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Utilizzando FRP per il rafforzamento del calcestruzzo

I compositi polimerici rinforzati con fibre (FRP) sono stati utilizzati per il rinforzo del calcestruzzo in Africa per oltre 50 anni. Durante questo tratto, l'accettazione dei compositi FRP come materiale da costruzione tradizionale è aumentata, così come il numero di progetti di rinforzo FRP completati. Ciò è stato causato dalla vulnerabilità del continente africano agli effetti delle variazioni meteorologiche, nonché danni ai cambiamenti climatici e ai progetti infrastrutturali per un importo di $ 184 miliardi entro l'anno 2100. Danni alle infrastrutture di questa portata potrebbero paralizzare gli investimenti nello sviluppo dell'accesso rurale e nel miglioramento dei mezzi di sussistenza nei paesi africani.

Secondo Tarek Alkhrdaji, vicepresidente dell'ingegneria con le tecnologie strutturali negli Stati Uniti, i compositi FRP possono essere fabbricati sul posto utilizzando il processo di laminazione a umido in cui un tessuto secco, realizzato in carbonio o vetro, è saturo di resina epossidica e incollato al substrato di calcestruzzo pronto. Una volta indurito, il FRP diventa parte integrante dell'elemento strutturale, fungendo da sistema di rinforzo incollato esternamente. I compositi FRP possono anche essere prefabbricati in una struttura produttiva in cui il materiale è sottoposto pultrusione per creare diverse forme che possono essere utilizzate per rafforzare strutture, come barre, barre e piastre.

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Il rafforzamento concreto delle strutture esistenti mediante FRP può comportare complessi processi di valutazione, progettazione e dettaglio, che richiedono una buona comprensione delle condizioni strutturali esistenti insieme ai materiali utilizzati per riparare la struttura prima dell'installazione di FRP. L'adeguatezza degli FRP per rafforzare una struttura può essere determinata comprendendo che cos'è l'FRP e i vantaggi che offre, ma soprattutto, i limiti.

A base di fibra di carbonio (CFRP)

I sistemi FRP più comuni per applicazioni di rinforzo del calcestruzzo sono a base di fibra di carbonio (CFRP). A differenza dei sistemi a base di fibra di vetro, il carbonio ha proprietà meccaniche superiori e maggiore resistenza alla trazione, rigidità e durata. L'uso di barre e piastre prefabbricate in CFRP è normalmente limitato a superfici dritte o leggermente curve; ad esempio, il lato superiore o inferiore di lastre e travi. Gli elementi FRP prefabbricati sono normalmente rigidi e non possono essere piegati in loco per avvolgere colonne o travi.

Il tessuto FRP, tuttavia, è disponibile in fogli unidirezionali continui forniti su rotoli che possono essere facilmente adattati per adattarsi a qualsiasi geometria e possono essere avvolti su quasi tutti i profili. I tessuti in FRP possono essere coerenti con il lato di tensione degli elementi strutturali, ad esempio lastre o travi, per fornire ulteriore rinforzo di tensione e aumentare la resistenza alla flessione; avvolto attorno alle reti di travetti e travi per aumentare la resistenza al taglio e avvolto attorno alle colonne per aumentare la resistenza al taglio e assiale e migliorare la duttilità oltre al comportamento di dissipazione dell'energia.

Il sistema adesivo

I sistemi adesivi utilizzati per incollare FRP al substrato di calcestruzzo possono includere un primer che viene utilizzato per penetrare nel substrato di calcestruzzo e migliorare il legame del sistema; stucco epossidico per riempire piccoli vuoti superficiali nel substrato e fornire una superficie liscia a cui è legato il sistema FRP; resina satura utilizzata per immergere il tessuto e legarlo al substrato preparato; e rivestimento protettivo per salvaguardare il sistema FRP incollato da effetti ambientali e meccanici potenzialmente dannosi. Per lo più, la luce ultravioletta (UV) ha un impatto negativo sulle resine epossidiche che rafforzano la FRP, ma possono essere protette usando rivestimenti acrilici e cementizi, oltre ad altri tipi di rivestimenti.

Le resine e le fibre per un sistema FRP sono normalmente sviluppate come un unico sistema, basato su materiali e prove strutturali. La miscelazione o la sostituzione di un componente di un sistema FRP con un componente di un altro sistema non è consigliabile e può influire sulle proprietà del sistema indurito.

Il sistema FRP e il legame con il calcestruzzo preparato sono molto importanti e la preparazione della superficie è fondamentale per la maggior parte delle applicazioni. L'esistenza di qualsiasi deterioramento interno del rinforzo deve essere risolta prima dell'installazione del sistema FRP, altrimenti il ​​sistema FRP potrebbe essere danneggiato a causa di delaminazione del substrato di cemento.

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Dennis Ayemba
Editor di paesi / caratteristiche, Kenya

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