| כמות: | |
|---|---|
ניתוח עומק של חיזוק פולימר מחוזק סיבי זכוכית (GFRP)
1 、 מהות ומאפיינים של חומרים
GFRP (סיבי זכוכית מחוזק פולימר מוטות) הוא חומר מורכב מחוזק בסיבי זכוכית ומטריצת שרף, המיוצר באמצעות תהליכי שחול או פיתול. תכונות הליבה שלה כוללות:
קל משקל וחוזק גבוה
הצפיפות היא רק 1/4 מוטות פלדה (1.5 ~ 1.9 גרם/ס'מ ⊃3;), אך חוזק המתיחה יכול להגיע 2.5 ~ 4 פעמים מזה של מוטות פלדה HRB400 (כמו סורגי GFRP בקוטר 25 מ'מ, בעלי חוזק מתיחה של 1066MPA).
המודולוס האלסטי הוא בערך 1/5 מזה של מוטות פלדה (40GPA), וצריך לבצע אופטימיזציה של בקרת עיוות באמצעות תכנון מבני.
עמידות בפני קורוזיה מעולה
עמיד בפני יוני כלוריד, חומצה ואלקלי וקורוזיה של מי ים, המתאימים לסביבות מאכלות כמו צמחים כימיים ופרויקטים להגנה על החוף.
עמיד בפני פחמימות, עמידות לכפור ותוחלת חיים מבנית מורחבת.
גיוון פונקציונלי
לא מגנטי ולא מוליך, המתאים לתרחישים מיוחדים כמו תחנות כוח גרעיניות וחדרי MRI רפואיים.
מקדם ההתרחבות התרמית דומה לזה של בטון, וכוח ההדבקה חזק יותר.
2 、 שדות יישומים וערך הנדסי
הנדסה אזרחית
תמיכה בחפירה: החלף כלוב פלדה כדי למנוע את הסיכון לשבירת מכונות מנהור מגן והפחתת תאונות בוץ ומים.
גשרים ומנהרות: הפחיתו את המשקל המבני, משפרים את העמידות ואת עלויות התחזוקה הנמוכות.
הנדסה ימית
רציפים ופלטפורמות מחוץ לחוף: עמיד בפני קורוזיה של מי ים, כאשר אורך חיים חורג בהרבה מפלדה מסורתית.
תעשייה כימית והגנה על הסביבה
מפעלי טיפול בשפכים ותאים אלקטרוליטיים: עמידים לשחיקה כימית, ומבטיחים בטיחות מבנית.
בניין ירוק
שימור אנרגיה והפחתת צריכה תואמים את המגמה של התפתחות נמוכה בפחמן.
שיקום מבנים היסטוריים
ספק תמיכה מבנית מבלי לפגוע במראה המקורי.
3 、 יתרונות ומגבלות
יתרונות ומגבלות
עמידות בפני קורוזיה, תוחלת חיים ארוכה ועלות גבוהה (פי 2-3 מזה של מוטות פלדה)
קל משקל, חוזק גבוה, בטיחות בנייה, מודולוס אלסטי נמוך, הדורש תכנון מיוחד
טכנולוגיית חיבור לא מגנטית/לא מוליכה היא מורכבת (דורשת מכשירי עיגון מיוחדים)
יציבות תרמית טובה, לא מספיק הצטברות של נתוני ביצועים לטווח הארוך
4 、 מגמות שוק ופיתוח
גודל שוק
זה צפוי כי גודל השוק העולמי יגיע ל -450 מיליון דולר ארה'ב עד שנת 2029, עם קצב צמיחה שנתי מורכב של 11.5%.
מפיקים עיקריים
Mateenbar, MRG מרוכבים ואחרים מחזיקים בכ- 56% מנתח השוק.
גורמי נהיגה
תמיכה במדיניות (מבנים ירוקים, חומרים ידידותיים לסביבה).
דרישות סביבתיות מיוחדות (ימי, כימיקלים).
תהליך העיור מקדם את שדרוג בטיחות הבניין.
מגמות טכנולוגיות
פיתוח תהליכי ייצור בעלות נמוכה.
אופטימיזציה של הביצועים (כגון הגדלת המודולוס האלסטי).
5 、 סטנדרטים ומפרטים
תקן בינלאומי
FIB קובע כי חוזק המתיחה של חיזוק GFRP יהיה ≥ 1000MPA, והמודולוס האלסטי יהיה 40-55GPA.
סטנדרט אמריקאי
סדרת ACI 440 דורשת גורם הפחתת חוזק תכנון של 0.5-0.6 ובדיקת עמידות בפני קורוזיה כימית (אובדן חוזק ≤ 10%).
סטנדרטים סיניים
JGJ/T 336-2016 קובע כי חוזק המתיחה האולטימטיבי לטווח הקצר של חיזוק GFRP יהיה ≥ 1000MPA, ועובי שכבת ההגנה על בטון יהיה ≥ 20 מ'מ (סביבת Class I).
6 、 סיכויים עתידיים
עם התקדמות טכנולוגית ואופטימיזציה של עלויות, חיזוק GFRP צפוי להתרחב עוד יותר בתחומים הבאים:
בניין אינטליגנטי: שילוב חיישנים להשגת ניטור בריאות מבני.
הנדסה סביבתית קיצונית: ים עמוק, קוטב ותרחישים אחרים.
כלכלה מעגלית: פיתוח מטריצות שרף למחזור כדי לשפר את הקיימות החומרית.
חיזוק GFRP, עם יתרונות הביצועים הייחודיים שלו, מתפתח בהדרגה מחומר 'תחליף ' לחומר מיינסטרימי ', ומספק פתרונות בטוחים יותר, עמידים יותר וידידותיים לסביבה לתחום ההנדסי.