Vývoj a aplikácia kompozitných materiálov vystužených vláknami v novovybudovaných konštrukciách
Výskum a aplikácia FRP materiálov v nových konštrukciách sa v posledných rokoch stali aj centrom výskumu v oblasti stavebníctva. Pretože FRP sa líši od fyzikálnych a mechanických vlastností tradičných stavebných materiálov, má veľké technické výhody a priestor na rozvoj pri použití v nových konštrukciách. Predchádzajúci"FRP Research Trends Part 1" V článku sa uvádza, že medzi hlavné výrobné procesy FRP materiálov patria pletené, splietané a pultrudované, medzi ktorými je pultrudovaný najbežnejšou metódou. Tyčinkové lineárne FRP rebrá vytvorené pultrúziou, rozdelené podľa tvaru, sa všeobecne nazývajú rebrá alebo tyče, vrátane povrchových okrúhlych rebier a povrchovo deformovaných rebier, ktoré sú relatívne tuhé a ťažko sa ohýbajú; skrútiť zväzok vlákien do zákrutov FRP rebrá vo forme kompozitných lán sa nazývajú laná alebo pramene. Sú to jednoduché alebo viacvláknové, s nízkou tuhosťou a môžu sa ohýbať a navíjať do roliek. Odporúčame použiť sklenený výstužný materiál Pulwell, patentovaná technológia, kvalita je zaručená!
Pulwell' profesionálna metóda formovania rebier FRP(Postava 1)
Začiatkom 60-tych rokov minulého storočia vyrábala americká spoločnosť Marshall-Vega GFRP tyče, ktoré sa používali na riešenie nebezpečenstva korózie železobetónových konštrukcií v oblastiach na mori a v chladných oblastiach. Počnúc 80. rokmi 20. storočia sa tyče FRP postupne široko používali v konštrukciách so špeciálnymi požiadavkami na výkon, aby nahradili oceľové tyče. Napríklad budovy s magnetickou rezonanciou lekárskych zariadení a morských múrov, panelov budov priemyselných tovární a iných štruktúr, ktoré sú vystavené silnej chemickej erózii. Sledovanie a monitorovanie počas viac ako 20 rokov zistilo, že tyčový betón FRP je v dobrom prevádzkovom stave a komplexná hospodárnosť celého životného cyklu je lepšia ako pri často udržiavanej a renovovanej železobetónovej konštrukcii. Geotechnické inžinierstvo je tiež dôležitou oblasťou použitia výstuže FRP. Používa sa v strojárstve, ako sú oporné múry, základové kotvy a kesóny metra, ktoré sa striedajú medzi suchými a vlhkými v dôsledku zmien prílivu a odlivu (obrázok 2).
Obr.2 FRP výstuž v konštrukcii namiesto ocele
Ďalšou formou využitia FRP výstuží a laniek sú predpäté betónové konštrukcie, ktoré sa v súčasnosti najviac využívajú v mostnom inžinierstve. Nemecko postavilo v roku 1986 v Düsseldorfe prvý predpätý betónový cestný most na svete&s výstužou zo sklenených vlákien – Ulenberg Strass Bridge. Most používa 59 predpätých tyčí z kompozitného materiálu v doske nosnej konštrukcie, každá tyč je zložená z 19 bezalkalických tyčí zo sklenených vlákien (E) s priemerom 7,5 mm a na celý most sú použité celkom 4 t GFRP. . V roku 1991 bol v Ludwigshafene postavený most z predpätého betónu s celkovou dĺžkou 80 m s CFRP výstuhami na čiastočné predpätie. FRP výstuž, FRP výstuž-betón, FRP rúrkové kompozitné komponenty atď., sú v súčasnosti najdôležitejšie konštrukčné štandardy pre FRP materiály v oblasti stavebníctva. Pulwell má 25 rokov skúseností s výrobným procesom kompozitných materiálov vystužených FRP a má veľké množstvo inžinierskych a konštrukčných skúseností.
FRP mriežkovo-betónová kompozitná konštrukcia
FRP mriežka je celková mriežka vytvorená impregnáciou vysokovýkonných nekonečných vlákien, ako sú uhlíkové vlákna a sklenené vlákna, v živici s dobrou odolnosťou proti korózii. Po infiltrácii a vytvrdnutí vlákna živicou má vyššiu pevnosť a tuhosť, ktorá sa líši od pružnosti tkania a tvarovania. Mriežka (obrázok 3).
FRP mriežka sa ľahko používa, jednoducho a rýchlo zostavuje. Môže nahradiť oceľové tyče v nových betónových konštrukciách. Je vhodný najmä na steny a dosky. Pri aplikácii za špeciálnych podmienok sa stáva základným materiálom a môže tvoriť nový systém. Nie je to len doplnok k tradičným FRP materiálom.
Obr.3 CFRP mriežka
Inžinierske aplikácie mriežkových materiálov FRP sa začali v 80. rokoch minulého storočia. Japonsko spočiatku používalo mriežky zo sklenených vlákien na vystuženie konštrukcie a potom sa rýchlo vyvinuli mriežky z uhlíkových vlákien a množstvo inžinierskych aplikácií sa rýchlo zvýšilo. Bol široko používaný v tuneloch a lietadlách. Vzletové a pristávacie dráhy, odbavovacie plochy, mosty, diaľnice, budovy, priekopy a mnoho ďalších nových stavebných a posilňovacích projektov.
Napríklad pri výstavbe podzemných stavieb, tunelových štítov atď. môžu byť FRP mriežky použité ako predpätá výstuž a betón na vytvorenie podzemnej súvislej steny. Keď konštrukčná operácia štítového stroja narazí na súvislú stenu, môže byť rezaná priamo. Nie je potrebné ho ručne rezať ako pri železobetónových stenách, čo šetrí veľa pracovnej sily a času a znižuje stavebné riziká (obrázok 4).
Obr.4 CFRP mriežka používaná v tunelovom inžinierstve
Okrem toho je sieťovina FRP ľahká a v podstate tenká, ľahko spracovateľná do rôznych tvarov a môže byť použitá ako hlavný nosný materiál pre prefabrikované komponenty a je obzvlášť vhodná na výrobu prefabrikovaných komponentov, ako sú dosky, rúrky a uzavreté konštrukcie. V súčasnosti sa propagujú a používajú súvisiace FRP prefabrikáty.
Prefabrikované výrobky z mriežky CFRP
FRP rúrkovo-betónová kompozitná konštrukcia
FRP rúrka je laminovaný plášť s viacsmerným ukladaním vlákien. Vyrába sa metódou navíjania, metódou odstredivého liatia a metódou pultrúzie. Vlákno je možné klásť v smere obruče alebo ±α° s obručovým smerom (obrázok 5).
Nalievanie betónu do FRP rúr môže tvoriť FRP rúrkovo-betónové kompozitné komponenty, podobne ako betón z oceľových rúrok, FRP rúrkovo-betónové komponenty majú vo všeobecnosti dve formy: FRP okrúhle rúrkové betónové komponenty a FRP štvorcové rúrkové betónové komponenty.
Obr.5 FRP rúrka
FRP potrubný betón má vynikajúce seizmické vlastnosti. Môže byť navrhnutý bez výstuže alebo so zníženou výstužou a pri výstavbe nie je potrebné žiadne debnenie. Rúrka je kvalitná a jednoduchá a rýchla na konštrukciu, čo môže znížiť pracovné zaťaženie a náklady na výstavbu. FRP rúrkový betón je odolný voči korózii a môže sa používať dlhodobo pod vodou. Je obzvlášť vhodný na použitie v hydraulických konštrukciách a námornom inžinierstve. Jeho náklady na údržbu sú nízke a jeho dlhodobé ekonomické výhody majú zjavné výhody (obrázok 6).
Obr.6 Hromada FRP rúr vo výstavbe
FRP komponenty a konštrukcie
Okrem toho, že sa FRP materiály používajú v kombinácii s betónom, môžu byť použité aj samostatne ako konštrukčné prvky alebo dokonca môžu tvoriť úplnú FRP štruktúru.
FRP strecha
V 60. rokoch začalo Spojené kráľovstvo vyrábať kompozitné strešné konštrukcie z GFRP, ktoré sa posielali na Stredný východ a do severnej Afriky na stavbu a použitie. V roku 1968 bola v Bengazhi v Líbyi postavená kupolová konštrukcia s použitím sendvičových panelov GFRP a hliníkových skeletov; v roku 1972 používa aliansky náčelník Dubajské medzinárodné letisko GFRP dáždnikovú strechu. V 70. a 80. rokoch 20. storočia niektoré budovy v Spojenom kráľovstve používali GFRP ako nosné alebo polonosné komponenty iné ako nosníky a stĺpy. V roku 1974 bola v anglickom Lancashire dokončená prvá celokompozitná budova s priestorovou štruktúrou zloženou z trojuholníkových pyramíd.
V roku 1994 bol most Bond Mill postavený v Spojenom kráľovstve zložený z GFRP pultrudovaných profilov. Ide o pohyblivý most, ktorý dokáže prejsť okolo 40-tonového nákladného auta. V roku 1996 Russell, Kansas, USA, postavil prvý cestný most s použitím dosiek FRP. Za menej ako desať rokov odvtedy vznikli v Spojených štátoch desiatky malých a stredných mostov využívajúcich FRP paluby.
Obr.7 FRP mostovka vo výstavbe
Kompletná konštrukcia FRP bola tiež použitá v mostnom inžinierstve. Teoretická životnosť konštrukcie môže dosiahnuť stovky rokov a počas prevádzky sa môže udržiavať voľná. V posledných rokoch je v Európe veľmi uznávaný. V súčasnosti sú postavené stovky malých FRP štruktúr. Lávka pre peších a krajinársky most. Napríklad prvý most s plnou štruktúrou FRP na svete – most pre chodcov Aberfeldy v Škótsku s celkovou dĺžkou 113 m a hlavným rozpätím 63 m je zavesený systém s dvoma vežami a dvoma lanovými rovinami. Mostové veže, nosníky a paluby Všetky zábradlia a zábradlia sú vyrobené z pultrudovaných GFRP profilov vopred vyrobených v továrni. Mostové káble sú vyrobené z kevlarového aramidového vlákna. Kompletná inštalácia mosta trvá len 6 týždňov. Spojené štáty, Japonsko, Čína a ďalšie krajiny tiež úspešne postavili sériu mostov pre chodcov s plnou štruktúrou FRP.
Aplikácia FRP v oceánskom inžinierstve
V rámci stratégie napredovania v rozvoji morských zdrojov zahŕňa výstavba infraštruktúry námornej dopravy mnoho oblastí, ako sú prístavy a prístaviská, námorné plošiny, inžinierske stavby na ostrovoch a útesoch a námorné mosty. V súčasnosti väčšinu týchto zariadení tvoria železobetónové konštrukcie a oceľové konštrukcie. Prostredie je veľmi drsné korozívne prostredie a trvanlivosť tradičných železobetónových konštrukcií a oceľových konštrukcií v tomto prostredí čelí náročným skúškam. Vzhľadom na rôzne technické požiadavky na stavbu lodného inžinierstva by konštrukčné materiály mali mať komplexné vlastnosti, ako je vysoká pevnosť, nízka hustota, vysoká odolnosť, ľahké tvarovanie, pohodlná konštrukcia atď. výskumných a inžinierskych aplikácií. Požiadavky na výkon sú dobrou voľbou na vyriešenie mnohých ťažkostí s odolnosťou materiálu a konštrukčnou technológiou v konštrukcii námorného inžinierstva. Okrem toho na stavbu vzdialených ostrovov a útesov možno materiály FRP použiť aj v kombinácii s morskou vodou a morským pieskom (koralový piesok) na vytvorenie kompozitnej štruktúry FRP-betón z morskej vody s morským pieskom, čo zásadne rieši problém získavania materiálov na mieste a výrazne znižuje prepravu projektu. Náklady a náklady na výstavbu.
Záverečné poznámky
Aplikačný výskum FRP v stavebníctve je v súčasnosti horúcou témou v oblasti stavebníctva. Okrem vystuženia existujúcich štruktúr a niektorých jednoduchých aplikácií majú FRP materiály mnoho širších aplikácií. Pulwell sleduje Podľa dopytu trhu pokračujeme vo vývoji a výskume najnovších aplikácií FRP na výrobu vysokokvalitných kompozitných materiálov. Keďže mnohé krajiny majú stále vyššie požiadavky na bezpečnosť a životnosť konštrukcií pri výstavbe významnej infraštruktúry a budov v rôznych priemyselných odvetviach, dopyt po nových vysokovýkonných stavebných materiáloch reprezentovaných FRP je čoraz naliehavejší. Verím, že v blízkej budúcnosti sa aplikácia FRP v nových štruktúrach stane rozvíjajúcim sa odvetvím so silnou rozvojovou dynamikou a obrovskou trhovou kapacitou.
Pre viac informácií o FRP materiáloch nás prosím kontaktujte na info@gfrp-china.com.
