การเสริมแรง GFRP

การวิเคราะห์เชิงลึกของการเสริมแรงพอลิเมอร์ใยแก้ว (GFRP)

1、 สาระสำคัญและลักษณะของวัสดุ

GFRP (โพลิเมอร์เสริมใยแก้ว) เป็นวัสดุคอมโพสิตที่เสริมด้วยเส้นใยแก้วและเมทริกซ์เรซินที่ผลิตผ่านกระบวนการอัดรีดหรือขดลวด คุณสมบัติหลักของมัน ได้แก่ :

น้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง

ความหนาแน่นเพียง 1/4 ของเหล็กแท่ง (1.5 ~ 1.9G/cm ⊃3;) แต่ความต้านทานแรงดึงสามารถเข้าถึง 2.5 ~ 4 เท่าของแท่งเหล็ก HRB400 (เช่นบาร์ GFRP ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. ซึ่งมีความต้านทานแรงดึง 1066MPA)

โมดูลัสยืดหยุ่นอยู่ที่ประมาณ 1/5 ของแท่งเหล็ก (40GPA) และการควบคุมการเสียรูปจะต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมผ่านการออกแบบโครงสร้าง

ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม

ทนต่อคลอไรด์ไอออนกรดและอัลคาไลและการกัดกร่อนของน้ำทะเลเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนเช่นพืชเคมีและโครงการป้องกันชายฝั่ง

ทนต่อคาร์บอนความต้านทานน้ำค้างแข็งและอายุการใช้งานที่ยืดเยื้อ

ความหลากหลายของฟังก์ชั่น

ไม่ใช่แม่เหล็กและไม่ดีเหมาะสำหรับสถานการณ์พิเศษเช่นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และห้อง MRI ทางการแพทย์

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนนั้นคล้ายคลึงกับคอนกรีตและความแข็งแรงของพันธะนั้นแข็งแกร่งขึ้น

2、 ฟิลด์แอปพลิเคชันและค่าทางวิศวกรรม

วิศวกรรมโยธา

การสนับสนุนการขุดค้น: เปลี่ยนกรงเหล็กเพื่อหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการทำลายเครื่องป้องกันอุโมงค์และลดอุบัติเหตุโคลนและน้ำอุบัติเหตุ

สะพานและอุโมงค์: ลดน้ำหนักโครงสร้างเพิ่มความทนทานและต้นทุนการบำรุงรักษาที่ลดลง

วิศวกรรมทางทะเล

ท่าเทียบเรือและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง: ทนต่อการกัดกร่อนของน้ำทะเลโดยมีอายุการใช้งานมากกว่าเหล็กแบบดั้งเดิม

อุตสาหกรรมเคมีและการป้องกันสิ่งแวดล้อม

โรงบำบัดน้ำเสียและเซลล์อิเล็กโทรไลต์: ทนต่อการพังทลายของสารเคมีเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยของโครงสร้าง

อาคารสีเขียว

การอนุรักษ์และลดการบริโภคพลังงานเป็นไปตามแนวโน้มของการพัฒนาคาร์บอนต่ำ

การฟื้นฟูอาคารประวัติศาสตร์

ให้การสนับสนุนโครงสร้างโดยไม่ทำลายรูปลักษณ์ดั้งเดิม

3、 ข้อดีและข้อ จำกัด

ข้อดีและข้อ จำกัด

ความต้านทานการกัดกร่อนอายุการใช้งานที่ยาวนานและค่าใช้จ่ายสูง (ประมาณ 2-3 เท่าของแท่งเหล็ก)

น้ำหนักเบาความแข็งแรงสูงความปลอดภัยในการก่อสร้างโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำต้องมีการออกแบบพิเศษ

เทคโนโลยีการเชื่อมต่อที่ไม่ใช่แม่เหล็ก/ไม่ได้รับการควบคุมนั้นซับซ้อน (ต้องใช้อุปกรณ์ยึดเฉพาะ)

ความเสถียรทางความร้อนที่ดีการสะสมข้อมูลประสิทธิภาพระยะยาวไม่เพียงพอ

4、 แนวโน้มตลาดและการพัฒนา

ขนาดตลาด

คาดว่าขนาดตลาดโลกจะสูงถึง 450 ล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2572 โดยมีอัตราการเติบโตต่อปีที่ 11.5%

ผู้ผลิตหลัก

Mateenbar, MRG Composites และอื่น ๆ ถือหุ้นประมาณ 56% ของส่วนแบ่งการตลาด

ปัจจัยขับเคลื่อน

การสนับสนุนนโยบาย (อาคารสีเขียววัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม)

ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมพิเศษ (ทะเล, เคมี)

กระบวนการทำให้เป็นเมืองส่งเสริมการอัพเกรดความปลอดภัยของอาคาร

แนวโน้มเทคโนโลยี

พัฒนากระบวนการผลิตที่มีต้นทุนต่ำ

เพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพ (เช่นการเพิ่มโมดูลัสยืดหยุ่น)

5、 มาตรฐานและข้อกำหนด

มาตรฐานระหว่างประเทศ

FIB กำหนดว่าความต้านทานแรงดึงของการเสริมแรง GFRP จะต้องเป็น≥ 1,000mpa และโมดูลัสยืดหยุ่นจะต้องเป็น 40-55GPA

มาตรฐานอเมริกัน

ซีรีส์ ACI 440 ต้องการปัจจัยการลดความแข็งแรงของการออกแบบ 0.5-0.6 และการทดสอบความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมี (การสูญเสียความแข็งแรง≤ 10%)

มาตรฐานจีน

JGJ/T 336-2016 กำหนดว่าความแข็งแรงแรงดึงระยะสั้นของการเสริมแรง GFRP จะต้องเป็น≥ 1,000mpa และความหนาของชั้นป้องกันคอนกรีตจะต้องเป็น≥ 20 มม. (สภาพแวดล้อมระดับ I)

6、 โอกาสในอนาคต

ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการเพิ่มประสิทธิภาพต้นทุนการเสริมแรง GFRP คาดว่าจะขยายตัวในพื้นที่ต่อไปนี้:

อาคารอัจฉริยะ: การบูรณาการเซ็นเซอร์เพื่อให้บรรลุการตรวจสอบสุขภาพเชิงโครงสร้าง

วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมที่รุนแรง: ทะเลลึกขั้วและสถานการณ์อื่น ๆ

เศรษฐกิจแบบวงกลม: การพัฒนาเมทริกซ์เรซินรีไซเคิลเพื่อเพิ่มความยั่งยืนของวัสดุ

การเสริมแรง GFRP ที่มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์จะค่อยๆพัฒนาจากวัสดุทดแทน 'เป็นวัสดุสำคัญ ' วัสดุหลัก 'ให้โซลูชั่นที่ปลอดภัยกว่าทนทานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับสาขาวิศวกรรม