Carbon Fiber vs Steel in Bridge Rehabilitation: A Cost-Benefit Analysis for Civil Engineers

Правильно установленные системы CFRP, спроектированные в соответствии с рекомендациями ACI 440.2R, имеют срок службы 40–75 лет в зависимости от воздействия окружающей среды. УФ-стойкие защитные покрытия продлевают срок службы при прямом солнечном свете. Ускоренные испытания на старение (ASTM D5229 для влажности, ASTM G154 для УФ) показывают менее 5% снижения прочности на растяжение после 20 лет моделируемого наружного воздействия.

Большинство эпоксидных смол, используемых в системах CFRP, требуют температуры поверхности выше 5°C и отсутствия стоячей воды для правильного отверждения. Доступны низкотемпературные эпоксидные системы отверждения (отверждение при 2°C), но они требуют увеличенного времени отверждения. Для подводных применений мостовых опор существуют специальные эпоксидные системы влажного отверждения, которые отверждаются под водой, но с пониженной прочностью отслаивания (обычно 80–90% от прочности сухого отверждения).

CFRP теряет структурную прочность при температуре выше 300°C (температура стеклования стандартной эпоксидной смолы). Для мостовых применений, где существует риск пожара (например, инциденты с топливозаправщиками), требуется пассивная противопожарная защита, такая как вспучивающиеся покрытия или цементные вермикулитовые плиты. Сталь сохраняет прочность до 500°C, но затем теряет 50% несущей способности при 600°C. Дополнительная стоимость противопожарной защиты для CFRP составляет $30–60/м²; для стали она обычно уже включена в антикоррозионное покрытие.