Razvoj i primjena kompozitnih materijala ojačanih vlaknima u novoizgrađenim konstrukcijama
Posljednjih godina istraživanje i primjena FRP materijala u novim konstrukcijama također je postalo žarište istraživanja u oblasti građevinarstva. Budući da se FRP razlikuje od fizičkih i mehaničkih svojstava tradicionalnih građevinskih materijala, ima velike tehničke prednosti i prostor za razvoj kada se koristi u novim strukturama. Prethodni"FRP Research Trends Part 1" U članku se spominje da glavni proizvodni procesi FRP materijala uključuju pletene, upredene i pultrudirane, među kojima je pultrudiranje češća metoda. Podijeljena po obliku, linearna FRP rebra u obliku šipke formirana pultruzijom se općenito nazivaju rebrima ili šipkama, uključujući površinska okrugla rebra i površinski deformirana rebra, koja su relativno kruta i teško se savijaju; uviti snop vlakana u zavoje FRP rebra u obliku kompozitnih užadi nazivaju se užadima ili nitima. One su jednostruke ili višestruke, niske krutosti i mogu se savijati i namotati u rolne. Preporučite upotrebu Pulwell staklenog materijala za ojačanje, patentirana tehnologija, kvalitet je zagarantovan!
Pulwell's profesionalna FRP metoda oblikovanja rebara(Slika 1)
Početkom 1960-ih, američka kompanija Marshall-Vega proizvodila je GFRP šipke, koje su se koristile za rješavanje opasnosti od korozije soli armiranobetonskih konstrukcija u podmorskim i hladnim područjima. Počevši od 1980-ih, FRP šipke su se postepeno koristile u strukturama sa posebnim zahtjevima performansi za zamjenu čeličnih šipki. Na primjer, zgrade sa medicinskom opremom za magnetnu rezonancu i morskim zidovima, paneli industrijskih fabrika i druge strukture koje su podložne teškoj hemijskoj eroziji. Praćenjem i praćenjem više od 20 godina utvrđeno je da je FRP šipka-beton u dobrom radnom stanju, te da je sveobuhvatna ekonomičnost cijelog životnog ciklusa bolja od armiranobetonske konstrukcije koja se često održava i obnavlja. Geotehnički inženjering je također važno polje primjene FRP armature. Korišćen je u inženjeringu kao što su potporni zidovi, temeljna sidra i kesoni podzemne željeznice koji se mijenjaju između suhih i mokrih zbog promjena plime (Slika 2).
Slika 2 FRP armatura u konstrukciji umjesto čelika
Drugi oblik upotrebe FRP tetiva i niti su prednapregnute betonske konstrukcije, koje se trenutno najviše koriste u mostogradnji. Njemačka je izgradila prvi svjetski'prvi prednapregnuti betonski cestovni most sa armaturom od staklenih vlakana u Diseldorfu 1986. godine – most Ulenberg Strass. Most koristi 59 kompozitnih prenapregnutih šipki u gornjoj ploči, svaka šipka je sastavljena od 19 šipki bezalkalnih staklenih vlakana (E) razreda prečnika 7,5 mm, a za cijeli most se koristi ukupno 4 t GFRP-a. . Godine 1991. u Ludwigshafenu je izgrađen prednapregnuti betonski most ukupne dužine 80 m sa CFRP tetivama za djelomično prednaprezanje. FRP armatura, FRP armatura-beton, FRP kompozitne komponente cijevi, itd., trenutno su najvažniji standardi dizajna za FRP materijale u području niskogradnje. Pulwell ima 25 godina iskustva u procesu proizvodnje kompozitnih materijala ojačanih FRP-om, te ima veliki broj inženjerskih slučajeva i iskustva u izgradnji.
FRP rešetka-beton kompozitna struktura
FRP rešetka je ukupna mreža formirana impregnacijom kontinuiranih vlakana visokih performansi kao što su karbonska vlakna i staklena vlakna u smolu sa dobrom otpornošću na koroziju. Nakon što se vlakno infiltrira i stvrdne smolom, ono ima veću čvrstoću i krutost, što se razlikuje od fleksibilnosti tkanja i oblikovanja. Rešetka (slika 3).
FRP rešetka je jednostavna za korištenje, jednostavna i brza za izradu. Može zamijeniti čelične šipke u novim betonskim konstrukcijama. Posebno je pogodan za zidove i ploče. Postaje osnovni materijal kada se primenjuje pod posebnim uslovima i može formirati novi sistem. To nije samo dodatak tradicionalnim FRP materijalima.
Slika 3 CFRP mreža
Inženjerska primjena FRP mrežastih materijala počela je 1980-ih. Japan je u početku koristio rešetke od staklenih vlakana za strukturno ojačanje, a zatim su se mreže od karbonskih vlakana brzo razvile, a količina inženjerskih aplikacija se brzo povećala. Široko se koristi u tunelima i avionima. Piste, pregače, mostovi, autoputevi, zgrade, rovovi i mnogi drugi projekti novogradnje i ojačanja.
Na primjer, u izgradnji podzemnih konstrukcija, tunelskih štitova itd., FRP rešetke se mogu koristiti kao napregnuta armatura i beton za formiranje podzemnog kontinuiranog zida. Kada konstrukcija mašine za zaštitu naiđe na kontinuirani zid, može se direktno rezati. Ne treba ga ručno rezati kao kod nailaska na armiranobetonske zidove, što štedi mnogo radne snage i vremena i smanjuje rizike izgradnje (slika 4).
Slika 4 CFRP mreža koja se koristi u tunelogradnji
Osim toga, FRP mreža je lagana i u osnovi tanka, lako se obrađuje u različite oblike i može se koristiti kao glavni materijal koji nosi naprezanje za montažne komponente, a posebno je pogodna za proizvodnju prefabrikovanih komponenti kao što su ploče, cijevi i ogradne strukture. Trenutno se promoviraju i primjenjuju povezani FRP montažni proizvodi.
Prefabricirani proizvodi od CFRP mreže
FRP cijev-beton kompozitna struktura
FRP cijev je laminirana školjka s višesmjernim polaganjem vlakana. Izrađuje se metodom namotavanja, metodom centrifugalnog livenja i metodom pultruzije. Vlakno se može polagati u smjeru obruča ili ±α° sa smjerom obruča (slika 5).
Ulivanjem betona u FRP cijevi mogu se formirati kompozitne komponente od FRP cijevi i betona, slične betonu od čelične cijevi, FRP cijevno-betonske komponente općenito imaju dva oblika: FRP betonske komponente za okrugle cijevi i betonske komponente od FRP kvadratnih cijevi.
Slika 5 FRP cijev
FRP cijevni beton ima superiorne seizmičke performanse. Može se projektovati bez ili smanjene armature, te nije potrebna oplata tokom izgradnje. Cijev je lagane kvalitete i lako se i brzo gradi, što može smanjiti opterećenje i troškove izgradnje. FRP cijevni beton je otporan na koroziju i može se koristiti dugo vremena pod vodom. Posebno je pogodan za upotrebu u hidrauličkim konstrukcijama i pomorskom inženjerstvu. Troškovi njegovog održavanja su niski, a njegove dugoročne ekonomske koristi imaju očigledne prednosti (Slika 6).
Slika 6 FRP cijevi u izgradnji
FRP komponente i strukture
Osim što se koriste u kombinaciji s betonom, FRP materijali se mogu koristiti i samostalno kao strukturni elementi, ili čak formirati punu FRP strukturu.
FRP krov
U 1960-im, Ujedinjeno Kraljevstvo je počelo proizvoditi GFRP kompozitne krovne konstrukcije, koje su se slale na Bliski istok i Sjevernu Afriku za izgradnju i upotrebu. Godine 1968. izgrađena je kupolasta struktura koja koristi GFRP sendvič panele i aluminijske skelete u Bengazhiju, Libija; 1972. godine, međunarodni aerodrom u Dubaiju, vođa Aliana, koristi krov od GFRP-a. Tokom 1970-ih i 1980-ih, neke zgrade u Velikoj Britaniji koristile su GFRP kao nosive ili polunosive komponente osim greda i stupova. Godine 1974. u Lancashireu, Engleska, završena je prva zgrada od svih kompozita, sa prostornom strukturom sastavljenom od trouglastih piramida.
Godine 1994., most Bond Mill izgrađen u Ujedinjenom Kraljevstvu bio je sastavljen od GFRP pultrudiranih profila. To je pokretni most koji može proći kamion od 40 tona. 1996. godine, Russell, Kansas, SAD, podigao je prvi cestovni most koristeći FRP ploče. U manje od deset godina od tada, postojale su desetine malih i srednjih mostova koji koriste FRP palube u Sjedinjenim Državama.
Sl.7 FRP most u izgradnji
Kompletna FRP struktura je također korištena u inženjeringu mostova. Teoretski vijek trajanja konstrukcije može doseći stotine godina i može se održavati besplatno tokom rada. Poslednjih godina je veoma cenjena u Evropi. Trenutno je izgrađeno stotine malih FRP struktura. Pešački i pejzažni most. Na primjer, prvi svjetski most pune FRP strukture—pješački most Aberfeldy u Škotskoj, sa ukupnom dužinom od 113 m i glavnim rasponom od 63 m, je sistem sa kablovima sa dva tornja i dva kabla. Tornjevi mosta, grede i palube Ograde i ograde su napravljene od pultrudiranih GFRP profila unapred proizvedenih u fabrici. Kablovi za most su izrađeni od kevlar aramidnih vlakana. Kompletna instalacija mosta traje samo 6 sedmica. Sjedinjene Američke Države, Japan, Kina i druge zemlje su također uspješno izgradile seriju pješačkih mostova pune FRP strukture.
Primjena FRP-a u okeanskom inženjerstvu
U strategiji unapređenja razvoja morskih resursa, izgradnja pomorske transportne infrastrukture uključuje mnoga polja kao što su luke i pristaništa, morske platforme, inženjerska izgradnja otoka i grebena, te mostovi preko mora. Trenutno, većina ovih objekata su armirano-betonske konstrukcije i čelične konstrukcije. Okruženje je vrlo oštra korozivna sredina, a izdržljivost tradicionalnih armirano-betonskih konstrukcija i čeličnih konstrukcija suočena je sa teškim testovima u ovom okruženju. Uzimajući u obzir različite tehničke zahtjeve izgradnje brodogradnje, konstrukcijski materijali bi trebali imati sveobuhvatna svojstva kao što su visoka čvrstoća, mala gustina, visoka izdržljivost, lako oblikovanje, pogodna konstrukcija, itd., a FRP materijali su dokazano da imaju gore navedeno kroz veliki broj istraživanja i inženjerskih aplikacija. Zahtjevi performansi su dobar izbor za rješavanje mnogih poteškoća u trajnosti materijala i tehnologiji gradnje u brodogradnji. Osim toga, za izgradnju udaljenih otoka i grebena, FRP materijali se također mogu koristiti u kombinaciji s morskom vodom i betonom od morskog pijeska (koralni pijesak) kako bi se formirala kompozitna struktura od FRP-morskog pijeska od morskog pijeska, što u osnovi rješava problem dobivanja materijala. na licu mjesta i uvelike smanjuje transport projekta. Troškovi i troškovi izgradnje.
Zaključne napomene
Istraživanje primjene FRP-a u građevinarstvu trenutno je vruća tema u oblasti građevinarstva. Pored ojačanja postojećih struktura i nekih jednostavnih primjena, FRP materijali imaju mnogo šire primjene. Pulwell prati U skladu sa potražnjom tržišta, nastavljamo da razvijamo i istražujemo najnovije FRP aplikacije za proizvodnju visokokvalitetnih kompozitnih materijala. Kako mnoge zemlje imaju sve veće zahtjeve za sigurnošću i vijekom trajanja konstrukcija u izgradnji glavne infrastrukture i zgrada u različitim industrijama, potražnja za novim građevinskim materijalima visokih performansi koje predstavlja FRP postaje sve hitnija. Vjerujem da će u bliskoj budućnosti primjena FRP-a u novim strukturama postati industrija u nastajanju sa snažnim razvojnim zamahom i ogromnim tržišnim kapacitetom.
Za više informacija o FRP materijalima, kontaktirajte nas na info@gfrp-china.com.
