DE69717337T2 - Process for reinforcing constructions with glued carbon fibers - Google Patents
Process for reinforcing constructions with glued carbon fibersInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Verstärkung von Bauteilen im Hoch- bzw. Tiefbau mittels geklebter Kohlenstofffasern, und zwar Verfahren, welche die Festigkeit der Bauteile erhöhen sollen, insbesondere, wenn ihre mechanischen Eigenschaften sich durch Ermüdung verschlechtert haben.The present invention relates to methods for reinforcing structural components in building or civil engineering using bonded carbon fibers, namely methods which are intended to increase the strength of the structural components, in particular when their mechanical properties have deteriorated due to fatigue.
Bei bestimmten bekannten derartigen Verfahren werden im Werk Elemente aus einem Verbundwerkstoff vorgefertigt, die aus Kohlenstofffasern bestehen, die in eine Matrix aus synthetischem Harz eingelagert sind, und werden diese Elemente anschließend auf privaten oder öffentlichen Baustellen verarbeitet, indem sie auf die zu verstärkenden Flächen geklebt werden.Certain known processes of this kind involve the prefabrication in the factory of elements made of a composite material consisting of carbon fibres embedded in a synthetic resin matrix and the subsequent processing of these elements on private or public construction sites by gluing them to the surfaces to be reinforced.
Der im Werk hergestellte Verbundwerkstoff auf Basis von Kohlenstofffasern kann von Fall zu Fall unterschiedlichen Konsistenzen aufweisen:The carbon fiber-based composite material produced in the factory can have different consistencies from case to case:
- es kann sich um ein steifes Material handeln, das die Form flacher Platten hat; in diesem Fall ist das Verfahren nur zur Verstärkung einer vollkommen ebenen Fläche geeignet und müssen die Verbundwerkstoffplatten an diese Fläche gedrückt gehalten werden, bis sie endgültig auf diese Fläche geklebt werden,- it can be a rigid material in the form of flat panels; in this case the process is only suitable for reinforcing a perfectly flat surface and the composite panels must be kept pressed against this surface until they are finally bonded to it,
- der Verbundwerkstoff kann auch in einem plastischen Zustand gehalten werden, und zwar durch Lagerung bei sehr niedriger Temperatur, was die Polymerisation seiner Harzmatrix blockiert und die Anwendung dieses Werkstoffs auf nicht ebenen Flächen ermöglicht: doch die Lagerung bei sehr niedriger Temperatur macht die Verwendung dieses Verbundwerkstoffs extrem schwierig, und diese Lagerungsart schließt die Verwendung eines solchen Werkstoffs auf kleinen Baustellen sogar aus, die nur mit leichter Ausrüstung ausgestattet werden können.- the composite material can also be kept in a plastic state by storing it at a very low temperature, which blocks the polymerisation of its resin matrix and allows the material to be used on non-flat surfaces: however, storing it at a very low temperature makes the use of this composite material extremely difficult and this type of storage even excludes the use of such a material on small construction sites which can only be equipped with light equipment.
Außerdem durchqueren die Kräfte, die von den Kohlenstofffasern aufgenommen werden, in jedem Fall zunächst den Klebstoff, mit Hilfe dessen der Verbundwerkstoff an dem Bauteil befestigt ist, und dann die Synthetikharzmatrix, bevor sie auf die Kohlenstofffasern übertragen werden: diese Multiplizierung der Zwischenmaterialien zwischen dem Bauteil und den Kohlenstofffasern schwächt die Wirksamkeit der Verstärkung.In addition, the forces absorbed by the carbon fibers always pass first through the adhesive used to attach the composite to the component and then through the synthetic resin matrix before transferred to the carbon fibres: this multiplication of the intermediate materials between the component and the carbon fibres weakens the effectiveness of the reinforcement.
Darüber hinaus beschreibt das Dokument US-A-5 308 430 ein Verfahren zur Verstärkung von Bauteilen mittels Kohlenstofffasern oder anderer, die zum Zeitpunkt ihres Aufbringens auf das Bauteil mit Harz überzogen werden.In addition, document US-A-5 308 430 describes a method for reinforcing components using carbon fibers or others which are coated with resin at the time of their application to the component.
Die in Rede stehenden Fasern sind jedoch alle zueinander parallel, sodass die so erreichte Verstärkung nur zur Aufnahme von Kräften in einer einzigen Richtung wirksam ist.However, the fibres in question are all parallel to each other, so that the reinforcement achieved in this way is only effective in absorbing forces in a single direction.
Außerdem müssen diese Fasern, damit eine gewisse Kohäsion zwischen ihnen vor ihrer Verwendung erhalten bleibt, auf eine biegsame Trägerfolie geklebt werden.In addition, these fibers must be glued to a flexible carrier film in order to maintain a certain cohesion between them before use.
Wenn nun also mehrere Schichten aus Kohlenstofffasern auf die zu verstärkende Fläche übereinander angeordnet werden müssen, sind diese Schichten voneinander durch die biegsame Folie aus Trägermaterial getrennt: auf diese Weise entsteht eine zusätzliche Heterogenität in dem Verstärkungs-Verbundwerkstoff, was die Fähigkeit dieses Werkstoffs zu einer entsprechenden Übertragung der Kräfte zwischen dem Bauteil und den Kohlenstofffasern einschränkt.If several layers of carbon fibers have to be arranged on top of each other on the surface to be reinforced, these layers are separated from each other by the flexible film of carrier material: in this way, additional heterogeneity is created in the reinforcement composite material, which limits the ability of this material to adequately transfer the forces between the component and the carbon fibers.
Schließlich ist in dem vorgenannten Dokument die Verwendung von Fasern, die zunächst die Form von Litzen haben, und anschließend ein Abflachen dieser Litzen durch Flachdrücken vorgesehen, damit sie flache Faserstreifen bilden: dieses Herstellungsverfahren birgt den Nachteil der Gefahr von Beschädigungen für die Fasern beim Flachdrücken der Litzen.Finally, the abovementioned document provides for the use of fibres which initially have the shape of strands and then for the flattening of those strands by pressing them flat so that they form flat fibre strips: this manufacturing process has the disadvantage of the risk of damage to the fibres when the strands are flattened.
Die vorliegende Erfindung will insbesondere diesen verschiedenen Nachteilen abhelfen.The present invention aims in particular to remedy these various disadvantages.
Hierzu schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Verstärkung eines Bauteils vor, das darin besteht, dass mindestens eine Schicht aus Kohlenstofffasergewebe auf eine zu verstärkende Fläche geklebt wird, die zu diesem Bauteil gehört, welches Verfahren folgende Schritte umfasst:To this end, the invention proposes a method for reinforcing a component, which consists in gluing at least one layer of carbon fiber fabric to a surface to be reinforced that belongs to this component, which method comprises the following steps:
a) Vorbereitung der zu verstärkenden Fläche,a) Preparation of the area to be reinforced,
b) Beschichtung der Fläche mit einer Epoxidharzschicht in flüssigem Zustand, die geeignet ist, an dem Bauteil und den Kohlenstofffasern zu haften und in der zu verstärkenden Fläche eventuell vorhandene Haarrisse zu verschließen, wobei dieses Harz, wenn es im flüssigen Zustand aufgebracht wird, eine Viskosität von 1 000 bis 100 000 mPa·s hat und ferner nach dem Aushärten eine Reißfestigkeit bei Zugbelastung von 5 bis 100 MPa mit einer Bruchdehnung von 0,5 bis 10% und einer Reißfestigkeit unter Druck von 5 bis 100 MPa mit einer Bruchverkürzung von 0,5 bis 10% hat,b) coating the surface with a layer of epoxy resin in liquid state, which is suitable for adhering to the component and the carbon fibres and for sealing any hairline cracks present in the surface to be reinforced, this resin having a viscosity of 1 000 to 100 000 mPa·s when applied in liquid state and, after curing, a tensile strength of 5 to 100 MPa with an elongation at break of 0.5 to 10% and a compressive strength of 5 to 100 MPa with a reduction at break of 0.5 to 10%,
c) und Aufbringen eines trockenen, dehnbaren Gewebes, das aus geschmälzten Kohlenstofffasern besteht, auf die noch flüssige Harzschicht durch Ausüben eines Drucks auf dieses Gewebe, der ausreicht, um es mit Harz zu imprägnieren und den Harzfilm zu glätten, wobei das Gewebe in mindestens einer Richtung eine Reißfestigkeit von über 1 500 MPa und ein E-Modul von 200 bis 400 GPa hat, und wobei das Kohlenstofffasergewebe in Form eines Streifens vorgesehen ist, der sich in einer Längsrichtung erstreckt, und wobei die Kohlenstofffasern dieses Gewebes einerseits im Wesentlichen kontinuierliche und zur Längsrichtung parallele Kettfäden und andererseits quer verlaufende Schussfäden bilden.c) and applying a dry, stretchable fabric consisting of melted carbon fibers to the still liquid resin layer by exerting a pressure on this fabric sufficient to impregnate it with resin and to smooth the resin film, the fabric having a tear strength of more than 1 500 MPa and an E-modulus of 200 to 400 GPa in at least one direction, and the carbon fiber fabric being provided in the form of a strip extending in a longitudinal direction, and the carbon fibers of this fabric forming, on the one hand, substantially continuous warp threads parallel to the longitudinal direction and, on the other hand, transverse weft threads.
Durch diesen Aufbau können Flächen beliebiger Form, die eventuell gekrümmt oder unregelmäßig sind, verstärkt werden, und muss auf das Kohlenstofffasergewebe bis zum Abbinden des Harzes kein ständiger Druck ausgeübt werden.This structure allows surfaces of any shape, possibly curved or irregular, to be reinforced and there is no need to exert constant pressure on the carbon fiber fabric until the resin sets.
Die so erhaltene Verstärkung ist besonders wirksam und sicher, insbesondere deshalb, weil die aufzunehmenden Kräfte mittels einer einzigen und homogenen Harzmatrix vom Bauteil auf die Kohlenstofffasern übertragen werden und keine Zwischenmaterialschicht zwischen dieser Matrix und der zu verstärkenden Fläche besteht.The reinforcement obtained in this way is particularly effective and safe, in particular because the forces to be absorbed are transferred from the component to the carbon fibres by means of a single and homogeneous resin matrix and there is no intermediate material layer between this matrix and the surface to be reinforced.
Darüber hinaus trägt das Verfahren der Erfindung auch dazu bei, die Biegebeanspruchungen im Harz zu verringern.In addition, the method of the invention also helps to reduce the bending stresses in the resin.
Ferner wird durch Verwendung von Kohlenstofffasern in Form eines Gewebes aus verschlungenen Kett- und Schussfäden sichergestellt, dass die Kohlenstofffasern bei ihrer Verarbeitung fest zusammengehalten werden, was ihre Verarbeitung sehr einfach und sie gleichzeitig mechanisch sehr leistungsfähig macht.Furthermore, the use of carbon fibres in the form of a fabric made of intertwined warp and weft threads ensures that the carbon fibres are held firmly together during processing, which makes them very easy to process and at the same time makes them mechanically very powerful.
Bei bevorzugten Ausführungsformen kann auf die eine und/oder andere der nachfolgenden Anordnungen zurückgegriffen werden:In preferred embodiments, one and/or other of the following arrangements can be used:
- die zu verstärkende Fläche ist Zugkräften ausgesetzt und die Kettfäden des Kohlenstofffasergewebes sind parallel zu diesen Kräften angeordnet;- the surface to be reinforced is subjected to tensile forces and the warp threads of the carbon fibre fabric are arranged parallel to these forces;
- der Streifen aus Kohlenstofffasergewebe hat mindestens ein Längsende, das spitz zugeschnitten ist;- the strip of carbon fibre fabric has at least one longitudinal end that is cut to a point;
- der Streifen aus Kohlenstofffasergewebe hat zwei spitz zugeschnittene Längsenden;- the strip of carbon fibre fabric has two pointed longitudinal ends;
- das Kohlenstofffasergewebe umfasst zunächst eine unbestückte und eine mit einer biegsamen, abnehmbaren Folie versehene Seite aus Synthetikmaterial, wobei das Gewebe mit seiner unbestückten Seite auf den Harzfilm aufgebracht und die Folie aus Synthetikmaterial nach der Imprägnierung dieses Gewebes mit dem Harz von diesem Gewebe abgenommen wird;- the carbon fibre fabric initially comprises an unfilled side and a side made of synthetic material provided with a flexible, removable film, the fabric being applied with its unfilled side to the resin film and the film made of synthetic material being removed from this fabric after the impregnation of this fabric with the resin;
- das Harz kann im Flüssigzustand thixotrop sein;- the resin can be thixotropic in the liquid state;
das Harz umfasst kein Lösungsmittel;the resin does not contain any solvent;
- das Bauteil besteht aus einem Material, das aus Beton, Metall und Holz ausgewählt ist.- the component consists of a material selected from concrete, metal and wood.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen hervor, die als nicht erschöpfendes Beispiel dienen soll und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.Further characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of one embodiment thereof, given as a non-exhaustive example and with reference to the accompanying drawings.
Auf den Zeichnungen:In the drawings:
- ist Fig. 1 eine Perspektivansicht, die ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung zeigt,- Fig. 1 is a perspective view showing an example of application of the method of the invention,
- veranschaulicht Fig. 2 die Anordnung der Kohlenstofffasern in dem Kohlenstofffasergewebestreifen, der in dem Beispiel der Fig. 1 verwendet wurde,- Fig. 2 illustrates the arrangement of the carbon fibers in the carbon fiber fabric strip used in the example of Fig. 1,
- und zeigt Fig. 3 den Kohlenstofffasergewebestreifen der Fig. 2, der mit einer wegnehmbaren Schutzfolie bedeckt ist.- and Fig. 3 shows the carbon fiber fabric strip of Fig. 2 covered with a removable protective film.
Fig. 1 zeigt ein besonderes Anwendungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung zur Verstärkung oder Ausbesserung eines Stahlbetonträgers 1, der eine Decke 1 eines Gebäudes trägt.Fig. 1 shows a particular example of application of the method of the invention for strengthening or repairing a reinforced concrete beam 1 supporting a ceiling 1 of a building.
Diese Anwendung ist natürlich jedoch nicht einschränkend, und die Erfindung lässt sich zur Verstärkung jeglicher Bauteile, insbesondere aus Beton, Metall (insbesondere Stahl) oder Holz, anwenden.However, this application is of course not limiting and the invention can be used to reinforce any structural component, in particular made of concrete, metal (in particular steel) or wood.
Diese Verstärkung wird durch das Kleben eines biegsamen Kohlenstofffasergewebes 3 auf mindestens eine Fläche des Bauteils erreicht: im Allgemeinen ist die zu verstärkende Fläche eine Fläche, die Zugkräften ausgesetzt ist, im vorliegenden Fall die Unterseite 4 des Trägers 1, doch könnte auf die gleiche Weise eine Fläche des Bauteils verstärkt werden, die Scherkräften ausgesetzt ist, beispielsweise die hier betrachteten Frontseiten 5 des Trägers 1 im Bereich der Stützen 6 dieses Trägers.This reinforcement is achieved by bonding a flexible carbon fibre fabric 3 to at least one surface of the component: in general, the surface to be reinforced is a surface subject to tensile forces, in this case the lower surface 4 of the beam 1, but a surface of the component subject to shear forces could be reinforced in the same way, for example the front surfaces 5 of the beam 1 considered here in the region of the supports 6 of this beam.
Zur Anwendung des Verstärkungsverfahrens der Erfindung wird wie folgt vorgegangen:To apply the reinforcement method of the invention, proceed as follows:
- die zu verstärkende Fläche 4 des Bauteils wird gereinigt, gegebenenfalls sandgestrahlt und von Fett befreit, oder diese Fläche kann beliebige andere mechanische oder chemische Behandlungen erfahren, welche die Verstärkung dauerhafter machen,- the surface 4 of the component to be reinforced is cleaned, if necessary sandblasted and degreased, or this surface can be subjected to any other mechanical or chemical treatments which make the reinforcement more durable,
- diese Fläche wird mit einem dünnen Harzfilm in flüssigem Zustand überzogen,- this surface is covered with a thin film of resin in liquid state ,
- anschließend wird das trockene Fasergewebe auf den doch flüssigen Harzfilm aufgebracht,- then the dry fiber fabric is applied to the liquid resin film,
- dieses Gewebe wird auf die auszubessernde Fläche aufgezogen, d. h. mit einem Druck darauf gedrückt, der ausreicht, um die Dicke des Harzes zwischen dieser auszubessernden Fläche und dem Gewebe zu nivellieren und dieses Gewebe mit Harz zu durchtränken,- this fabric is applied to the surface to be repaired, i.e. pressed against it with a pressure sufficient to equalise the thickness of the resin between the surface to be repaired and the fabric and to impregnate this fabric with resin,
- und gegebenenfalls wird noch einmal Harz und Gewebe aufgebracht, wenn die Verwendung mehrerer übereinander angeordneter Schichten aus Gewebe mit eventuell unterschiedlichen Gewebeabmessungen geboten ist.- and if necessary, resin and fabric are applied again if the use of several superimposed layers of fabric with possibly different fabric dimensions is required.
Das verwendete Harz kann beispielsweise das Zweikomponenten-Epoxidharz sein, das zum einen von dem Basisharz der Marke "CECA XEP 3935/A" und zum anderen von dem Härtungsmittel der Marke "CECA XEP 2919/B" gebildet wird, wobei diese beiden Komponenten von der Firma CECA S.A., 12, place de I'lris, La Défense 2, Cédex 54, 92062 PARIS LA DEFENSE (Frankreich) hergestellt und vertrieben werden.The resin used may, for example, be the two-component epoxy resin consisting, on the one hand, of the base resin of the brand "CECA XEP 3935/A" and, on the other hand, of the hardener of the brand "CECA XEP 2919/B", these two components being manufactured and distributed by the company CECA S.A., 12, place de I'lris, La Défense 2, Cédex 54, 92062 PARIS LA DEFENSE (France).
Allgemeiner gesprochen kann das verwendete Harz ein thermoplastisches oder wärmehärtbares Harz sein, das flammensicher ist oder nicht, ultravioletter Strahlung widersteht oder nicht, das die Fähigkeit hat, gleichzeitig an der Fläche des Bauteils und an den Kohlenstofffasern zu haften und geeignet ist, mögliche Haarrisse der zu verstärkenden Fläche 4 zu verschließen.More generally, the resin used may be a thermoplastic or thermosetting resin, which may or may not be flame-retardant, resistant to ultraviolet radiation, capable of adhering simultaneously to the surface of the component and to the carbon fibres and capable of sealing any hairline cracks in the surface 4 to be reinforced.
Dieses Harz hat bei seiner Anwendung im flüssigen Zustand bei der Anwendungstemperatur (d. h. im Allgemeinen der Umgebungstemperatur) eine Viskosität von 1000 bis 100 000 mPa·s.This resin, when used in the liquid state, has a viscosity of 1000 to 100,000 mPa·s at the application temperature (i.e. generally the ambient temperature).
Dieses Harz hat nach dem Aushärten:This resin has after curing:
- eine Scherfestigkeit, die angepasst ist an diejenige des Werkstoffs, aus dem das Bauteil besteht,- a shear strength adapted to that of the material from which the component is made,
- eine Reißfestigkeit bei Zugbelastung von 5 bis 100 MPa mit einer Bruchdehnung von 0,5 bis 10%,- a tensile strength of 5 to 100 MPa with an elongation at break of 0.5 to 10%,
- und eine Reißfestigkeit unter Druck von 5 bis 100 MPa mit einer Bruchverkürzung von 0,5 bis 10%.- and a tensile strength under pressure of 5 to 100 MPa with a shortening at break of 0.5 to 10%.
Das Harz ist im Fluidzustand vorzugsweise thixotrop und enthält keine Lösungsmittel.The resin is preferably thixotropic in the fluid state and contains no solvents.
Vorteilhafterweise wird ein Harz verwendet, das bei Umgebungstemperatur polymerisiert.Advantageously, a resin is used that polymerizes at ambient temperature.
Ferner ist zu erwähnen, dass ungeachtet des Materials, aus dem das Bauteil besteht (Beton, Metall, Holz), das gleiche Harz verwendet werden kann.It should also be noted that regardless of the material the component is made of (concrete, metal, wood), the same resin can be used.
Das Kohlenstofffasergewebe 3 seinerseits ist vorzugsweise in Form eines biegsamen Streifens 7 vorgesehen (s. Fig. 2), der sich in einer Längsrichtung X erstreckt und im Allgemeinen in Form von Rollen gelagert wird.The carbon fiber fabric 3 is in turn preferably provided in the form of a flexible strip 7 (see Fig. 2) which extends in a longitudinal direction X and is generally stored in the form of rolls.
Dieser Streifen 7 wird von geschmälzten Kohlenstofffasern gebildet, die einerseits im Wesentlichen kontinuierliche Kettfäden 8 bilden, die sich in der Längsrichtung X erstrecken, und andererseits Schussfäden 9 (die eventuell eine andere Größe haben als die Kettfäden), die sich in einer zur Breite des Streifens 7 parallelen Querrichtung Y (oder eventuell in länglichen Richtungen) erstrecken.This strip 7 is formed by melted carbon fibres which, on the one hand, form substantially continuous warp threads 8 extending in the longitudinal direction X and, on the other hand, weft threads 9 (which may have a different size than the warp threads) extending in a transverse direction Y parallel to the width of the strip 7 (or possibly in longitudinal directions).
Die Kohlenstofffasern, die das Gewebe bilden, haben eine Reißfestigkeit bei Zugbelastung von über 1 500 MPa und ein E-Modul von 200 bis 400 GPa.The carbon fibres that make up the fabric have a tensile strength of over 1 500 MPa and a modulus of elasticity of 200 to 400 GPa.
Eventuell kann die Anzahl Kohlenstofffasern des Gewebes 3 in einer gegebenen Richtung bei der Herstellung dieses Gewebes in Abhängigkeit von den von den Kohlenstofffasern aufzunehmenden Kräften verändert werden.The number of carbon fibres of the fabric 3 in a given direction may possibly be varied during the manufacture of this fabric depending on the forces to be absorbed by the carbon fibres.
Wenn der Streifen 7 auf eine zu verstärkende Fläche aufgebracht wird, die Zugkräften ausgesetzt ist, ist die Längsrichtung dieses Streifens vorzugsweise parallel zu diesen Zugkräften: so ist der Streifen 7 in dem auf den Zeichnungen dargestellten Beispiel parallel zur Länge des Trägers 1 angeordnet.When the strip 7 is applied to a surface to be reinforced which is subjected to tensile forces, the longitudinal direction of this strip is preferably parallel to these tensile forces: thus, in the example shown in the drawings, the strip 7 is arranged parallel to the length of the support 1.
Der Streifen 7 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, vorteilhafterweise zunächst eine Seite, auf der das Gewebe 3 aus Kohlenstofffasern unbestückt ist, und eine mit einer biegsamen Folie 10 aus Synthetikmaterial ("polyane") bedeckte Seite aufweisen, die abnehmbar auf das Kohlenstofffasergewebe 3 geklebt ist.As shown in Fig. 3, the strip 7 can advantageously have firstly a side on which the fabric 3 made of carbon fibers is uncoated and a side covered with a flexible film 10 made of synthetic material ("polyane") which is removably glued to the carbon fiber fabric 3.
In diesem Fall ist der Streifen 7 vorzugsweise mit der biegsamen Folie 10 nach außen aufgerollt, um die Kohlenstofffasern während der Lagerung des Streifens zu schützen.In this case, the strip 7 is preferably rolled up with the flexible film 10 outwards in order to protect the carbon fibers during storage of the strip.
Außerdem wird bei der Verwendung des Kohlenstofffasergewebestreifens die Folie 10 aus biegsamem Material erst nach dem Aufziehen entfernt, sodass diese Folie 10 Verschmutzungen und Beschädigungen des Kohlenstofffasergewebes 3 beim Aufbringen dieses Gewebes verhindert.In addition, when using the carbon fiber fabric strip, the film 10 made of flexible material is only removed after it has been pulled on, so that this film 10 prevents contamination and damage to the carbon fiber fabric 3 when this fabric is applied.
Beim Einsatz des Kohlenstofffasergewebestreifens 7 können darüber hinaus die Enden 7a (oder zumindest ein Längsende 7a) dieses Streifens spitz abgeschnitten werden, wie in Fig. 1 dargestellt, damit sich die Scherkräfte, die auf das Harz zwischen dem Bauteil und dem Kohlenstofffasergewebe wirken, besser verteilen.When using the carbon fiber fabric strip 7, the ends 7a (or at least one longitudinal end 7a) of this strip can also be cut to a point, as shown in Fig. 1, so that the shear forces acting on the resin between the component and the carbon fiber fabric are better distributed.
Die Erfahrung zeigt nämlich, dass die Scherkräfte zwischen dem Gewebestreifen 7 und dem darunter liegenden, zu verstärkenden Bauteil im laufenden Teil des Streifens im Wesentlichen gleich null sind und sich auf die Enden dieses Streifens konzentrieren.Experience shows that the shear forces between the fabric strip 7 and the underlying component to be reinforced are essentially zero in the running part of the strip and are concentrated on the ends of this strip.
Wenn die Enden des Streifens gerade Linien sind, die quer zur Längsrichtung des Gewebestreifens sind, stellt man an jedem der Enden einen sehr ausgeprägten Peak in der Scherbeanspruchung fest.If the ends of the strip are straight lines that are transverse to the longitudinal direction of the fabric strip, a very pronounced peak in the shear stress is observed at each of the ends.
In diesem Fall besteht für den darunter liegenden, zu verstärkenden Bauteil die Gefahr der Bildung von Haarrissen, insbesondere wenn dieses Bauteil aus Beton besteht.In this case, there is a risk of hairline cracks forming in the component to be reinforced underneath, especially if this component is made of concrete.
Dagegen verteilen sich die Scherkräfte zwischen dem Gewebestreifen und dem darunter liegenden Bauteil, wenn die Enden 7a des Gewebestreifen nach der Erfindung spitz oder schräg zugeschnitten sind, auf die ganze Länge der Spitze, parallel zur Längsrichtung des Gewebestreifens gemessen. Dadurch erreicht die Scherbeanspruchung weniger hohe Höchstwerte als im Falle rechteckiger Enden des Gewebestreifen, wodurch Beschädigungen und insbesondere die Haarrissbildung am darunter liegenden Bauteil verhindert werden können.In contrast, if the ends 7a of the fabric strip are cut to a point or at an angle according to the invention, the shear forces between the fabric strip and the component underneath are distributed over the entire length of the point, measured parallel to the longitudinal direction of the fabric strip. As a result, the shear stress reaches less high peak values than in the case of rectangular ends of the fabric strip, which can prevent damage and in particular the formation of hairline cracks on the component underneath.
Die bemerkenswerte Wirksamkeit des Verfahrens der Erfindung konnte insbesondere bei einem einfachen Reißversuch bei Biegung überprüft werden, der an zwei identischen Stahlbetonträgern vorgenommen wurde, von denen nur einer durch Aufkleben eines Kohlenstofffasergewebes auf seine Unterseite nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren verstärkt worden war: der Kraftaufwand für die Zerstörung des nicht verstärkten Trägers betrug 1,5 Tonnen, wohingegen der Kraftaufwand für die Zerstörung des kohlenstofffaserverstärkten Trägers 4 Tonnen betrug.The remarkable effectiveness of the method of the invention could be verified in particular by a simple bending tensile test carried out on two identical reinforced concrete beams, only one of which had been reinforced by bonding a carbon fibre fabric to its underside according to the method described above: the force required to destroy the unreinforced beam was 1.5 tonnes, whereas the force required to destroy the carbon fibre reinforced beam was 4 tonnes.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006047460A1 (en) * | 2006-10-07 | 2008-04-10 | Andreas Kufferath Gmbh & Co. Kg | Reinforcing device for use with components made of castable, hardening materials, such as concrete materials, and components produced therewith |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2788542B1 (en) | 1999-01-19 | 2003-01-31 | Freyssinet Int Stup | LIQUID TANK PROVIDED WITH A REINFORCEMENT AND SEALING COATING, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| BE1013230A3 (en) * | 2000-01-13 | 2001-11-06 | Immo Emergo Nv | External reinforcement for beams, columns, plates and the like. |
| TWI225116B (en) * | 2000-06-29 | 2004-12-11 | Nippon Oil Corp | Structure reinforcing method, structure-reinforcing reinforcing fiber yarn-containing material, reinforcing structure material and reinforced structure |
| JPWO2003027416A1 (en) * | 2001-09-25 | 2005-01-06 | 構造品質保証研究所株式会社 | Structure reinforcement structure, reinforcement material, seismic isolation device, and reinforcement method |
| FR2836502B1 (en) | 2002-02-25 | 2004-05-21 | Freyssinet Int Stup | METHOD OF STRENGTHENING A STRUCTURE BY A COMPOSITE MATERIAL AND REINFORCING OBTAINED THEREBY |
| CN100363585C (en) * | 2004-03-04 | 2008-01-23 | 北京特希达科技有限公司 | Prestressed carbon fiber plate stretching method and device |
| FR2918689B1 (en) * | 2007-07-09 | 2012-06-01 | Freyssinet | METHOD FOR REINFORCING A CONSTRUCTION WORK, AND STRENGTHENING THE STRUCTURE |
| FR2948712B1 (en) | 2009-08-03 | 2015-03-06 | Soletanche Freyssinet | METHOD FOR STRENGTHENING A CONSTRUCTION STRUCTURE AND STRENGTHENING THE STRENGTH |
| JP6528268B2 (en) * | 2015-03-09 | 2019-06-12 | 清水建設株式会社 | Reinforcement structure of reinforced concrete structure and reinforcement method of reinforced concrete structure |
| CN109944459A (en) * | 2019-04-11 | 2019-06-28 | 华侨大学 | A kind of bracing means and reinforcement means using carbon cloth reinforced non-uniform beam |
| CN110514496B (en) * | 2019-09-02 | 2022-07-12 | 卡本科技集团股份有限公司 | Anchoring test method for reinforcing end part of concrete beam by carbon fiber grids |
| EP4051724A1 (en) * | 2019-10-28 | 2022-09-07 | Sika Technology AG | Impregnation resin for a woven or stitched fabric |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1490102A (en) * | 1975-09-08 | 1977-10-26 | Balfour Beatty Ltd | Artificial and natural structures |
| EP0378232B1 (en) * | 1989-01-12 | 1993-04-28 | Mitsubishi Kasei Corporation | Method for reinforcing concrete structures |
| US5308430A (en) * | 1990-01-30 | 1994-05-03 | Makoto Saito | Reinforcing fiber sheet, method of manufacturing the same, and the method of reinforcing structure with the reinforcing fiber sheet |
| US5218810A (en) * | 1992-02-25 | 1993-06-15 | Hexcel Corporation | Fabric reinforced concrete columns |
| US5649398A (en) * | 1994-06-10 | 1997-07-22 | Hexcel-Fyfe L.L.C. | High strength fabric reinforced walls |
| GB9501193D0 (en) * | 1995-01-21 | 1995-03-15 | Devonport Management Ltd | Reinforced material |
-
1996
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-
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- 1997-04-02 ES ES97400756T patent/ES2187734T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-02 AT AT97400756T patent/ATE228603T1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006047460A1 (en) * | 2006-10-07 | 2008-04-10 | Andreas Kufferath Gmbh & Co. Kg | Reinforcing device for use with components made of castable, hardening materials, such as concrete materials, and components produced therewith |
Also Published As
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