Xu hướng nghiên cứu FRP (Phần 1)

Phát triển và ứng dụng vật liệu composite cốt sợi trong các công trình xây dựng mới

Vật liệu composite cốt sợi (sau đây gọi là" FRP") là hỗn hợp của sợi liên tục và nhựa nền. Vật liệu FRP hiện được sử dụng trong công trình dân dụng chủ yếu bao gồm vật liệu composite cốt sợi carbon (CFRP), vật liệu composite cốt sợi thủy tinh (GFRP), vật liệu composite cốt sợi aramid (AFRP) và vật liệu composite cốt sợi bazan (BFRP).

Hiện nay, tấm FRP được thể hiện bằng vải sợi carbon đã trở thành vật liệu gia cố kết cấu quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong việc tái tạo và gia cố các công trình dân dụng và công nghiệp. Pulwell là nhà máy quy mô lớn chuyên sản xuất vật liệu composite FRP tại Trung Quốc. Công nghệ rất trưởng thành và kinh nghiệm xây dựng rất phong phú.

Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và ứng dụng vật liệu FRP trong các kết cấu mới cũng đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực công trình dân dụng. Vì FRP khác với các tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng truyền thống, nên nó có những lợi thế kỹ thuật lớn và không gian phát triển cho các kết cấu mới, chủ yếu thể hiện ở:

1) Trọng lượng nhẹ và độ bền cao. Cường độ cụ thể của FRP (tỷ lệ sức mạnh trên mật độ) gấp 20-50 lần thép. Việc sử dụng vật liệu FRP có thể làm giảm đáng kể chất lượng của kết cấu và làm tăng đáng kể nhịp cuối cùng của các cầu nhịp lớn và các tòa nhà. .

2) Chống ăn mòn tốt, có thể được sử dụng cho các công trình và kết cấu yêu cầu môi trường đặc biệt như kỹ thuật cảng, kỹ thuật ngầm, cầu, và các tòa nhà hóa chất.

3) Đúc thuận tiện, khả năng thiết kế mạnh mẽ và có thể dễ dàng thiết kế thành các đường gân, dây cáp, ống và các cấu hình khác.

4) FRP là vật liệu đàn hồi tuyến tính, có thể phục hồi hình dạng ban đầu sau khi biến dạng lớn, có lợi hơn đối với kết cấu chịu được tải trọng động và tải trọng va đập lớn.

Vật liệu FRP còn có những ưu điểm khác như không nhiễm từ, cách nhiệt (trừ CFRP), hệ số giãn nở nhiệt nhỏ và có thể đóng vai trò mà các vật liệu xây dựng khác khó thay thế trong một số công trình kiến ​​trúc đặc biệt.

Hình thức ứng dụng của FRP trong cấu trúc mới

Cấu trúc tổng hợp bê tông FRP

Kết cấu liên hợp bê tông-FRP là sự kết hợp giữa vật liệu FRP và bê tông theo một cách nhất định để cùng chịu tải trọng. Các dạng của nó bao gồm kết cấu bê tông thanh FRP, kết cấu bê tông lưới FRP, dầm composite bê tông FRP (cấu kiện dầm FRP kết hợp với cánh bê tông), cấu kiện hỗn hợp bê tông ống FRP, v.v.

Kết cấu liên hợp bê tông-FRP tận dụng được hết các đặc tính của FRP và bê tông, có cơ tính tốt và khả năng thích ứng với môi trường tốt, có thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng trong các điều kiện làm việc khác nhau. Đặc biệt trong công trình biển, đường giao thông, cầu và hầm, công trình đô thị và các dự án quy mô lớn khác với môi trường sử dụng phức tạp và yêu cầu tính năng vật liệu cao, các ưu điểm kỹ thuật của kết cấu composite mới có thể được phát huy nhiều hơn.

Kết cấu composite bê tông thanh FRP

Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, như điều kiện ẩm ướt xen kẽ, môi trường hóa chất, ... các thanh thép thông thường rất dễ bị ăn mòn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ bền và khả năng ứng dụng của kết cấu, đồng thời làm giảm khả năng chịu tải của kết cấu. Trong trường hợp này, thanh FRP có tính năng chống ăn mòn tốt, tính chất liên kết tương tự như thanh thép và độ bền kéo cao trở thành lựa chọn tốt hơn để thay thế thanh thép (Bảng 1).

Bảng 1 Chỉ số tính năng cơ lý của cốt thép FRP

Lưu ý: Hàm lượng thể tích sợi là 50% đến 70%.

Gân FRP được hình thành bằng cách ngâm tẩm và đóng rắn một số bó sợi liên tục với một loại nhựa kết hợp theo một quy trình cụ thể. Các quy trình sản xuất chính bao gồm bện, bện và ép đùn. Trong số đó, pultrised là một phương pháp phổ biến hơn (Hình 1). Được phân chia theo hình dạng, các sườn FRP tuyến tính hình que được tạo thành bởi quá trình ép đùn thường được gọi là sườn hoặc thanh, bao gồm sườn tròn bề mặt và sườn biến dạng bề mặt, tương đối cứng và khó uốn cong; xoắn bó sợi thành các vòng xoắn Các đường gân FRP ở dạng dây thừng kết hợp được gọi là dây thừng hoặc dây bện. Chúng là những sợi đơn hoặc nhiều sợi, có độ cứng thấp, có thể uốn cong và quấn thành cuộn. Khuyến nghị sử dụng vật liệu gia cường thủy tinh Pulwell, công nghệ được cấp bằng sáng chế, chất lượng được đảm bảo!

a — kiểu bện; b - loại dây xoắn; c — xương sườn biến dạng lõm.

Phần kết luận (Phần 1)

Nghiên cứu ứng dụng của FRP trong xây dựng dân dụng hiện đang là một môn học phổ biến trong lĩnh vực xây dựng dân dụng. Sự hiểu biết về vật liệu FRP trong ngành xây dựng vẫn chủ yếu tập trung vào việc gia cố các kết cấu hiện có và một số ứng dụng đơn giản. Do ngưỡng đầu tư kỹ thuật của nghiên cứu ứng dụng công trình dân dụng FRP Cao hơn, và sự hiểu biết về kinh tế của toàn bộ vòng đời của kết cấu chưa đủ sâu, và các ứng dụng kỹ thuật liên quan hiện nay cũng ít hơn.

Với việc xây dựng cơ sở hạ tầng lớn của quốc gia và xây dựng các tòa nhà trong các ngành công nghiệp khác nhau, các yêu cầu về an toàn kết cấu và tuổi thọ sử dụng ngày càng cao, và nhu cầu về vật liệu xây dựng hiệu suất cao mới do FRP đại diện ngày càng trở nên cấp thiết. Tôi tin rằng trong tương lai gần Trong tương lai, việc ứng dụng FRP trong các kết cấu mới sẽ trở thành một ngành công nghiệp mới nổi với đà phát triển mạnh mẽ và dung lượng thị trường rất lớn.

Còn tiếp...

Để tìm hiểu thêm về các sản phẩm ứng dụng của FRP' s trong các cấu trúc mới, hãy theo dõi: http: //www.gfrp-china.com/composite-rebar/fiberglass-rebar/fiberglass-reinforced-polymer-rebar.html