Sviluppo e applicazione di materiali compositi fibrorinforzati in strutture di nuova costruzione
Negli ultimi anni, la ricerca e l'applicazione di materiali FRP in nuove strutture è diventata anche un hotspot di ricerca nel campo dell'ingegneria civile. Poiché il FRP è diverso dalle proprietà fisiche e meccaniche dei materiali da costruzione tradizionali, presenta grandi vantaggi tecnici e margini di sviluppo quando viene utilizzato in nuove strutture. Il precedente"Tendenze di ricerca FRP Parte 1" articolo menzionato che i principali processi di produzione dei materiali FRP includono trecciato, trefolo e pultruso, tra i quali il pultruso è il metodo più comune. Divise per forma, le nervature lineari in FRP a forma di bastoncello formate per pultrusione sono generalmente chiamate nervature o barre, comprese le nervature tonde superficiali e le nervature deformate in superficie, che sono relativamente rigide e difficili da piegare; attorcigliare il fascio di fibre in torsioni Le nervature in FRP sotto forma di funi composite sono chiamate funi o trefoli. Sono fili singoli o multipli, con bassa rigidità, e possono essere piegati e avvolti in rotoli. Consiglia l'uso del materiale di rinforzo in vetro Pulwell, tecnologia brevettata, la qualità è garantita!
Il metodo professionale di formatura delle nervature in FRP di Pulwell'(Figura 1)
All'inizio degli anni '60, l'azienda americana Marshall-Vega produceva barre in vetroresina, che venivano utilizzate per risolvere i rischi di corrosione salina delle strutture in cemento armato nelle aree offshore e nelle zone fredde. A partire dagli anni '80, le barre FRP sono state gradualmente ampiamente utilizzate in strutture con requisiti prestazionali speciali per sostituire le barre d'acciaio. Ad esempio, edifici con apparecchiature mediche a risonanza magnetica e dighe, pannelli per capannoni industriali e altre strutture soggette a grave erosione chimica. Il monitoraggio e il monitoraggio per più di 20 anni hanno rilevato che il calcestruzzo a barre FRP è in buone condizioni di lavoro e l'economia globale dell'intero ciclo di vita è migliore di quella della struttura in cemento armato che viene frequentemente mantenuta e rinnovata. Anche l'ingegneria geotecnica è un importante campo di applicazione del rinforzo FRP. È stato utilizzato in ingegneria come muri di sostegno, ancoraggi di fondazione e cassoni della metropolitana che si alternano tra secco e umido a causa dei cambiamenti di marea (Figura 2).
Fig.2 Rinforzo in FRP nella struttura al posto dell'acciaio
Un'altra forma di utilizzo dei cavi e dei trefoli in FRP sono le strutture in calcestruzzo precompresso, attualmente utilizzate principalmente nell'ingegneria dei ponti. La Germania ha costruito il primo ponte stradale in cemento precompresso al mondo con rinforzo in fibra di vetro a Düsseldorf nel 1986-Ulenberg Strass Bridge. Il ponte utilizza 59 barre precompresse in materiale composito nella soletta della sovrastruttura, ciascuna barra è composta da 19 barre in fibra di vetro (E) esenti da alcali con un diametro di 7,5 mm e per l'intero ponte vengono utilizzate un totale di 4 t GFRP . Nel 1991 a Ludwigshafen è stato costruito un ponte in calcestruzzo precompresso con una lunghezza totale di 80 m con cavi in CFRP a precompressione parziale. Il rinforzo in FRP, il cemento armato in FRP, i componenti compositi per tubi in FRP, ecc., sono attualmente gli standard di progettazione più importanti per i materiali FRP nel campo dell'ingegneria civile. Pulwell ha 25 anni di esperienza nei processi di produzione di materiali compositi rinforzati con FRP e ha un gran numero di casi di ingegneria ed esperienza di costruzione.
Struttura composita in calcestruzzo grigliato FRP
La griglia FRP è una griglia complessiva formata dall'impregnazione di fibre continue ad alte prestazioni come fibra di carbonio e fibra di vetro in una resina con una buona resistenza alla corrosione. Dopo che la fibra è stata infiltrata e polimerizzata dalla resina, ha una maggiore resistenza e rigidità, che è diversa dalla flessibilità della tessitura e della formatura. Griglia (Figura 3).
La griglia FRP è facile da usare, semplice e veloce da costruire. Può sostituire le barre d'acciaio nelle nuove strutture in calcestruzzo. È particolarmente adatto per pareti e solai. Diventa un materiale di base se applicato in condizioni speciali e può formare un nuovo sistema. Non è solo un supplemento ai tradizionali materiali FRP.
Fig.3 Griglia CFRP
L'applicazione ingegneristica dei materiali per griglia FRP è iniziata negli anni '80. Il Giappone inizialmente ha utilizzato griglie in fibra di vetro per il rinforzo strutturale, quindi le griglie in fibra di carbonio sono state rapidamente sviluppate e la quantità di applicazioni ingegneristiche è aumentata rapidamente. È stato ampiamente utilizzato nei tunnel e negli aeroplani. Piste, piazzali, ponti, autostrade, edifici, fossati e molti altri nuovi progetti di costruzione e rinforzo.
Ad esempio, nella costruzione di strutture sotterranee, schermature di gallerie, ecc., le griglie in FRP possono essere utilizzate come rinforzo sollecitato e il calcestruzzo per formare un muro continuo sotterraneo. Quando l'operazione di costruzione della macchina scudo incontra la parete continua, può essere tagliata direttamente. Non ha bisogno di essere tagliato manualmente come quando si incontrano muri in cemento armato, il che fa risparmiare molta manodopera e tempo e riduce i rischi di costruzione (Figura 4).
Fig.4 Griglia CFRP utilizzata nell'ingegneria delle gallerie
Inoltre, la rete FRP è leggera e sostanzialmente sottile, facile da lavorare in varie forme e può essere utilizzata come materiale principale portante per componenti prefabbricati, ed è particolarmente adatta per la produzione di componenti prefabbricati come piastre, tubi e strutture di recinzione. Allo stato attuale, sono stati promossi e applicati prodotti prefabbricati in FRP correlati.
Prodotti prefabbricati in griglia CFRP
Struttura composita tubo-calcestruzzo FRP
Il tubo FRP è un guscio laminato con posa in fibra multidirezionale. È realizzato con metodo di avvolgimento, metodo di colata centrifuga e metodo di pultrusione. La fibra può essere posata nella direzione del telaio o ±α° con la direzione del telaio (Figura 5).
Il versamento di calcestruzzo nei tubi FRP può formare componenti compositi tubo-calcestruzzo FRP, simili al calcestruzzo tubo d'acciaio, i componenti tubo-calcestruzzo FRP hanno generalmente due forme: componenti in calcestruzzo tubo tondo FRP e componenti in calcestruzzo tubo quadrato FRP.
Fig.5 Tubo FRP
Il tubo-calcestruzzo FRP ha prestazioni sismiche superiori. Può essere progettato senza o ridotto rinforzo e non è richiesta alcuna cassaforma durante la costruzione. Il tubo è leggero in termini di qualità e facile e veloce da costruire, il che può ridurre il carico di lavoro e i costi di costruzione. Il calcestruzzo per tubi FRP è resistente alla corrosione e può essere utilizzato a lungo sott'acqua. È particolarmente adatto per l'uso in strutture idrauliche e ingegneria navale. Il suo costo di manutenzione è basso e i suoi benefici economici a lungo termine hanno ovvi vantaggi (Figura 6).
Fig.6 Palo di tubi in FRP in costruzione
Componenti e strutture in FRP
Oltre ad essere utilizzati in combinazione con il calcestruzzo, i materiali FRP possono anche essere utilizzati indipendentemente come elementi strutturali o addirittura formare una struttura FRP completa.
Tetto in PRFV
Negli anni '60, il Regno Unito aveva iniziato a produrre strutture per tetti in composito di vetroresina, che venivano spedite in Medio Oriente e Nord Africa per la costruzione e l'uso. Nel 1968, a Bengazhi, in Libia, è stata costruita una struttura a cupola utilizzando pannelli sandwich in vetroresina e scheletri in alluminio; nel 1972, l'aeroporto internazionale di Dubai, capotribù aliano, utilizza un tetto a ombrello in vetroresina. Negli anni '70 e '80, alcuni edifici nel Regno Unito utilizzavano la vetroresina come componenti portanti o semiportanti diversi da travi e colonne. Nel 1974, nel Lancashire, in Inghilterra, fu completato il primo edificio interamente in composito, con una struttura spaziale composta da piramidi triangolari.
Nel 1994, il ponte Bond Mill costruito nel Regno Unito era composto da profili pultrusi in vetroresina. È un ponte mobile che può superare un camion da 40 tonnellate. Nel 1996, Russell, Kansas, USA, ha eretto il primo ponte stradale utilizzando lastre di impalcato FRP. In meno di dieci anni da allora, negli Stati Uniti sono stati realizzati dozzine di ponti di piccole e medie dimensioni con impalcati in FRP.
Fig.7 Impalcato in FRP in costruzione
La struttura completa in FRP è stata utilizzata anche nell'ingegneria dei ponti. La vita teorica della struttura può raggiungere centinaia di anni, e può essere mantenuta libera durante il servizio. Negli ultimi anni è stato molto apprezzato in Europa. Attualmente sono state costruite centinaia di strutture FRP su piccola scala. Passerella e ponte paesaggistico. Ad esempio, il primo ponte interamente in FRP al mondo, il ponte pedonale di Aberfeldy in Scozia, con una lunghezza totale di 113 m e una campata principale di 63 m, è un sistema strallato con due torri e due piani per cavi. Le torri del ponte, le travi e gli impalcati Le ringhiere e le ringhiere sono tutte realizzate con profili pultrusi in vetroresina prefabbricati in fabbrica. I cavi del ponte sono realizzati in fibra aramidica Kevlar. L'installazione completa del sito del ponte richiede solo 6 settimane. Gli Stati Uniti, il Giappone, la Cina e altri paesi hanno anche costruito con successo una serie di ponti pedonali interamente in FRP.
Applicazione di FRP in Ocean Engineering
Nella strategia di avanzamento dello sviluppo delle risorse marine, la costruzione di infrastrutture di trasporto marittimo coinvolge molti campi come porti e banchine, piattaforme marine, costruzione di ingegneria di isole e barriere coralline e ponti per l'attraversamento del mare. Attualmente, la maggior parte di queste strutture sono strutture in cemento armato e strutture in acciaio. L'ambiente è un ambiente molto corrosivo e la durabilità delle tradizionali strutture in cemento armato e strutture in acciaio è sottoposta a severi test in questo ambiente. Considerando i vari requisiti tecnici della costruzione di ingegneria navale, i materiali strutturali dovrebbero avere proprietà complete come alta resistenza, bassa densità, elevata durata, facile formatura, costruzione conveniente, ecc., E i materiali FRP hanno dimostrato di avere quanto sopra attraverso un gran numero di ricerca e applicazioni ingegneristiche. I requisiti di prestazione sono una buona scelta per risolvere molte difficoltà nella durabilità dei materiali e nella tecnologia di costruzione nella costruzione di ingegneria navale. Inoltre, per la costruzione di isole e scogliere remote, i materiali FRP possono essere utilizzati anche in combinazione con acqua di mare e cemento di sabbia di mare (sabbia di corallo) per formare una struttura composita di calcestruzzo di sabbia di mare e acqua di mare, che fondamentalmente risolve il problema di ottenere materiali in loco e riduce notevolmente il trasporto del progetto. Costo e costo di costruzione.
Osservazioni conclusive
La ricerca applicativa di FRP nell'ingegneria civile è attualmente un argomento caldo nel campo dell'ingegneria civile. Oltre al rinforzo delle strutture esistenti e ad alcune semplici applicazioni, i materiali FRP hanno molte applicazioni più ampie. Pulwell ha seguito Secondo la domanda del mercato, continuiamo a sviluppare e ricercare le ultime applicazioni FRP per produrre materiali compositi di alta qualità. Poiché molti paesi hanno requisiti sempre più elevati per la sicurezza e la durata delle strutture nella costruzione di grandi infrastrutture ed edifici in vari settori, la domanda di nuovi materiali da costruzione ad alte prestazioni rappresentata da FRP sta diventando sempre più urgente. Credo che nel prossimo futuro, l'applicazione di FRP in nuove strutture diventerà un settore emergente con un forte slancio di sviluppo e un'enorme capacità di mercato.
Per ulteriori informazioni sui materiali FRP, contattaci all'indirizzo info@gfrp-china.com.
