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Análisis de profundidad del refuerzo roscado de GFRP en materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio
1. Esencia y características centrales de los materiales.
El refuerzo roscado de GFRP es un material compuesto reforzado con fibra de vidrio y resina (como resina epoxi y resina vinílica) como matriz, fabricado mediante un proceso de extrusión. La superficie está diseñada con roscas completas para mejorar el rendimiento de unión con el hormigón. Sus principales ventajas incluyen:
Ligero y de alta resistencia
La densidad es solo 1/4 de la de las barras de acero (1,9~2,2 g/cm ⊃3;), pero la resistencia a la tracción puede alcanzar 500~900MPa (algunos productos superan los 1000MPa), que es 1,5~2,5 veces mayor que la de las barras de acero HRB400.
Módulo elástico ≥ 40GPa, aunque menor que el de las barras de acero, el control de la deformación se puede optimizar mediante el diseño estructural.
Excelente resistencia a la corrosión
Resistente a los iones de cloruro, ácidos y álcalis y a la corrosión del agua de mar, adecuado para entornos corrosivos como plantas químicas y proyectos de defensa costera, con una vida útil que supera con creces al acero tradicional.
Resistente a la carbonización y al hielo-deshielo, reduciendo los costes de mantenimiento.
Diversidad funcional
No magnético/no conductor: adecuado para escenarios especiales como centrales nucleares y salas de resonancia magnética médica.
Buena estabilidad térmica: el coeficiente de expansión térmica es cercano al del hormigón y la fuerza de unión es más fuerte.
Fuerte rendimiento de transmisión de ondas: no requiere tratamiento de desmagnetización, adecuado para instalaciones como estaciones de radar.
Comodidad de construcción
Forma y longitud personalizables, encuadernación sencilla en el sitio, lo que reduce la intensidad del trabajo.
Ligero, fácil de manejar e instalar.
2. Campos de aplicación y casos típicos
Refuerzo y reparación de edificios.
Refuerzo puente/piso: mejora la durabilidad y la capacidad de carga, alargando la vida útil.
Restauración de edificios históricos: aportando soporte estructural sin dañar el aspecto original.
ingeniería marina
Muelle/plataforma marina: resistente a la corrosión del agua de mar y a la erosión por niebla salina.
Rompeolas: Resiste la erosión del agua de mar y reduce la frecuencia de mantenimiento.
infraestructura
Carreteras/túneles: Proporcionar soluciones de refuerzo estables a largo plazo para reducir los riesgos de asentamiento.
Ingeniería de conservación del agua: resistente a la erosión hídrica, adecuada para escenarios como presas y canales.
Entorno especial
Área química: resistente a la corrosión química, protegiendo las estructuras de la erosión.
Celda electrolítica/planta de tratamiento de aguas residuales: resistente a la corrosión ácida y alcalina, mejorando la vida útil del equipo.
Edificio ecológico
Edificios que ahorran energía: reducen el consumo de materiales y se ajustan a la tendencia baja en carbono.
Edificios con cero emisiones de carbono: ayuden a alcanzar los objetivos de neutralidad de carbono.
3. Estado del mercado y tendencias de desarrollo.
Tamaño del mercado
Se espera que el tamaño del mercado mundial alcance los 450 millones de dólares estadounidenses en 2029, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 11,5%.
La región de Asia Pacífico (especialmente China e India) tiene el crecimiento más rápido en la demanda de infraestructura.
Principales productores
Mateenbar, MRG Composites y otras empresas ocupan aproximadamente el 56% de la cuota de mercado, mientras que empresas nacionales como Sinoma Technology están aumentando gradualmente.
Factores impulsores
Apoyo político: las políticas de construcción ecológica y de materiales respetuosos con el medio ambiente impulsan la demanda.
Optimización de costes: Mejora de los procesos productivos para reducir costes de materiales.
Mejora del rendimiento: La aplicación de fibras de alta resistencia y alto módulo amplía los campos de aplicación.
Tendencias tecnológicas
Producción de bajo coste: Desarrollo de tecnología de extrusión continua para mejorar la eficiencia de la producción.
Optimización del rendimiento: mejorar el módulo elástico (objetivo por encima de 50 GPa) y desarrollar resinas resistentes a altas temperaturas.
Materiales inteligentes: Sensores integrados para lograr un seguimiento de la salud estructural.
4 、 Estándares y especificaciones
Apariencia y tamaño
Diseño de superficie totalmente roscado, con una forma de hilo ordenada y sin burbujas ni grietas.
El diámetro nominal es de 10 a 36 mm y las especificaciones comúnmente utilizadas incluyen 20 mm, 22 mm, 25 mm, etc.
La desviación de rectitud es ≤ 3~5 mm/m (dependiendo del diámetro).
propiedad mecánica
Resistencia a la tracción: ≥ 500~900MPa (según el diámetro y el proceso).
Módulo elástico: ≥ 40GPa.
Resistencia al corte: ≥ 110MPa.
Deformación última a tracción: ≥ 1,2%.
método de prueba
La prueba de densidad se realizará de acuerdo con GB/T 1463.
El rendimiento de tracción deberá cumplir con GB/T26743.
La resistencia al corte se ejecutará de acuerdo con JG/T 406.
Especificaciones de la aplicación
Ingeniería de excavación: el refuerzo de GFRP no se utiliza para soportar los componentes de las vigas y los muros continuos subterráneos solo se utilizan como soporte temporal.
Refuerzo mixto: cuando existe un requisito para el control de la deformación, se debe preferir el refuerzo mixto de refuerzo de GFRP y refuerzo de acero.
5. Perspectivas de futuro
Edificio Inteligente
Sensores de fibra óptica integrados para el monitoreo en tiempo real de tensiones y tensiones estructurales, mejorando la seguridad.
Ingeniería Ambiental Extrema
Aplicado en escenarios de aguas profundas, polares y otros, utilizando propiedades livianas y resistentes a la corrosión.
economía circular
Desarrollar una matriz de resina reciclable para mejorar la sostenibilidad del material.
competitividad de costos
Al aumentar la producción y la innovación tecnológica, los costos se pueden reducir hasta 1,5 veces los de las barras de acero, acelerando el proceso de sustitución.
6 、 Desafíos y contramedidas
Problema de costos
El costo actual es entre 2 y 3 veces mayor que el de las barras de acero y es necesario reducirlo mediante políticas de subsidios y producción a gran escala.
Tecnología de conexión
Desarrollar anclajes y conectores especializados para garantizar la integridad estructural.
Datos de rendimiento a largo plazo
Fortalecer el monitoreo de ingeniería real, acumular datos de desempeño durante más de 20 años y mejorar la confianza del mercado.
Las barras roscadas de GFRP, con sus ventajas de rendimiento únicas, están evolucionando gradualmente de 'materiales alternativos' a 'materiales convencionales', proporcionando soluciones más seguras, duraderas y respetuosas con el medio ambiente para el campo de la ingeniería. Con el avance de la tecnología y la optimización de costos, sus perspectivas de aplicación serán aún más amplias.