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Analisi della profondità del rinforzo polimerico rinforzato in fibra di vetro (GFRP)
1 、 Essenza e caratteristiche dei materiali
GFRP (armatore polimerico rinforzato in fibra di vetro) è un materiale composito rinforzato con fibra di vetro e matrice di resina, prodotta attraverso i processi di estrusione o avvolgimento. Le sue caratteristiche 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 2,5 ~ 4 volte quella delle barre di acciaio HRB400 (come barre GFRP con un diametro di 25 mm, che ha una resistenza alla trazione di 1066mpa).
Il modulo elastico è di circa 1/5 di quello delle barre di acciaio (40 GPA) e il controllo della deformazione deve 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.
Resistente alla carbonizzazione, alla resistenza al gelo e alla durata strutturale estesa.
diversità funzionale
Non magnetico e non conduttivo, adatto a scenari speciali come centrali nucleari e stanze della risonanza magnetica medica.
Il coefficiente di espansione termica è simile a quello del calcestruzzo e la forza di legame è più forte.
2 、 Campi applicativi e valore ingegneristico
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.
Ingegneria marina
Docks e piattaforme offshore: resistenti alla corrosione dell'acqua di mare, con una durata della vita che supera di gran lunga l'acciaio tradizionale.
Industria chimica e protezione ambientale
Piante di trattamento delle acque reflue e cellule elettrolitiche: resistente all'erosione chimica, garantendo la sicurezza strutturale.
Edificio verde
La conservazione dell'energia e la riduzione del consumo sono in linea con la tendenza dello sviluppo a basso contenuto di carbonio.
Restauro di edifici storici
Fornire supporto strutturale senza danneggiare l'aspetto originale.
3 、 Vantaggi e limitazioni
Vantaggi e limitazioni
Resistenza alla corrosione, lunga durata e costi elevati (circa 2-3 volte quello delle barre di acciaio)
Leggero, alta resistenza, sicurezza delle costruzioni, modulo elastico basso, che richiede un design speciale
La tecnologia di connessione non magnetica/non conduttiva è complessa (che richiede dispositivi di ancoraggio specializzati)
Buona stabilità termica, accumulo insufficiente di dati sulle prestazioni a lungo termine
4 、 tendenze di mercato e 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%.
Produttori principali
Mateenbar, MRG Composites e altri detengono circa il 56% della quota di mercato.
Fattori di guida
Supporto politico (edifici verdi, materiali ecologici).
Requisiti ambientali speciali (marini, chimici).
Il processo di urbanizzazione promuove l'aggiornamento della sicurezza dell'edificio.
Tendenze tecnologiche
Sviluppare processi di produzione a basso costo.
Ottimizzare le prestazioni (come l'aumento del modulo elastico).
5 、 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.
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).
6 、 prospettive future
Con i progressi tecnologici e l'ottimizzazione dei costi, si prevede che il rinforzo GFRP si espanderà ulteriormente nelle seguenti aree:
Edificio intelligente: integrazione di sensori per raggiungere il monitoraggio della salute strutturale.
Ingegneria ambientale estrema: scenari profondi, polari e altri.
Economia circolare: sviluppo di matrici di resina riciclabili per migliorare la sostenibilità materiale.
Il rinforzo GFRP, 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.