminas de fibra de carbono no debe ser excesivo. Sobre la premisa de refuerzo suficiente, reducir el número de capas de CFRP puede reducir la rigidez general del material de refuerzo y reducir la tensión de pelado. En general, el número de capas de láminas de fibra de carbono unidas a la misma parte de la estructura de revestimiento no debe exceder de tres capas, para evitar aumentar la dificultad de sumergir el material de unión en láminas de fibra de carbono y reducir el efecto de unión entre láminas de fibra de carbono.

5) Selección estricta. El rendimiento de los materiales de unión afecta directamente el efecto de unión y el desarrollo de pelado entre CFRP y hormigón. El rendimiento de la construcción de diferentes tipos de CFRP es diferente. Por lo tanto, el CFRP y los materiales de unión utilizados en ingeniería deben pasar una inspección confiable y garantía de calidad.

(6) el tratamiento de la superficie de los componentes debe ser estricto. El tratamiento superficial de los miembros también es un problema clave para el refuerzo de estructuras con materiales de unión externos. Si el tratamiento de la superficie no cumple con los requisitos, la interfaz de unión será débil, la resistencia de la unión se reducirá, lo que resultará en una falla del refuerzo.