Les bâtiments, les installations industrielles, les ponts et autres structures le long des voies ferrées sont soumis à des charges alternées pendant de longues périodes, ce qui les rend très sensibles à la fatigue due aux vibrations. Cela se manifeste par une propagation des fissures dans le béton et une défaillance du délaminage de la couche de renforcement, ce qui a un impact grave sur la sécurité structurelle.Plaques en fibre de carbone, Avec leur haute résistance à la traction et leur faible relaxation, sont devenus la solution préférée pour améliorer la résistance à la fatigue vibratoire des structures.

Sélection des matériaux

Les matériaux sont le fondement de la résistance à la fatigue par vibration, et la compatibilité des performances entre les plaques de carbone et les adhésifs doit faire l'objet d'une attention particulière.

Plaques en fibre de carbone

Dans les environnements de vibration, les feuilles de fibre de carbone doivent résister à l'effort alternatif répété. Il est recommandé de sélectionner des feuilles de carbone à module élevé avec un module d'élasticité ≥ 230 GPa et une résistance à la traction ≥ 3000 MPa. Ces feuilles ont une uniformité élevée des fibres, sont exemptes de fibres cassées et de défauts de fuzzing et peuvent réduire efficacement le risque de concentration des contraintes. Simultanément, la durée de vie en fatigue de la feuille de carbone doit répondre aux normes de l'industrie; après 2 millions de tests de charge alternés, le taux de rétention de la résistance à la traction ne doit pas être inférieur à 85%.

Adhésifs:

La couche adhésive est cruciale pour la coexistence des plaques en fibre de carbone et du béton. Un adhésif époxyde dur avec un allongement à la rupture de ≥ 3% devrait être choisi. Cet adhésif a une résistance à la fatigue, une résistance à l'humidité et à la chaleur et une résistance au vieillissement. La résistance au cisaillement de la liaison avec des plaques de fibre de carbone et du béton est ≥ 3,0 MPa à température ambiante, et ses performances sont stables dans une large plage de températures allant de-20 ℃ à 60 ℃.

Conception de renforcement

Une conception raisonnable peut réduire les dommages causés par les charges vibratoires au système de renforcement. Le noyau est d'optimiser le chemin de force et la méthode d'ancrage.

• Un schéma de renforcement composite combinant une liaison complète et un ancrage d'extrémité est recommandé.

Le renfort de liaison pur est sujet au délaminage final sous des charges de vibration. Par conséquent, des dispositifs d'ancrage mécaniques, tels que des boulons d'ancrage ou des bandes de tôle d'acier, doivent être ajoutés aux extrémités de la plaque d'acier au carbone. La longueur d'ancrage ne doit pas être inférieure à 5 fois la largeur de la plaque d'acier au carbone. Pour les composants de grande portée, les points d'ancrage intermédiaires doivent être définis en sections, avec un espacement contrôlé entre 1,5 et 2,0 mètres, afin de raccourcir la longueur de la section libre de la plaque en acier au carbone et de réduire l'amplitude des vibrations.

• Arrangement ciblé de plaque de fibre de carbone:

Pour les éléments de flexion: plaques de fibre de carbone sont disposées sur toute la longueur de la zone de tension. S'il existe une zone de moment de flexion négative, les plaques en fibre de carbone doivent être étendues d'au moins 500mm jusqu'au bord de la zone de moment de flexion négative pour éviter les changements de contrainte brusques aux extrémités.

Pour le renforcement de cisaillement: Des plaques en fibre de carbone en forme d'anneau ou en forme de U sont utilisées pour envelopper l'élément. L'espacement circonférentiel est ajusté en fonction de la fréquence de vibration-plus la fréquence est élevée, plus l'espacement est petit, ne dépassant généralement pas 200mm, pour améliorer l'effet de retenue sur le béton.

Processus de construction

La qualité de la construction détermine directement l'effet de résistance à la fatigue et il est nécessaire de se concentrer sur le contrôle de trois aspects clés: le traitement de base, la construction de la couche adhésive et le traitement final.

Prétraitement du substrat: nettoyage de haut niveau pour améliorer l'adhérence

Les charges de vibration amplifient l'impact des défauts de substrat. La surface du béton nécessite un traitement séquentiel: meulage → dépoussiérage → séchage. Meulage jusqu'à ce que des agrégats frais soient exposés, avec une erreur de planéité de surface ≤ 2 mm/m; en utilisant un pistolet pneumatique à haute pression pour enlever la poussière, en veillant à l'absence de taches d'huile ou d'eau; la teneur en humidité du substrat contrôlée ≤ 6%. Dans les environnements humides, un apprêt résistant à l'humidité doit être appliqué pour améliorer l'adhérence entre la couche adhésive et le substrat.

Application de couche adhésive: même application pour empêcher les zones creuses

Utilisez une méthode d'application "plus épaisse au milieu, plus mince sur les bords", contrôlant l'épaisseur de la couche adhésive à 1,5 ~ 2,5mm. Après avoir fixé la plaque de fibre de carbone, utilisez un rouleau spécial pour rouler le long de la direction de la fibre pour éliminer les bulles d'air, en assurant une zone creuse ≤ 5% (zone creuse unique ≤ 100cm ²). L'interférence de vibration structurelle est strictement interdite pendant le durcissement. Lorsque la température ambiante est inférieure à 5 ℃, des mesures d'isolation doivent être prises pour prolonger le temps de durcissement à au moins 72 heures.