Detalles de FRP (compuestos reforzados con fibra)
Introducción básica Nombre chino: polímero reforzado con fibra mbth: ¿polímero reforzado con fibra? Alias: Composición de materiales compuestos reforzados con fibra: el FRP está compuesto de fibras y matriz reforzadas. Tiene las características de no conductividad y alta resistencia mecánica. Introducción de materiales resistentes a la corrosión, características de rendimiento, proceso de producción, tipo de composición, aplicación. Situación y tendencias actuales, introducción del material FRP, plásticos compuestos reforzados con fibra, es la abreviatura del inglés (Fiber Reinforced Plastics), que incluye CFRP, GFRP, AFRP, BFRP, etc. En chino, la fibra de vidrio se refiere a GFRP. El material compuesto FRP es un material de alto rendimiento hecho de materiales de fibra y materiales de matriz mezclados en una determinada proporción. Entre ellos, el GFRP incluye poliéster FRP, epoxi FRP, FRP fenólico, etc., según el tipo de resina utilizada. Generalmente, el FRP tiene las características de peso ligero, dureza, no conductividad, alta resistencia mecánica, bajo reciclaje y resistencia a la corrosión. Con el avance de las ciencias sociales y la tecnología, el desarrollo de las disciplinas estructurales de la ingeniería civil se ha beneficiado en gran medida de la aplicación y el desarrollo de nuevos materiales y nuevas tecnologías con excelente rendimiento, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, satisface las necesidades de las estructuras de ingeniería modernas. La demanda de desarrollos ligeros, de gran altura, de carga pesada y de gran altura se utiliza cada vez más en la ingeniería de puentes, diversos edificios civiles, ingeniería marina e ingeniería subterránea. Características de rendimiento: Alta resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción de la fibra de vidrio es significativamente mayor que la de las barras de acero, que es casi la misma que la de los alambres de acero de alta resistencia. Generalmente es 2 veces o incluso 10 veces mayor que la de las barras de acero. Sin embargo, los materiales FRP casi no tienen deformación plástica antes de alcanzar la resistencia a la tracción, y la tensión y la deformación aumentan linealmente hasta una fractura frágil. Por lo tanto, durante la interacción entre los materiales compuestos de FRP y las estructuras de hormigón, los materiales de FRP a menudo no se rompen debido a la tensión, pero la interfaz de la estructura de hormigón se desprende debido a una resistencia insuficiente de la interfaz de FRP-hormigón. Por lo tanto, el rendimiento de la unión de la interfaz FRP-hormigón se ha convertido en el foco y la dificultad de futuras aplicaciones de ingeniería. Coeficiente de expansión térmica El coeficiente de expansión térmica de los materiales compuestos de FRP es similar al del concreto. De esta manera, cuando cambia la temperatura ambiente, el FRP y el concreto trabajan en armonía y no se generarán grandes tensiones de temperatura entre los dos. En comparación con el acero, la mayoría de los productos de fibra de vidrio tienen un módulo elástico menor. Aproximadamente entre el 25% y el 75% de las barras de acero ordinarias. Por lo tanto, el diseño de estructuras de FRP suele estar controlado por la deformación. Resistencia al corte: dado que el FRP está compuesto de fibras polimerizadas a través de una matriz, la resistencia entre las fibras está determinada por la matriz (la resistencia es generalmente más débil que las fibras), por lo que la resistencia perpendicular a la dirección de la fibra es más débil. La resistencia al corte del FRP es baja y su resistencia es solo del 5% al 20% de la resistencia a la tracción. Esto requiere el desarrollo de anclajes y abrazaderas dedicados a los componentes del FRP durante el proceso de conexión de cables. Esto también hace que la idoneidad de los componentes de FRP sea un tema destacado en la investigación. Resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga Los materiales de fibra de vidrio tienen buena resistencia a la corrosión y a la fatiga, y pueden usarse en ambientes ácidos, alcalinos, clorados y húmedos durante mucho tiempo, lo que aumenta la vida útil de la estructura, que no tiene comparación con los materiales estructurales. Pero al mismo tiempo, en comparación con el hormigón ordinario, el rendimiento de resistencia al fuego de los materiales compuestos de FRP se desvía, lo que también restringe la promoción y aplicación de este tipo de productos estructurales y se convierte en uno de los problemas que deben resolverse en el futuro. La relación peso-resistencia es muy alta, a menudo denominada peso ligero y alta resistencia. Por tanto, el uso de materiales FRP puede reducir el peso de la estructura y facilitar la construcción. Su peso es generalmente del 20% del acero. Buena capacidad de diseño El FRP es un material artificial. De acuerdo con las necesidades de ingeniería, los productos de FRP con diferentes indicadores de resistencia, módulo elástico y requisitos de rendimiento especiales se pueden diseñar mediante diferentes procesos, como diferentes contenidos de fibra y métodos de colocación, y la forma aplanada del FRP se puede diseñar de manera flexible. La producción en fábrica y la instalación en el sitio favorecen la garantía de la calidad del proyecto, mejoran la eficiencia laboral y favorecen la industrialización de la construcción. Otras ventajas son el aislamiento, el aislamiento térmico y la transmisión de ondas electromagnéticas, por lo que se puede utilizar en algunas ocasiones especiales, como la estructura de equipos médicos de resonancia magnética nuclear en estaciones de radar y observatorios geomagnéticos. Proceso de producción Los métodos de producción de FRP se dividen básicamente en dos categorías: contacto húmedo y prensado en seco. Por ejemplo, según las características del proceso, existen moldeo por colocación manual, moldeo por laminación, método RTM, método de extrusión, moldeo por compresión, moldeo por bobinado, etc. El moldeado por colocación manual incluye el método de colocación manual, el método de prensado de bolsas, el método de recubrimiento por aspersión, el método de colocación húmeda a baja presión y el método de colocación manual difusa. Actualmente, existen cuatro métodos de moldeo más utilizados en el mundo. ①Método de pasta manual: utilizado principalmente en Noruega, Japón, Reino Unido, Dinamarca y otros países. ②Método de pulverización: Los principales países utilizados son Suecia, Estados Unidos, Noruega, etc. ③ Método de moldeo: utilizado principalmente en Alemania, etc. ④Método RTM: utilizado principalmente en Europa, América y Japón. Más del 90% de los productos FRP de mi país se producen mediante laminado manual, mientras que el resto se produce mediante moldeo, bobinado y laminación. El método japonés de colocación manual todavía representa el 50%. Desde la perspectiva de países de todo el mundo, el cuidado de las manos todavía representa una proporción considerable, lo que demuestra que todavía tiene vitalidad. El método de laminación manual se caracteriza por el uso de resina húmeda para el moldeo, equipo simple, bajo costo y puede pegar un producto completo de más de 10 metros a la vez. Las desventajas son la baja mecanización, el largo ciclo de producción y la calidad inestable. Nuestro país ha introducido equipos de extrusión, pulverización, bobinado y otros equipos de proceso del exterior. A medida que se desarrolle la industria del FRP, seguirán surgiendo nuevos métodos de procesamiento. El nombre científico del Frp es plástico reforzado con fibra de vidrio.
Es un material compuesto compuesto por fibra de vidrio y sus productos (tela de vidrio, cinta, fieltro, hilo, etc.). ) como material de refuerzo y resina sintética como material de matriz. El concepto de materiales compuestos significa que un material no puede cumplir con los requisitos de uso y es necesario combinar dos o más materiales para formar otro material que pueda satisfacer los requisitos de las personas, es decir, materiales compuestos. Por ejemplo, aunque un solo tipo de fibra de vidrio tiene alta resistencia, las fibras están sueltas y solo pueden soportar fuerzas de tracción, pero no pueden soportar tensiones de flexión, corte y compresión. No es fácil formar una forma geométrica fija, por lo que está suelta. y suave. Si se unen con resina sintética, se pueden convertir en diversos productos rígidos con formas fijas, que pueden soportar no sólo esfuerzos de tracción, sino también esfuerzos de flexión, compresión y corte. Éste constituye un compuesto de matriz plástica reforzado con fibra de vidrio. Debido a que su resistencia es equivalente a la del acero, también contiene componentes de vidrio y tiene color, forma, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico, aislamiento térmico y otras propiedades como el vidrio. Al igual que el vidrio, también formó parte de la historia el nombre popular de "plásticos reforzados con fibra de vidrio". Este término fue propuesto por el camarada Lai, ex ministro del Ministerio de Industria de Materiales de Construcción en 1958, y fue promovido desde el sistema de materiales de construcción a todo el país, y todavía se utiliza ampliamente en la actualidad. Se puede ver que FRP se refiere a plásticos reforzados con fibra de vidrio como material de refuerzo y resina sintética como aglutinante. En el extranjero se le llama FRP. Con el desarrollo de la industria del FRP en mi país, el FRP, como material de refuerzo a base de plástico, se ha expandido de fibra de vidrio a fibra de carbono, fibra de boro, fibra de aramida, fibra de alúmina y fibra de carburo de silicio. No hay duda de que los plásticos reforzados fabricados con estas nuevas fibras son materiales compuestos reforzados con fibras de alto rendimiento y no pueden resumirse con el nombre común de FRP. Teniendo en cuenta el origen y desarrollo histórico, generalmente se utilizan materiales compuestos de FRP, y ese nombre es más completo. El material compuesto FRP se compone de fibras de refuerzo y una matriz. Generalmente, se utilizan como matriz poliéster insaturado reforzado con fibra de vidrio, resina epoxi y resina fenólica, y la fibra de vidrio o sus productos son plásticos reforzados. El diámetro de la fibra (o bigote) es muy pequeño, generalmente inferior a 10 μm, con menos defectos y una pequeña deformación por fractura, alrededor del 30‰. Es un material quebradizo que se daña, rompe y corroe fácilmente. En comparación con las fibras, la matriz tiene una resistencia y un módulo mucho menores, pero puede soportar deformaciones mayores y, a menudo, es viscoelástica y elástico-plástica, lo que la convierte en un material resistente. Los principales materiales FRP comúnmente utilizados en estructuras de ingeniería son la fibra de carbono (CFRP), la fibra de vidrio (GFRP) y la fibra de aramida (AFRP). Las principales formas de materiales son láminas (telas y placas de fibra), barras (barras y cables de acero) y perfiles. (Rejilla, en forma de I, alveolar, etc.) La aplicación de materiales compuestos FRP en el campo de la ingeniería civil se está desarrollando rápidamente y puede usarse para refuerzo sísmico de columnas, muros, vigas, placas y paneles. También se están investigando, desarrollando y aplicando nuevos elementos de refuerzo, formas estructurales y sistemas estructurales. 1. El diseño estructural de proyectos de construcción está recurriendo al diseño basado en el desempeño, y los requisitos de desempeño estructural y material también están aumentando. Los materiales FRP se han utilizado para mejorar el rendimiento estructural de nuevos marcos estructurales y también se utilizan ampliamente en la reparación y refuerzo de edificios civiles antiguos. 2. Los materiales compuestos de fibra de FRP en ingeniería geotécnica tienen buena resistencia a la corrosión en condiciones geológicas duras a largo plazo y se han utilizado ampliamente en suelos reforzados; los materiales compuestos de fibra de FRP se cortan fácilmente con máquinas perforadoras y se pueden usar para soportes de ejes de túneles de protección temporal. muros de hormigón, clavos para suelo y anclajes de suelo compuestos. Si se utilizaran anclajes de acero, la cabeza de la excavadora se rompería. Los materiales compuestos de GFRP se han utilizado en muros de contención húmedos y secos, anclajes de cimientos y postes de hormigón proyectado debido a su bajo precio, fácil instalación y gran durabilidad. 3. La aplicación de materiales compuestos de FRP en la ingeniería de puentes comenzó a finales de los años 1970 y principios de los años 1980. Se puede utilizar como tirantes en puentes colgantes y puentes atirantados, como tendones pretensados en puentes de hormigón pretensado e incluso como sistemas de puentes completos. Además, se utiliza para reforzar puentes. 4. El problema de la corrosión de las estructuras marinas y las estructuras marinas siempre ha sido importante, especialmente para las estructuras de acero, por lo que el FRP con buena resistencia a la corrosión puede resolver bien este problema y tiene buenas perspectivas de desarrollo. Las estructuras de hormigón armado en alta mar que se están construyendo utilizan la capa protectora de hormigón más gruesa (generalmente unos 150 mm, lo que equivale a más de 5 veces la capa protectora de las estructuras de hormigón terrestres) y medidas anticorrosión. Las barras de acero internas tienen sólo unos 15 años. , que es diferente de las permanentes o semipermanentes. Los requisitos de durabilidad para las estructuras marinas varían ampliamente. El uso de hormigón reforzado con fibra de vidrio o estructuras compuestas de hormigón reforzado con fibra de carbono puede resolver fundamentalmente el problema de la corrosión de las barras de acero (acero) en la ingeniería marina, y su importancia es evidente. En los países desarrollados de Europa, América y Japón, la investigación, el desarrollo y la aplicación de materiales compuestos de FRP se han convertido en un campo muy activo. En el futuro, el FRP, como material de alto rendimiento, se convertirá en un material complementario necesario para el mantenimiento, pruebas y reparación de diversas carreteras, puentes y estructuras de edificios civiles debido a su peso ligero, alta resistencia, resistencia a la corrosión, buena durabilidad y construcción conveniente., ha sido ampliamente utilizado y ha aportado amplios beneficios a la economía de la construcción de mi país.