Puesta en marcha del refuerzo con hojas de fibra de carbono
Utilizar la fibra de carbono como material para la realización de refuerzos estructurales es muy común y, entre los tres sistemas más empleados, se encuentra el refuerzo con hojas de fibra de carbono.
En este artículo, desde Lemara vamos a explicar cómo llevar a cabo los refuerzos con fibra de carbono. Desde la preparación del soporte hasta la aplicación final, pasando por todos los procesos.
¿Por qué emplear las hojas de fibra de carbono?
Las hojas de fibra de carbono (FC), son tejidos a base de fibras del propio material, orientadas de forma unidireccional y “cosidad” perpendicularmente para crear el entramado. Pese a ello, la fibra perpendicular no tiene ningún tipo de función a nivel estructural.
Las hojas de fibra de carbono, al contrario que el laminado de fibra de carbono -que en sí mismo es un FRP prefabricado, va a permitir ejecutar un material compuesto in situ con lo que ello conlleva: aplicar el esqueleto de fibras y la matriz de resina por separado, y endureciendo el conjunto tras aplicarlo en la zona a reforzar.
En el caso de los refuerzos con hojas de fibra de carbono son más complejos y complicados, por tanto la mano de obra ha de ser más especializada.
A la hora de conseguir las hojas de fibra de carbono, éstas se suministran en rollos de entre 30 y 50 de ancho, 100m de largo, y un espesor que va entre los 0’15 y los 0’3 mm.
¿Cómo se preparar el soporte para realizar el refuerzo?
Para preparar el soporte donde realizaremos el refuerzo con de fibra de carbono, has de tener en cuenta que será necesario realizar un redondeo de las aristas en las esquinas, de modo que se eviten tensiones puntuales y se mejore la adherencia el comportamiento del refuerzo. Para ello, el radio siempre deberá estar en torno a los 3 y 5 cm.
La superficie del soporte será apta para realizar el refuerzo -una vez reparada y tratada-, si cumple los siguientes requisitos:
- La humedad del soporte no supera el 4%.
- La temperatura del soporte supera los 5ºC y 3ºC por encima del punto de rocío.
- Rugosidad entre los grados CSP3 y CSP5 (según el International Concrete Repair Institute, ICRI), a través de un ligero desbastado, consiguiendo un mínimo de 75 micras.
- Regularidad que hace que no se superen desniveles de 4mm con una regla 2m, ni desniveles de 2mm con una regla de 0’3m.
- Resistencia a la tracción mínima de 1’5 N/mm2.
Por lo que respecta a la rugosidad de la superficie, se tiene que realizar un trabajo de desbastado con aspiración posterior del polvo. De esta manera se conseguirá el resultado visual estipulado por el ICRI.
En cuanto a la regularidad del soporte, si no se cumplen los requisitos marcados podría producirse un efecto puente, o bien la concentración de tensiones; un problema común también en el refuerzo con laminado de fibra de carbono.
La preparación del soporte es vital para conseguir que el refuerzo se realice de forma exitosa. El hecho de trabajar por adherencia requiere que la superficie del hormigón transmita las tensiones tangenciales que se generarán al entrar en carga la estructura de forma correcta; de manera que se convertirán en las fuerzas de tracción que soportarán las fibras de carbono de la hoja.
Cómo aplicar la imprimación del refuerzo con hojas de FC
La imprimación es una resina epoxi bicomponente que se aplica antes de colocar la resina saturante. La finalidad, sellar la porosidad y las oquedades del soporte, de manera que se evita la formación de burbujas de aire ocluido, así como garantizando una correcta adherencia.
A la hora de aplicar la imprimación, ésta se ha de realizar con un rodillo de pelo corto, o bien con una brocha. La aplicación se hará a modo de pintura sobre la superficie localizada en la que se colocará la hoja de fibra de carbono.
El consumo aproximado rondará los 200-300 gr/m2. No obstante dependerá de la rugosidad del soporte.
Aplicada la imprimación habrá que esperar hasta aplicar la resina saturante. El tiempo de espera dependerá de la marca empleada, aún así oscila entre los 30 minutos y las 48 horas.
Aplicación de la resina saturante y la hoja de fibra de carbono
En primer lugar se deberán medir y cortar las piezas en base al número y dimensiones necesarias. El corte puede realizarse con tijeras normales perfectamente y, posteriormente, se retirará el papel protector para dejar la fibra a la vista. Pasado el tiempo de espera se aplica la primera capa de resina saturante.
Tras aplicar la resina saturante con un rodillo de pelo corto se adhieren las hojas de fibra de carbono, presionándolas bien contra la resina, o con la ayuda de un rodillo ranurado. Este último -que se pasa en la dirección de las fibras-, permitirá que el aire ocluido salga y deje la hoja impregnada.
Hay que tener en cuenta que si se van a colocar las hojas de FC abrazando un pilar, el solape entre los dos extremos del refuerzo ha de ser, como mínimo, de 10cm y se ha de realizar en caras alternas. Si el sentido es vertical, no hará falta ningún solape.
Una vez realizado esto, el siguiente paso es aplicar una nueva capa de resina saturante, impregnando por completo la superficie de la hoja colocada. En esta segunda capa, hay que volver a esperar el tiempo indicado en función de la marca del producto. Siempre que se respeten los tiempos, el número de capas puede ser el que queramos.
Si se diera el caso de querer realizar un revestimiento posterior al tratamiento del refuerzo, hay que realizar un espolvoreo de árido de sílice con una granulometría de entre 0’4 y 1mm para mejorar la adherencia. Siempre se realizará con la última capa de resina fresca.
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