Efecto del tratamiento superficial ante la adherencia de la resina epóxica entre el acero estructural y fibra de carbono unidireccional
DOI:
https://doi.org/10.18779/ingenio.v8i2.942Palabras clave:
desplazamiento, reforzamiento, rugosidad, adherencia, falla del adhesivoResumen
En la actualidad, la tecnología ha permitido desarrollar materiales alternativos que reemplazan en ciertas aplicaciones a los materiales convencionales. Uno de estos materiales es la fibra de carbono unidireccional, la cual es utilizada para el reforzamiento de estructuras existentes, ya sean de acero u hormigón, el medio de unión de la fibra de carbono y el acero es la resina epóxica. Específicamente en estructuras de acero se ha detectado problemas de adherencia en la interfaz acero y resina epóxica. Diferentes tipos de tratamientos de limpieza superficial aplicados sobre el acero se utilizan para determinar el grado de adherencia en la interfaz entre la resina epóxica y el acero estructural, mediante ensayos de tensión a juntas traslapadas simples. Se logro identificar que la rugosidad es una variable importante en la resistencia de la junta. Para modificar la rugosidad se aplicó diferentes métodos de limpieza superficial, obteniendo distintas rugosidades. Los mejores resultados para la resistencia a la adherencia fueron los tratamientos de limpieza: disco de cerdas de acero y granallado. Por medio de esta investigación determinó la resistencia a la adherencia para aplicaciones prácticas para el reforzamiento de estructuras de acero.
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E. Monaldo, F. Nerilli, and G. Vairo, “Basalt-based fiber-reinforced materials y structural applications in civil engineering”, Composite Structures, vol. 214, pp. 246–263, apr. 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.002
V. H. Martínez-Lyeros, S. Y. Vargas-Islas, C. E. Cruz-González, S. Barrera, K. Mourtazov, and R. Ramírez-Bon, “Studies on the influence of surface treatment type, in the effectiveness of structural adhesive bonding, for carbon fiber reinforced composites”, Journal of Manufacturing Processes, vol. 39, pp. 160–166, mar. 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.02.014
K. Shirvanimoghaddam et al., “Carbon fiber reinforced metal matrix composites: Fabrication processes y properties”, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, vol. 92, pp. 70-96, jan. 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2016.10.032
S. Selvaraj, and M. Madhavan, “Retrofitting of steel beams using low-modulus carbon fiber reinforced polymer laminates”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 167, apr. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2019.105825
A. Sakbana, and M. Masreib, “Finite element analysis of CFRP–reinforced concrete beams”, Revista ingeniería de construcción, vol. 35, no. 2, pp. 148–169, aug. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.4067/S0718-50732020000200148
M. M. Theurer, and J. Rodriguez, “Las fibras de carbono como una alternativa para reforzamiento de estructuras”, Ingeniería, vol. 20, no. 1, pp. 57–62, 2016. [Online]. Available: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=46750927006
Y. S. Mohamed, and A. Abdelbary, “Theoretical y experimental study on the influence of fiber orientation on the tensile properties of unidirectional carbon fiber/epoxy composite”, Alexandria Engineering Journal, vol. 67, pp. 693–705, mar. 2023. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.aej.2022.12.058
A. Al-Ridha, A. Atshan, K. Mahmoud, and Q. Hameed, 2019, “Effect of strengthening of steel beams with variable length by using carbon fiber”, Journal of Engineering, vol. 2019, no. 1, aug. 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1155/2019/1631692
A. Paz Carvajal, L. M. Rios Gamboa, F. Casanova García, A. Leyton Virgen y J. J. García Alvarez, “Fabricación y caracterización mecánica de un laminado de fibra de carbono en matriz de resina epoxi”, Scientia et Technica, vol. 22, no. 3, 2017, pp. 262-267, sep. 2017. [En línea]. Disponible en: https://goo.su/wIiVU3
J. Shi, B. Jia, Y. Ren, X. Zhang, and J. Luo, “Study on the interface constitutive relation between carbon fiber fabric y steel”, Materials, vol. 13, no. 15, jul. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/ma13153263
A. Guzanová, J. Brezinová, D. Draganovská, and F. Jaš, “A study of the effect of surface pre-treatment on the adhesion of coatings”, Journal of Adhesion Science and Technology, vol. 28, no. 17, pp. 1754–1771, sep. 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1080/01694243.2014.920762
J. P. B. van Dam, S. T. Abrahami, A. Yilmaz, Y. Gonzalez-Garcia, H. Terryn, and J. M. C. Mol, “Effect of surface roughness y chemistry on the adhesion y durability of a steel-epoxy adhesive interface”, International Journal of Adhesion and Adhesives, vol. 96, jan. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.102450
A. Al-Saidy, F. W. Klaiber, A. H. Al-Saidy, F W Klaiber, and T. J. Wipf, “Repair of Steel Composite Beams with Carbon Fiber-Reinforced Polymer Plates”, Journal of Composites for Construction, vol. 8, no. 2, pp. 163–172, mar. 2004. [Online]. Available: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0268(2004)8:2(163)
P. Galvez, A. Quesada, M. A. Martinez, J. Abenojar, M. J. L. Boada, and V. Diaz, “Study of the behaviour of adhesive joints of steel with CFRP for its application in bus structures”, Composites Part B: Engineering, vol. 129, pp. 41–46, nov. 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.07.018
A. Uthaman, G. Xian, S. Thomas, Y. Wang, Q. Zheng, Aand X. Liu, “Durability of an epoxy resin y its carbon fiber-reinforced polymer composite upon immersion in water, acidic, y alkaline solutions”, Polymers, vol. 12, no. 3, mar. 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/polym12030614
R. G. Budynas, and J. K. Nisbett, Shigley’s mechanical engineering design, 9na edición, McGraw-Hill New York, 2012, pp. 476-480
M. U. Sahin, and M. Dawood, “Experimental Investigation of Bond between High-Modulus CFRP y Steel at Moderately Elevated Temperatures”, Journal of Composites for Construction, vol. 20, no. 6, dec. 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0000702
C. J. Higginson, K. G. Malollari, Y. Xu, A. V. Kelleghan, N. G. Ricapito, and P. B. Messersmith, "Bioinspired Design Provides High-Strength Benzoxazine Structural Adhesives", Angewandte Chemie, vol. 131, no. 35, pp. 12399–12407, jul. 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1002/ange.201906008
A. Rudawska, “Mechanical Properties of Selected Epoxy Adhesive y Adhesive Joints of Steel Sheets”, Applied Mechanics, vol. 2, no. 1, pp. 108–126, mar. 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/applmech2010007
D. Zhang, and Y. Huang, “Influence of surface roughness y bondline thickness on the bonding performance of epoxy adhesive joints on mild steel substrates”, Progress in Organic Coatings, vol. 153, apr. 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106135
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