Dezvoltarea și aplicarea materialelor compozite armate cu fibre în structurile nou-construite
În ultimii ani, cercetarea și aplicarea materialelor FRP în structuri noi a devenit, de asemenea, un punct fierbinte de cercetare în domeniul ingineriei civile. Deoarece FRP este diferit de proprietățile fizice și mecanice ale materialelor de construcție tradiționale, are avantaje tehnice mari și spațiu pentru dezvoltare atunci când este utilizat în structuri noi. Anterior"FRP Research Trends Part 1" articolul menționa că principalele procese de producție ale materialelor FRP includ împletit, tors și pultruded, printre care pultruderea este cea mai comună metodă. Împărțite după formă, nervurile liniare FRP în formă de tijă formate prin pultruzie sunt în general numite nervuri sau bare, inclusiv nervuri rotunde la suprafață și nervuri deformate la suprafață, care sunt relativ rigide și greu de îndoit; răsuciți mănunchiul de fibre în răsuciri Nervurile FRP sub formă de frânghii compozite se numesc frânghii sau șuvițe. Sunt fire simple sau multiple, cu rigiditate scăzută și pot fi îndoite și înfășurate în role. Recomandați utilizarea materialului de armare din sticlă Pulwell, tehnologie patentată, calitatea este garantată!
Metoda profesională de formare a nervurilor din FRP Pulwell'(Figura 1)
La începutul anilor 1960, compania americană Marshall-Vega a produs bare GFRP, care au fost folosite pentru a rezolva pericolele de coroziune sării ale structurilor din beton armat din zonele offshore și zonele reci. Începând cu anii 1980, barele FRP au fost treptat utilizate pe scară largă în structurile cu cerințe speciale de performanță pentru a înlocui barele de oțel. De exemplu, clădiri cu echipamente medicale de rezonanță magnetică și diguri, panouri de construcție a fabricilor industriale și alte structuri care sunt supuse unei eroziuni chimice severe. Urmărirea și monitorizarea de mai bine de 20 de ani a constatat că betonul FRP este în stare bună de funcționare, iar economia cuprinzătoare a întregului ciclu de viață este mai bună decât cea a structurii din beton armat care este întreținută și renovată frecvent. Ingineria geotehnică este, de asemenea, un domeniu de aplicare important al armăturii FRP. A fost folosit în inginerie, cum ar fi pereții de sprijin, ancorele de fundație și chesoanele de metrou care alternează între uscat și umed din cauza schimbărilor de maree (Figura 2).
Fig.2 Armătură FRP în structură în loc de oțel
O altă formă de utilizare a tendoanelor și toroanelor FRP sunt structurile din beton precomprimat, care sunt în prezent utilizate în cea mai mare parte în ingineria podurilor. Germania a construit primul pod rutier din beton precomprimat cu armătură cu fibră de sticlă din lume' la Düsseldorf în 1986 - Ulenberg Strass Bridge. Podul folosește 59 de bare precomprimate din material compozit în placa suprastructurii, fiecare bară este compusă din 19 bare de fibră de sticlă (E) fără alcali, cu un diametru de 7,5 mm, iar pentru întregul pod este utilizat un total de 4 t GFRP. . În 1991, la Ludwigshafen a fost construit un pod din beton precomprimat cu o lungime totală de 80 m cu tendoane CFRP pentru a precomprima parțial. Armătura FRP, armarea FRP-beton, componentele compozite de țevi FRP etc., sunt în prezent cele mai importante standarde de proiectare pentru materialele FRP în domeniul ingineriei civile. Pulwell are 25 de ani de experiență în procesele de fabricație a materialelor compozite armate cu FRP și are un număr mare de cazuri de inginerie și experiență în construcții.
Structură compozită FRP grilă-beton
Grila FRP este o grilă generală formată prin impregnarea fibrelor continue de înaltă performanță, cum ar fi fibra de carbon și fibra de sticlă, într-o rășină cu rezistență bună la coroziune. După ce fibra este infiltrată și întărită de rășină, are o rezistență și rigiditate mai mare, care este diferită de flexibilitatea de țesere și formare. Grilă (Figura 3).
Grila FRP este ușor de utilizat, simplu și rapid de construit. Poate înlocui barele de oțel în structuri noi din beton. Este potrivit în special pentru pereți și plăci. Devine un material de bază atunci când este aplicat în condiții speciale și poate forma un nou sistem. Nu este doar un supliment la materialele tradiționale FRP.
Fig.3 Grila CFRP
Aplicația de inginerie a materialelor de rețea FRP a început în anii 1980. Japonia a folosit inițial grile din fibră de sticlă pentru armarea structurală, iar apoi grilele din fibră de carbon au fost dezvoltate rapid, iar numărul de aplicații de inginerie a crescut rapid. A fost utilizat pe scară largă în tuneluri și avioane. Piste, șorțuri, poduri, autostrăzi, clădiri, șanțuri și multe alte proiecte noi de construcții și armare.
De exemplu, în construcția de structuri subterane, scuturi de tunel etc., rețelele FRP pot fi folosite ca armătură tensionată și beton pentru a forma un perete continuu subteran. Când operațiunea de construcție a mașinii de scut întâlnește peretele continuu, acesta poate fi tăiat direct. Nu trebuie tăiat manual ca atunci când întâlniți pereții din beton armat, ceea ce economisește multă forță de muncă și timp și reduce riscurile de construcție (Figura 4).
Fig.4 Grilă CFRP utilizată în ingineria tunelurilor
În plus, plasa FRP este ușoară și practic subțire, ușor de prelucrat în diferite forme și poate fi utilizată ca principal material care suportă tensiunile pentru componentele prefabricate și este deosebit de potrivită pentru producția de componente prefabricate, cum ar fi plăcile, tuburi și structuri de incintă. În prezent, au fost promovate și aplicate produse prefabricate FRP aferente.
Produse prefabricate cu grilă CFRP
Structură compozită țeavă-beton FRP
Țeava FRP este o carcasă laminată cu așezare de fibre multidirecționale. Este realizat prin metoda de bobinare, metoda de turnare centrifuga si metoda de pultruziune. Fibra poate fi așezată în direcția cercului sau ±α° cu direcția cercului (Figura 5).
Turnarea betonului în țevi FRP poate forma componente compozite din țeavă-beton FRP, similare cu betonul din țevi de oțel, componentele din țeavă-beton FRP au în general două forme: componente din beton cu țevi rotunde FRP și componente din beton cu țevi pătrate FRP.
Fig.5 Teava FRP
Betonul din țevi FRP are performanțe seismice superioare. Poate fi proiectat fără armătură sau cu armătură redusă și nu este necesar niciun cofraj în timpul construcției. Conducta este de calitate ușoară și ușor și rapid de construit, ceea ce poate reduce volumul de muncă și costul construcției. Betonul din țevi FRP este rezistent la coroziune și poate fi folosit mult timp sub apă. Este potrivit în special pentru utilizarea în structuri hidraulice și inginerie marină. Costul său de întreținere este scăzut, iar beneficiile sale economice pe termen lung au avantaje evidente (Figura 6).
Fig.6 grămada de țevi FRP în construcție
Componente și structuri FRP
Pe lângă faptul că sunt utilizate în combinație cu beton, materialele FRP pot fi utilizate și independent ca elemente structurale sau chiar pot forma o structură completă FRP.
Acoperiș din FRP
În anii 1960, Regatul Unit începuse să producă structuri de acoperiș din compozit GFRP, care au fost expediate în Orientul Mijlociu și Africa de Nord pentru construcție și utilizare. În 1968, în Bengazhi, Libia, a fost construită o structură de cupolă folosind panouri sandwich GFRP și schelete din aluminiu; în 1972, șeful Alianului Aeroportul Internațional Dubai folosește un acoperiș cu umbrelă GFRP. În anii 1970 și 1980, unele clădiri din Marea Britanie au folosit GFRP ca componente portante sau semi-portante, altele decât grinzile și stâlpii. În 1974, prima clădire din compozit a fost finalizată în Lancashire, Anglia, cu o structură spațială compusă din piramide triunghiulare.
În 1994, podul Bond Mill construit în Regatul Unit a fost compus din profile pultruse GFRP. Este un pod mobil care poate trece peste un camion de 40 de tone. În 1996, Russell, Kansas, SUA, a ridicat primul pod rutier folosind plăci de tablă FRP. În mai puțin de zece ani de atunci, în Statele Unite au existat zeci de poduri mici și mijlocii care folosesc tablă FRP.
Fig.7 Tablă de pod FRP în construcție
Structura completă FRP a fost folosită și în ingineria podurilor. Durata de viață teoretică a structurii poate ajunge la sute de ani și poate fi menținută liberă în timpul funcționării. A fost foarte apreciat în Europa în ultimii ani. În prezent, au fost construite sute de structuri FRP la scară mică. Pasarela și pod peisagistic. De exemplu, primul pod cu structură completă din FRP din lume — Podul pietonal Aberfeldy din Scoția, cu o lungime totală de 113 m și o deschidere principală de 63 m, este un sistem de cabluri cu două turnuri și două avioane de cablu. Turnurile de pod, grinzile și punțile Balustradele și balustradele sunt toate realizate din profile GFRP pultruse prefabricate în fabrică. Cablurile de punte sunt realizate din fibră aramidă Kevlar. Instalarea completă a podului durează doar 6 săptămâni. Statele Unite, Japonia, China și alte țări au construit, de asemenea, cu succes o serie de poduri pietonale cu structură completă FRP.
Aplicarea FRP în inginerie oceanică
În strategia de avansare a dezvoltării resurselor marine, construcția infrastructurii de transport maritim implică multe domenii, cum ar fi porturi și debarcader, platforme marine, construcție de insule și recif și poduri de traversare a mării. În prezent, majoritatea acestor facilități sunt structuri din beton armat și structuri din oțel. Mediul este un mediu coroziv foarte dur, iar durabilitatea structurilor tradiționale din beton armat și a structurilor din oțel se confruntă cu teste severe în acest mediu. Având în vedere diferitele cerințe tehnice ale construcțiilor de inginerie marină, materialele structurale ar trebui să aibă proprietăți cuprinzătoare, cum ar fi rezistență ridicată, densitate scăzută, durabilitate ridicată, formare ușoară, construcție convenabilă etc., iar materialele FRP s-au dovedit că au cele de mai sus printr-un număr mare. a aplicaţiilor de cercetare şi inginerie. Cerințele de performanță sunt o alegere bună pentru a rezolva multe dificultăți legate de durabilitatea materialului și tehnologia de construcție în construcțiile de inginerie marină. În plus, pentru construcția de insule și recife îndepărtate, materialele FRP pot fi utilizate și în combinație cu betonul cu apă de mare și nisip de mare (nisip de coral) pentru a forma o structură compozită din beton FRP-apă de mare, nisip de mare, care rezolvă în mod fundamental problema obținerii materialelor. pe șantier și reduce foarte mult transportul proiectului. Costul și costul construcției.
Concluzii finale
Cercetarea aplicativă a FRP în inginerie civilă este în prezent un subiect fierbinte în domeniul ingineriei civile. Pe lângă consolidarea structurilor existente și unele aplicații simple, materialele FRP au multe aplicații mai largi. Pulwell a urmărit În funcție de cererea pieței, continuăm să dezvoltăm și să cercetăm cele mai recente aplicații FRP pentru a produce materiale compozite de înaltă calitate. Întrucât multe țări au cerințe din ce în ce mai mari pentru siguranța și durata de viață a structurilor în construcția de infrastructuri majore și clădiri din diverse industrii, cererea de noi materiale de construcții performante reprezentate de FRP devine din ce în ce mai urgentă. Cred că, în viitorul apropiat, aplicarea FRP în structuri noi va deveni o industrie în curs de dezvoltare, cu un impuls puternic de dezvoltare și o capacitate uriașă de piață.
Pentru mai multe informații despre materialele FRP, vă rugăm să ne contactați la info@gfrp-china.com.
