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Analisi completa delle barre di plastica rinforzata in fibra di vetro (GFRP)
1 、 Essenza e caratteristiche fondamentali dei materiali
La plastica rinforzata in fibra di vetro (GFRP) è un materiale composito realizzato in fibra di vetro come rinforzo e resina (come resina epossidica e resina in vinile) come matrice, che viene prodotta attraverso i processi di estrusione o di avvolgimento. I suoi vantaggi fondamentali includono:
Leggero e ad alta resistenza
La densità è solo 1/4 di barre di acciaio (1,5 ~ 1,9 g/cm ⊃3;), ma la resistenza alla trazione può raggiungere 2 ~ 4 volte quella delle barre di acciaio HRB400 (alcuni prodotti hanno una resistenza alla trazione superiore a 1000 MPA).
Il modulo elastico è di circa 40 GPA, che è inferiore a quello delle barre di acciaio, ma il controllo della deformazione può essere ottimizzato attraverso la progettazione strutturale.
Eccellente resistenza alla corrosione
Resistente agli ioni cloruro, acido e alcali e corrosione dell'acqua di mare, adatti per ambienti corrosivi come piante chimiche e progetti di difesa costiera, con una durata della vita che supera di gran lunga l'acciaio tradizionale.
Resistente alla carbonizzazione e al congelamento-scongelamento, riducendo i costi di manutenzione.
Diversità funzionale
Non magnetico/non conduttivo: adatto a scenari speciali come centrali nucleari e stanze della risonanza magnetica medica.
Buona stabilità termica: il coefficiente di espansione termica è vicino a quello del calcestruzzo e la forza di legame è più forte.
Forte prestazioni di trasmissione delle onde: nessun trattamento di demagnetizzazione richiesto, adatto a strutture come le stazioni radar.
Comodità della costruzione
Forma e lunghezza personalizzabili, facile legame in loco, riduzione dell'intensità del lavoro.
Leggero, facile da gestire e installare.
2 、 campi di applicazione e casi tipici
Ingegneria Civile
Supporto di scavo: sostituire la gabbia in acciaio per evitare il rischio di rottura della macchina per tunnel di scudo e ridurre gli incidenti di fango e innovazioni.
Ponti e tunnel: ridurre il peso strutturale, migliorare la durata e ridurre i costi di manutenzione.
Rinforzo stradale: utilizzato per la pavimentazione e la pavimentazione del ponte per migliorare la capacità del cuscinetto.
Ingegneria marina
Piattaforma Dock/Offshore: resistente alla corrosione dell'acqua di mare, estendendo la vita di servizio.
Breakwater: resiste all'erosione dell'acqua di mare e riduce la frequenza di manutenzione.
Industria chimica e protezione ambientale
PIANE DI TRATTAMENTO DI APPEDE DELLA WEATTE: resistente all'erosione chimica, garantendo la sicurezza strutturale.
Cell elettrolitica: resistente alla corrosione acida e alcali, migliorando la durata della vita delle apparecchiature.
Edificio verde
Edifici per il risparmio energetico: ridurre il consumo di materiale e conforme alla tendenza a basse emissioni di carbonio.
Restauro di edifici storici: fornire supporto strutturale senza danneggiare l'aspetto originale.
Ambiente speciale
Ingegneria militare: resistente all'impatto, resistente alla corrosione, adatto a strutture nascoste.
Strutture mediche: materiali non magnetici per evitare interferenze con attrezzature di precisione.
3 、 Stato del mercato e tendenze di sviluppo
Dimensione del mercato
Si prevede che le dimensioni del mercato globale raggiungano i 450 milioni di dollari USA entro il 2029, con un tasso di crescita annuale composto dell'11,5%.
La regione dell'Asia del Pacifico (in particolare la Cina e l'India) ha la crescita più rapida della domanda di infrastrutture.
Produttori principali
Mateenbar, MRG Composites e altre società occupano circa il 56% della quota di mercato, mentre le imprese domestiche come la tecnologia Sinoma sono gradualmente in aumento.
Fattori di guida
Supporto politico: l'edilizia verde e le politiche materiali ecologiche guidano la domanda.
Ottimizzazione dei costi: miglioramento dei processi di produzione per ridurre i costi dei materiali.
Miglioramento delle prestazioni: l'applicazione di fibre di modulo ad alta resistenza e elevata espande i campi dell'applicazione.
Tendenze tecnologiche
Produzione a basso costo: sviluppare una tecnologia di estrusione continua per migliorare l'efficienza della produzione.
Ottimizzazione delle prestazioni: migliorare il modulo elastico (target superiore a 50 GPA) e sviluppare resine resistenti ad alta temperatura.
Materiali intelligenti: sensori integrati per raggiungere il monitoraggio della salute strutturale.
4 、 standard e specifiche
Standard internazionale
FIB stabilisce che la resistenza alla trazione del rinforzo GFRP deve essere ≥ 1000MPa e il modulo elastico deve essere 40-55GPA.
Il test di resistenza alla corrosione chimica richiede una perdita di resistenza di ≤ 10%.
Standard americano
La serie ACI 440 richiede un fattore di riduzione della resistenza di progettazione di 0,5-0,6 e un test di resistenza alla corrosione chimica (perdita di resistenza ≤ 10%).
Standard cinesi
JGJ/T 336-2016 stabilisce che la resistenza alla trazione massima a breve termine del rinforzo GFRP deve essere ≥ 1000MPa e che lo spessore dello strato di protezione in calcestruzzo deve essere ≥ 20 mm (ambiente di classe I).
JG/T 406-2013 Specifica che la resistenza alla trazione è ≥ 550 MPa e che la resistenza al taglio è ≥ 110 MPA.
5 、 prospettive future
Edificio intelligente
Sensori in fibra ottica integrati per il monitoraggio in tempo reale della sollecitazione strutturale e della tensione, migliorando la sicurezza.
Ingegneria ambientale estrema
Applicato in scenari profondi, polari e altri, utilizzando proprietà resistenti alla corrosione e leggera.
Economia circolare
Sviluppare una matrice di resina riciclabile per migliorare la sostenibilità dei materiali.
Costo competitività
Rapicando l'innovazione di produzione e tecnologica, i costi possono essere ridotti entro 1,5 volte quello delle barre d'acciaio, accelerando il processo di sostituzione.
6 、 sfide e contromisure
Problema di costo
Il costo attuale è di circa 2-3 volte quello delle barre d'acciaio e deve essere ridotto attraverso sussidi alla politica e produzione su larga scala.
Tecnologia di connessione
Sviluppare ancore e connettori specializzati per garantire l'integrità strutturale.
Dati delle prestazioni a lungo termine
Rafforzare il monitoraggio ingegneristico effettivo, accumulare dati sulle prestazioni per più di 20 anni e migliorare la fiducia del mercato.
Il rinforzo in fibra di vetro, con i suoi vantaggi di prestazioni unici, si sta gradualmente evolvendo da un 'materiale sostitutivo ' a un 'materiale mainstream ', fornendo soluzioni più sicure, più durevoli e rispettose dell'ambiente per il campo ingegneristico. Con l'avanzamento della tecnologia e l'ottimizzazione dei costi, le sue prospettive di applicazione diventeranno ancora più ampie.