Con el desarrollo de la economía social en China, la escala y la cantidad de proyectos de ingeniería civil están aumentando. Como un nuevo tipo de material,FRP (fibra de polímero reforzado) compuestosHan sido ampliamente utilizados en la construcción civil y la ingeniería de infraestructura debido a su baja densidad, alta resistencia, alta resistencia a la temperatura y resistencia a la corrosión. En este trabajo se analiza la aplicación del CFRP en infraestructura y edificaciones civiles.

Materiales compuestos de CFRP en edificios civiles e infraestructura

La aplicación de materiales CFRP en infraestructura y edificios civiles tiene principalmente las siguientes características:

En primer lugar, se diseñan materiales CFRP. Cuando los compuestos de fibra o CFRP se utilizan como materiales estructurales, debido a que es una combinación de materiales reforzados y materiales de matriz, no solo puede mantener algunas características del material original, sino que también desempeña un nuevo papel después de la combinación. Puede diseñarse de acuerdo con las necesidades de la estructura, a fin de cumplir con algunos requisitos de rendimiento que un solo material no puede cumplir.

Dos, CFRP se caracteriza por alta resistencia y peso ligero. Su resistencia a la tracción es relativamente alta, en comparación con la barra de acero ordinaria, a lo largo de la dirección de la fibra de la resistencia a la tracción es mucho mayor, por supuesto, su uniformidad es ligeramente peor que la del acero, y la anisotropía, por lo que la resistencia al corte y la resistencia de la fuerza multiaxial también es menor. Su calidad es muy ligera, la densidad es solo 1/5 de la densidad del acero, en la construcción y la instalación es más conveniente;

Los tres son resistencia a la fatiga y resistencia a la corrosión. Por lo general, la resistencia a la fatiga de la barra de acero y otros metales es aproximadamente el 50% de la resistencia a la tracción, pero la resistencia a la fatiga de los compuestos reforzados con fibra es generalmente más del 70% de la resistencia a la tracción, que tiene una buena función antifatiga. Los materiales de construcción generales, como las barras de acero, no son resistentes a la corrosión, especialmente en proyectos en alta mar, y el aire circundante, los productos químicos y el agua de mar son fáciles de reaccionar, por lo que la construcción de infraestructura y la ingeniería civil no pueden desempeñar su papel de manera efectiva, lo que resulta en mayores pérdidas. CFRP y otros compuestos de fibra tienen mejor resistencia a la corrosión. El equipo y los componentes hechos de CFRP tienen una mejor resistencia a la corrosión a las sustancias químicas tales como álcali, ácido y sal.

Cuatro, el rendimiento sísmico y el rendimiento de seguridad es mejor. En comparación con los materiales de construcción originales, los materiales de CFRP tienen frecuencias naturales más altas, sin resonancia y básicamente sin fractura rápida debido a la resonancia bajo la frecuencia y velocidad de carga. Y en los compuestos de fibra, hay más fibras independientes, si la sobrecarga de material compuesto no se producirá inmediatamente fractura de fibra. Incluso si hay una pequeña cantidad de rotura de fibra, la carga se redistribuirá a otras fibras no dañadas, evitando así que la infraestructura y los componentes de ingeniería civil pierdan la capacidad de carga del momento de fractura;

Cinco, tiene una fuerte plasticidad apreciación estética. El material de CFRP es relativamente suave, la forma del producto es básicamente ilimitada, puede ser una coloración arbitraria, la forma estructural y la estética del material están unificadas.

Aplicación de materiales compuestos CFRP en infraestructura e ingeniería civil

1. CFRP puede mejorar la aplicación de hormigón.

En la infraestructura y la construcción civil, el hormigón es un material de aplicación indispensable, y el uso de una cantidad muy grande. Por lo general, las barras de acero se utilizan para aumentar la resistencia, pero las barras de acero en sí mismas son generalmente vulnerables a la corrosión ácido-alcalina, pero también causan ciertos daños al concreto, lo que requiere la búsqueda de nuevos productos de concreto. En este caso, el hormigón fibroso surge en el momento histórico, que es la innovación del hormigón. La fibra de vidrio, la fibra de acero y el vinilón se usaron por primera vez para reforzar el concreto, pero el CFRP ahora se usa generalmente para reforzar el concreto. El módulo, la resistencia, la longitud de la fractura y la estructura espacial de los materiales de fibra determinan las propiedades del hormigón. La aplicación de material CFRP puede mejorar la resistencia a la tracción, la resistencia al agrietamiento y la resistencia a la flexión del concreto, y puede usarse como materiales decorativos, paneles de pared, paneles de pared y edificios principales. La estructura de hormigón original tiene problemas de deterioro y corrosión, especialmente la corrosión del acero es la más común, y habrá incidentes de seguridad, y luego el uso de fibra de acero. La fibra de acero tiene un alto costo y fácil corrosión. Su aplicación es relativamente limitada. Más tarde, la resistencia a la tracción de la fibra de vidrio es mucho mejor que la barra de acero, y el peso es solo 1/4 del peso de la barra de acero, por el agua de mar y la erosión del cemento es mucho menor que la barra de acero, pero la fibra de vidrio tiene las características de fácil rotura y resistencia a los álcalis, y la aplicación de la contaminación. El concreto CFRP es ampliamente utilizado debido a su alta resistencia, baja densidad y alta dureza, alto módulo de elasticidad y resistencia a la tracción, alta conductividad, resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste y buena unión con el concreto. Por supuesto, algunos de los edificios no se pueden aplicar debido a su conductividad magnética. Por ejemplo, los estudiosos japoneses utilizan el fieltro de fibra como un componente de la función de onda electromagnética absorbente para llevar a cabo un muro cortina ligero y a prueba de golpes. Este tipo de material CFRP no solo puede proteger las ondas electromagnéticas, sino que también se puede usar en sistemas inteligentes de tráfico. Muchas ventajas del material de CFRP lo hacen popular en la construcción civil y la construcción de infraestructura.

2. aplicación de CFRP en materiales de refuerzo estructural

Los materiales de CFRP se utilizan principalmente en materiales de refuerzo para infraestructura y estructuras de ingeniería civil. El material de refuerzo original es principalmente placa de acero, con peso propio, fácil envejecimiento, mala resistencia a la corrosión e inconvenientes de construcción y otras deficiencias. En la actualidad, los materiales de refuerzo utilizados son generalmente materiales CFRP, generalmente más adecuados para cambios estructurales de hormigón armado, falta de resistencia, grietas y aumento de carga en el refuerzo del proyecto de reparación. En comparación con la tecnología de placa de acero adherida existente, esta tecnología de refuerzo CFRP tiene las ventajas de alta eficiencia, alta resistencia, buen rendimiento de mantenimiento, construcción conveniente, alta calidad, amplia aplicación e inteligencia. La manifestación concreta es que el CFRP en sí mismo tiene las características de peso ligero y alta resistencia, y puede mejorar efectivamente el rendimiento de cizallamiento, flexión y sísmica de los miembros reforzados bajo la condición de poca influencia en la estructura original. Las fibras de carbono son livianas y flexibles, capaces de envolver superficies de concreto manualmente, sin el uso de máquinas a gran escala, sin necesidad de cincuenta operaciones y soldadura, y con poco ruido y polvo. Su mejor protección y rendimiento de mantenimiento se debe a que la fibra de carbono tiene una buena durabilidad y resistencia a la corrosión, puede resistir varios álcalis y ácido clorhídrico causados por la corrosión estructural, y el uso de esta tecnología de refuerzo, sin mantenimiento regular, por sí solo a la protección interna del hormigón. La lámina es suave y se puede reparar en todo tipo de estructuras y tipos de edificios para lograr la reparación sin cambiar la forma de la estructura y la apariencia de la estructura. Y puede también alcanzar inteligente, hoja del CFRP hecha de los materiales del refuerzo, según el funcionamiento eléctrico de la posición de la reparación del refuerzo, a la inspección de la seguridad y a la diagnosis de esta parte de la situación, tal como Suiza en el uso de este material compuesto, refuerzo del daño del puente de 39 m-palmo Ibach, De modo que satisfaga la necesidad de requisitos de capacidad de carga.

Hay algunos problemas en la aplicación de CFRP.

CFRP ha sido ampliamente utilizado en la infraestructura y la ingeniería civil. Sin embargo, todavía hay algunos problemas, como el CFRP ha logrado grandes logros en el fortalecimiento del concreto. Sin embargo, las propiedades mecánicas de la estructura reforzada no son perfectas, el cálculo numérico y el análisis teórico son limitados, y la investigación sobre el fortalecimiento del modo de falla del concreto no es muy profunda. Se presta atención a la investigación y aplicación sobre el fortalecimiento de la rigidez, la flexión y la ductilidad de la estructura. Todavía hay algunas deficiencias en el número de materiales de refuerzo, registro y tecnología de construcción causadas por factores integrales. En China, la resistencia de la fibra de carbono PAN es generalmente entre 2000 y 3000 Mpa, y su módulo de elasticidad es de aproximadamente 2100000 Mpa. Esta propiedad puede cumplir con los requisitos de refuerzo. La calidad del prepreimpregnado producido y procesado todavía tiene una deficiencia relativamente grande, por lo que la localización de los materiales es un tema clave. Y la tecnología de refuerzo sigue siendo la falta de normas domésticas más perfectas y el sistema de normas, la necesidad de formular sus propias normas y directrices de construcción relacionados, por lo que el proyecto de construcción para llevar a cabo estándares más estandarizados y fiables.

Resumen

Con el aumento de la escala y la cantidad de obras de construcción, la aplicación de materiales CFRP es cada vez más extensa. Aunque hay más productos de fibra de carbono en el extranjero, el desarrollo y la aplicación a gran escala de China no pueden depender completamente de las importaciones. Para reducir costos y desarrollar la industria nacional, necesitamos fortalecer la localización de materiales de CFRP y fortalecer constantemente la investigación de materiales de CFRP y aplicaciones de ingeniería de construcción, para que los materiales de CFRP puedan realmente jugar sus propias ventajas, reducir los costos de construcción, mejorar sus beneficios económicos y sociales.