Gia cố GFRP

Phân tích độ sâu của gia cố polymer gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP)

1 Tinh chất và đặc điểm của vật liệu

GFRP (cốt thép polymer gia cố bằng sợi thủy tinh) là một vật liệu composite được gia cố bằng sợi thủy tinh và ma trận nhựa, được sản xuất thông qua các quá trình đùn hoặc cuộn dây. Các tính năng cốt lõi của nó bao gồm:

Nhẹ và cường độ cao

Mật độ chỉ là 1/4 thanh thép (1,5 ~ 1,9g/cm 3;), nhưng cường độ kéo có thể đạt 2,5 ~ 4 lần so với các thanh thép HRB400 (như thanh GFRP có đường kính 25 mm, có cường độ kéo dài 1066MPa).

Mô đun đàn hồi là khoảng 1/5 của các thanh thép (40GPa) và kiểm soát biến dạng cần được tối ưu hóa thông qua thiết kế kết cấu.

Kháng ăn mòn tuyệt vời

Kháng các ion clorua, axit và kiềm, và ăn mòn nước biển, phù hợp cho môi trường ăn mòn như cây hóa học và các dự án phòng thủ ven biển.

Chống lại cacbon hóa, kháng băng giá và tuổi thọ cấu trúc mở rộng.

Đa dạng chức năng

Không từ tính và không dẫn điện, phù hợp cho các kịch bản đặc biệt như các nhà máy điện hạt nhân và phòng MRI y tế.

Hệ số giãn nở nhiệt tương tự như bê tông và cường độ liên kết mạnh hơn.

2 Trường ứng dụng và giá trị kỹ thuật

Kỹ thuật dân dụng

Hỗ trợ khai quật: Thay thế lồng thép để tránh nguy cơ phá vỡ máy phá vỡ máy và giảm các vụ tai nạn trong bùn và nước.

Cầu và đường hầm: Giảm trọng lượng cấu trúc, tăng cường độ bền và chi phí bảo trì thấp hơn.

Kỹ thuật hàng hải

Bến cảng và các nền tảng ngoài khơi: chống ăn mòn nước biển, với tuổi thọ vượt xa thép truyền thống.

Công nghiệp hóa chất và bảo vệ môi trường

Các nhà máy xử lý nước thải và tế bào điện phân: kháng xói mòn hóa học, đảm bảo an toàn cấu trúc.

Xây dựng xanh

Bảo tồn năng lượng và giảm tiêu thụ phù hợp với xu hướng phát triển carbon thấp.

Phục hồi các tòa nhà lịch sử

Cung cấp hỗ trợ cấu trúc mà không làm hỏng ngoại hình ban đầu.

3 Ưu điểm và giới hạn

Ưu điểm và hạn chế

Kháng ăn mòn, tuổi thọ dài và chi phí cao (khoảng 2-3 lần so với thanh thép)

Nhẹ, cường độ cao, an toàn xây dựng, mô đun đàn hồi thấp, yêu cầu thiết kế đặc biệt

Công nghệ kết nối không từ tính/không dẫn rất phức tạp (yêu cầu các thiết bị neo chuyên dụng)

Độ ổn định nhiệt tốt, tích lũy không đủ dữ liệu hiệu suất dài hạn

4 xu hướng phát triển thị trường và phát triển

Quy mô thị trường

Dự kiến ​​quy mô thị trường toàn cầu sẽ đạt 450 triệu đô la Mỹ vào năm 2029, với tốc độ tăng trưởng gộp hàng năm là 11,5%.

Nhà sản xuất chính

Mateenbar, vật liệu tổng hợp MRG và những người khác nắm giữ khoảng 56% thị phần.

Yếu tố lái xe

Hỗ trợ chính sách (tòa nhà xanh, vật liệu thân thiện với môi trường).

Yêu cầu môi trường đặc biệt (biển, hóa chất).

Quá trình đô thị hóa thúc đẩy việc nâng cấp an toàn xây dựng.

Xu hướng công nghệ

Phát triển quy trình sản xuất chi phí thấp.

Tối ưu hóa hiệu suất (chẳng hạn như tăng mô đun đàn hồi).

5 、 Tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật

Tiêu chuẩn quốc tế

FIB quy định rằng cường độ kéo của cốt thép GFRP phải là ≥ 1000MPa, và mô đun đàn hồi phải là 40-55GPA.

Tiêu chuẩn Mỹ

Sê-ri ACI 440 yêu cầu hệ số giảm cường độ thiết kế là 0,5-0,6 và thử nghiệm kháng ăn mòn hóa học (mất cường độ ≤ 10%).

Tiêu chuẩn Trung Quốc

JGJ/T 336-2016 quy định rằng cường độ kéo cuối cùng ngắn hạn của cốt thép GFRP phải là ≥ 1000MPa, và độ dày của lớp bảo vệ bê tông phải là ≥ 20 mm (môi trường lớp I).

6 Triển vọng trong tương lai

Với những tiến bộ công nghệ và tối ưu hóa chi phí, gia cố GFRP dự kiến ​​sẽ mở rộng hơn nữa trong các lĩnh vực sau:

Xây dựng thông minh: Tích hợp các cảm biến để đạt được giám sát sức khỏe cấu trúc.

Kỹ thuật môi trường cực đoan: Biển sâu, Polar và các kịch bản khác.

Kinh tế tròn: Phát triển ma trận nhựa có thể tái chế để tăng cường tính bền vững vật liệu.

Củng cố GFRP, với các lợi thế hiệu suất độc đáo của nó, đang dần phát triển từ vật liệu thay thế '' thành một vật liệu chính thống ', cung cấp các giải pháp an toàn hơn, bền hơn và thân thiện với môi trường cho lĩnh vực kỹ thuật.