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Análise completa de barras de plástico reforçado com fibra de vidro (GFRP)
1 、 Essence e características centrais dos materiais
O plástico reforçado com fibra de vidro (GFRP) é um material composto feito de fibra de vidro como reforço e resina (como resina epóxi e resina de vinil) como uma matriz, que é produzida através de processos de extrusão ou enrolamento. Suas vantagens principais incluem:
Leve e alta resistência
A densidade é de apenas 1/4 de barras de aço (1,5 ~ 1,9g/cm ⊃3;), mas a resistência à tração pode atingir 2 ~ 4 vezes a das barras de aço HRB400 (alguns produtos têm uma resistência à tração superior a 1000MPa).
O módulo elástico é de cerca de 40gpa, o que é menor que o de barras de aço, mas o controle de deformação pode ser otimizado através do projeto estrutural.
Excelente resistência à corrosão
Resistente a íons cloreto, ácido e álcalis e corrosão da água do mar, adequados para ambientes corrosivos, como plantas químicas e projetos de defesa costeira, com uma vida útil excedendo em muito o aço tradicional.
Resistente à carbonização e congelamento, reduzindo os custos de manutenção.
Diversidade funcional
Não magnético/não condutor: Adequado para cenários especiais, como usinas nucleares e salas de ressonância magnética médica.
Boa estabilidade térmica: o coeficiente de expansão térmica é próximo ao do concreto e a força de ligação é mais forte.
Desempenho de transmissão de ondas fortes: não é necessário tratamento de desmagnetização, adequado para instalações como estações de radar.
Conveniência da construção
Forma e comprimento personalizáveis, fácil ligação no local, reduzindo a intensidade do trabalho.
Leve, fácil de manusear e instalar.
2 、 Campos de aplicação e casos típicos
Engenharia Civil
Suporte a escavação: substitua a gaiola de aço para evitar o risco de quebrar a máquina de tunelamento de escudo e reduzir os acidentes de lama e água.
Pontes e túneis: reduza o peso estrutural, aumente a durabilidade e reduza os custos de manutenção.
Reforço da estrada: usado para pavimento e pavimentação do deck da ponte para melhorar a capacidade do rolamento.
Engenharia Marinha
Plataforma Dock/Offshore: resistente à corrosão da água do mar, prolongando a vida útil do serviço.
Breakwater: resiste à erosão da água do mar e reduz a frequência de manutenção.
Indústria química e proteção ambiental
Planta de tratamento de águas residuais: resistente à erosão química, garantindo a segurança estrutural.
Célula eletrolítica: resistente à corrosão ácida e alcalina, melhorando a vida útil do equipamento.
Edifício verde
Edifícios de economia de energia: reduza o consumo de material e esteja em conformidade com a tendência de baixo carbono.
Restauração de edifícios históricos: fornecendo suporte estrutural sem danificar a aparência original.
Ambiente especial
Engenharia Militar: resistente ao impacto, resistente à corrosão, adequada para instalações ocultas.
Instalações médicas: materiais não magnéticos para evitar interferências com equipamentos de precisão.
3 、 Status do mercado e tendências de desenvolvimento
tamanho de mercado
Espera -se que o tamanho do mercado global atinja 450 milhões de dólares americanos até 2029, com uma taxa de crescimento anual composta de 11,5%.
A região da Ásia -Pacífico (especialmente a China e a Índia) tem o crescimento mais rápido na demanda de infraestrutura.
Principais produtores
Mateenbar, MRG Composites e outras empresas ocupam aproximadamente 56% da participação de mercado, enquanto empresas domésticas como a tecnologia Sinoma estão gradualmente aumentando.
Fatores determinantes
Suporte de políticas: Construção verde e políticas de materiais ecológicas impulsionam a demanda.
Otimização de custos: melhorando os processos de produção para reduzir os custos de material.
Melhoria de desempenho: A aplicação de fibras de alta resistência e alta módulo expande os campos de aplicação.
Tendências de tecnologia
Produção de baixo custo: desenvolvendo tecnologia de extrusão contínua para melhorar a eficiência da produção.
Otimização de desempenho: melhore o módulo de elasticidade (alvo acima de 50gPa) e desenvolva resinas resistentes a alta temperatura.
Materiais inteligentes: sensores integrados para alcançar o monitoramento estrutural da saúde.
4 、 Padrões e especificações
padrão internacional
O FIB estipula que a resistência à tração do reforço de GFRP deve ser ≥ 1000MPa, e o módulo de elasticidade deve ser de 40-55GPa.
O teste de resistência à corrosão química requer uma perda de força de ≤ 10%.
American Standard
A série ACI 440 requer um fator de redução de força de projeto de 0,5-0,6 e um teste de resistência à corrosão química (perda de força ≤ 10%).
Padrões chineses
JGJ/T 336-2016 estipula que a resistência à tração final a curto prazo do reforço de GFRP deve ser ≥ 1000mPa, e a espessura da camada protetora de concreto deve ser ≥ 20 mm (ambiente de classe I).
JG/T 406-2013 Especifica que a resistência à tração é ≥ 550MPa e a resistência ao cisalhamento é ≥ 110MPa.
5 、 Perspectivas futuras
Edifício inteligente
Sensores integrados de fibra óptica para monitoramento em tempo real do estresse e tensão estruturais, aumentando a segurança.
Extreme Engenharia Ambiental
Aplicado em cenários profundos, polares e outros, utilizando propriedades resistentes à corrosão e leves.
economia circular
Desenvolva a matriz de resina reciclável para melhorar a sustentabilidade material.
competitividade de custos
Ao ampliar a produção e a inovação tecnológica, os custos podem ser reduzidos a 1,5 vezes o das barras de aço, acelerando o processo de substituição.
6 、 Desafios e contramedidas
Emissão de custo
O custo atual é cerca de 2-3 vezes o das barras de aço e precisa ser reduzido através de subsídios políticos e produção em larga escala.
Tecnologia de conexão
Desenvolva âncoras e conectores especializados para garantir a integridade estrutural.
Dados de desempenho de longo prazo
Fortalecer o monitoramento real da engenharia, acumular dados de desempenho por mais de 20 anos e aprimorar a confiança do mercado.
O reforço de fibra de vidro, com suas vantagens exclusivas de desempenho, está gradualmente evoluindo de um material 'substituto' para um 'material mainstream ', fornecendo soluções mais seguras, duráveis e ambientalmente amigáveis para o campo de engenharia. Com o avanço da tecnologia e da otimização de custos, suas perspectivas de aplicativos se tornarão ainda mais amplas.