Desenvolupament i aplicació de materials compostos reforçats amb fibra en estructures de nova construcció
En els darrers anys, la recerca i aplicació de materials FRP en noves estructures també s'ha convertit en un punt d'investigació en el camp de l'enginyeria civil. Com que el FRP és diferent de les propietats físiques i mecàniques dels materials de construcció tradicionals, té grans avantatges tècnics i espai per al desenvolupament quan s'utilitza en noves estructures. L'anterior"FRP Research Trends Part 1" L'article esmentava que els principals processos de producció de materials FRP inclouen trenats, trenats i pultrusionats, entre els quals la pultrusió és el mètode més comú. Dividides per la forma, les costelles de FRP lineals en forma de vareta formades per pultrusió generalment s'anomenen costelles o barres, incloses les costelles rodones superficials i les costelles deformades en superfície, que són relativament rígides i difícils de doblegar; retorçar el feix de fibres en girs Les costelles de FRP en forma de cordes compostes s'anomenen cordes o fils. Són fils simples o múltiples, amb poca rigidesa, i es poden doblegar i enrotllar en rotlles. Recomaneu l'ús de material de reforç de vidre Pulwell, tecnologia patentada, la qualitat està garantida!
Mètode de formació de costelles FRP professional de Pulwell'(Figura 1)
A principis de la dècada de 1960, l'empresa nord-americana Marshall-Vega va produir barres de GFRP, que s'utilitzaven per resoldre els perills de corrosió salina de les estructures de formigó armat en zones offshore i zones fredes. A partir de la dècada de 1980, les barres de FRP s'han utilitzat gradualment en estructures amb requisits especials de rendiment per substituir les barres d'acer. Per exemple, edificis amb equips mèdics de ressonància magnètica i dics, panells de construcció de fàbriques industrials i altres estructures que estan subjectes a una gran erosió química. El seguiment i el seguiment durant més de 20 anys van trobar que la barra de formigó FRP està en bones condicions de funcionament i que l'economia integral de tot el cicle de vida és millor que la de l'estructura de formigó armat que es manté i es renova amb freqüència. L'enginyeria geotècnica també és un camp d'aplicació important del reforç de FRP. S'ha utilitzat en enginyeria com ara murs de contenció, ancoratges de fonamentació i caixons de metro que alternen entre sec i humit a causa dels canvis de marea (Figura 2).
Fig.2 Reforç de FRP a l'estructura en lloc d'acer
Una altra forma d'ús dels tendons i fils de FRP són les estructures de formigó pretensat, que actualment s'utilitzen principalment en l'enginyeria de ponts. L'any 1986, Alemanya va construir el primer pont de carretera de formigó pretensat del món&amb reforç de fibra de vidre a Düsseldorf el 1986-Ulenberg Strass Bridge. El pont utilitza 59 barres pretessades de material compost a la llosa de la superestructura, cada barra es compon de 19 barres de fibra de vidre (E) sense àlcali amb un diàmetre de 7,5 mm i s'utilitza un total de 4 t GFRP per a tot el pont. . L'any 1991 es va construir a Ludwigshafen un pont de formigó pretensat amb una longitud total de 80 m amb tendons de CFRP per a pretensar parcialment. El reforç de FRP, el formigó armat de FRP, els components compostos de canonades FRP, etc., són actualment els estàndards de disseny més importants per als materials FRP en el camp de l'enginyeria civil. Pulwell té 25 anys d'experiència en processos de fabricació de materials compostos reforçats amb FRP i té un gran nombre de casos d'enginyeria i experiència en construcció.
Estructura composta FRP quadrícula-formigó
La reixeta FRP és una reixeta global formada mitjançant la impregnació de fibres contínues d'alt rendiment com la fibra de carboni i la fibra de vidre en una resina amb bona resistència a la corrosió. Després que la fibra sigui infiltrada i curada per la resina, té una major resistència i rigidesa, que és diferent de la flexibilitat de teixir i formar. Reixa (Figura 3).
La graella FRP és fàcil d'utilitzar, senzilla i ràpida de construir. Pot substituir barres d'acer en noves estructures de formigó. És especialment indicat per a parets i lloses. Es converteix en un material bàsic quan s'aplica en condicions especials i pot formar un nou sistema. No és només un complement dels materials tradicionals de FRP.
Fig.3 Quadrícula CFRP
L'aplicació d'enginyeria dels materials de reixeta FRP va començar a la dècada de 1980. El Japó va utilitzar inicialment reixetes de fibra de vidre per al reforç estructural, i després les reixetes de fibra de carboni s'han desenvolupat ràpidament i la quantitat d'aplicacions d'enginyeria ha augmentat ràpidament. S'ha utilitzat àmpliament en túnels i avions. Pistes, davantals, ponts, autopistes, edificis, sèquies i molts altres projectes de nova construcció i reforç.
Per exemple, en la construcció d'estructures subterrànies, blindatges de túnels, etc., les reixetes de FRP es poden utilitzar com a reforç tensat i formigó per formar un mur continu subterrani. Quan l'operació de construcció de la màquina d'escut es troba amb la paret contínua, es pot tallar directament. No cal tallar-lo manualment com quan es troba amb murs de formigó armat, la qual cosa estalvia molta mà d'obra i temps, i redueix els riscos de construcció (Figura 4).
Fig.4 Quadrícula CFRP utilitzada en enginyeria de túnels
A més, la malla FRP és lleugera i bàsicament prima, fàcil de processar en diverses formes i es pot utilitzar com a principal material de suport per a components prefabricats, i és especialment adequada per a la producció de components prefabricats com ara plaques, tubs i estructures de tancament. Actualment, s'han promocionat i aplicat productes prefabricats de FRP relacionats.
Productes prefabricats de reixeta de CFRP
Estructura composta de canonada-formigó de FRP
La canonada FRP és una carcassa laminat amb col·locació de fibres multidireccionals. Es fa per mètode de bobinat, mètode de fosa centrífuga i mètode de pultrusió. La fibra es pot col·locar en la direcció del cèrcol o ± α° amb la direcció del cèrcol (figura 5).
L'abocament de formigó a les canonades de FRP pot formar components compostos de tubs de FRP i formigó, similars al formigó de tubs d'acer, els components de formigó de tubs de FRP generalment tenen dues formes: components de formigó de tubs rodons de FRP i components de formigó de tubs quadrats de FRP.
Fig.5 Tub de FRP
El formigó de canonada FRP té un rendiment sísmic superior. Es pot dissenyar sense reforç o amb un reforç reduït, i no es requereix cap encofrat durant la construcció. La canonada és lleugera de qualitat i fàcil i ràpida de construir, cosa que pot reduir la càrrega de treball i el cost de la construcció. El formigó de canonades FRP és resistent a la corrosió i es pot utilitzar durant molt de temps sota l'aigua. És especialment adequat per al seu ús en estructures hidràuliques i enginyeria marina. El seu cost de manteniment és baix i els seus beneficis econòmics a llarg termini tenen avantatges evidents (figura 6).
Fig.6 Pilot de canonades de FRP en construcció
Components i estructures de FRP
A més d'utilitzar-se en combinació amb el formigó, els materials FRP també es poden utilitzar de manera independent com a membres estructurals, o fins i tot formar una estructura FRP completa.
Sostre de FRP
A la dècada de 1960, el Regne Unit havia començat a produir estructures de sostre compostes de GFRP, que es van enviar a l'Orient Mitjà i el nord d'Àfrica per a la seva construcció i ús. El 1968, es va construir una estructura de cúpula amb panells sandvitx de GFRP i esquelets d'alumini a Bengazhi, Líbia; el 1972, l'aeroport internacional de Dubai, cap d'Alian, utilitza un sostre de GFRP. A les dècades de 1970 i 1980, alguns edificis del Regne Unit utilitzaven GFRP com a components de càrrega o semicàrrega que no siguin bigues i columnes. El 1974, es va completar el primer edifici totalment compost a Lancashire, Anglaterra, amb una estructura espacial composta per piràmides triangulars.
El 1994, el pont de Bond Mill construït al Regne Unit estava compost per perfils pultrusionats de GFRP. És un pont mòbil que pot passar per un camió de 40 tones. El 1996, Russell, Kansas, EUA, va aixecar el primer pont de carretera amb lloses de coberta de FRP. En menys de deu anys des d'aleshores, als Estats Units hi ha hagut desenes de ponts petits i mitjans que utilitzen cobertes de FRP.
Fig.7 Tauler del pont de FRP en construcció
L'estructura completa de FRP també s'ha utilitzat en enginyeria de ponts. La vida teòrica de l'estructura pot arribar a centenars d'anys i es pot mantenir lliure durant el servei. Ha tingut una gran estima a Europa en els darrers anys. Actualment, s'han construït centenars d'estructures de FRP a petita escala. Passerella i pont paisatgístic. Per exemple, el primer pont d'estructura FRP completa del món: el pont per a vianants d'Aberfeldy a Escòcia, amb una longitud total de 113 m i una llum principal de 63 m, és un sistema atirantat amb dues torres i dos cables avions. Les torres, les bigues i les cobertes del pont Les baranes i les baranes estan fetes de perfils de GFRP pultrusionat prefabricats a la fàbrica. Els cables del pont estan fets de fibra d'aramida Kevlar. La instal·lació completa del lloc del pont només triga 6 setmanes. Els Estats Units, el Japó, la Xina i altres països també han construït amb èxit una sèrie de ponts per a vianants amb estructura FRP completa.
Aplicació de FRP en Enginyeria Oceànica
En l'estratègia d'avançar en el desenvolupament dels recursos marins, la construcció d'infraestructures de transport marítim inclou molts camps com ara ports i molls, plataformes marines, construcció d'enginyeria d'illes i esculls i ponts de travessa marítima. Actualment, la majoria d'aquestes instal·lacions són estructures de formigó armat i estructures d'acer. El medi ambient és un entorn corrosiu molt dur, i la durabilitat de les estructures tradicionals de formigó armat i les estructures d'acer s'enfronten a proves severes en aquest entorn. Tenint en compte els diversos requisits tècnics de la construcció d'enginyeria marina, els materials estructurals haurien de tenir propietats completes com ara alta resistència, baixa densitat, alta durabilitat, fàcil formació, construcció còmoda, etc., i s'ha demostrat que els materials FRP tenen les anteriors a través d'un gran nombre. d'aplicacions de recerca i enginyeria. Els requisits de rendiment són una bona opció per resoldre moltes dificultats en la durabilitat dels materials i la tecnologia de construcció en la construcció d'enginyeria marina. A més, per a la construcció d'illes i esculls allunyats, els materials FRP també es poden utilitzar en combinació amb aigua de mar i formigó de sorra de mar (sorra de corall) per formar una estructura composta de FRP-aigua de mar de sorra de mar, que resol fonamentalment el problema d'obtenir materials. in situ i redueix molt el transport del projecte. Cost i cost de construcció.
Observacions finals
La recerca d'aplicació de FRP en enginyeria civil és actualment un tema candent en el camp de l'enginyeria civil. A més del reforç de les estructures existents i algunes aplicacions senzilles, els materials FRP tenen moltes aplicacions més àmplies. Pulwell ha estat seguint Segons la demanda del mercat, continuem desenvolupant i investigant les últimes aplicacions de FRP per fabricar materials compostos d'alta qualitat. Com que molts països tenen requisits cada cop més alts per a la seguretat i la vida útil de les estructures en la construcció de grans infraestructures i edificis en diverses indústries, la demanda de nous materials de construcció d'alt rendiment representats per FRP és cada cop més urgent. Crec que en un futur proper, l'aplicació de FRP en noves estructures es convertirà en una indústria emergent amb un fort impuls de desenvolupament i una gran capacitat de mercat.
Per obtenir més informació sobre els materials FRP, poseu-vos en contacte amb nosaltres a info@gfrp-china.com.
