Polímero reforzado con fibra para la vida diaria

Historial de desarrollo de FRP

Desde su creación en la década de 1940, el FRP se utilizó por primera vez en los campos aeroespacial, militar y otros. Tomando como ejemplo los aviones de pasajeros, la proporción de FRP en los materiales de fabricación de aviones de pasajeros ha aumentado año tras año, y tanto el Boeing 787 como el Airbus 350 han superado el 50 % (relación de peso), que es más alto que el acero, el aluminio, el titanio y otros metales. .

y sus aleaciones.

Con la reducción de los costos de preparación de materiales, FRP también ha comenzado a entrar en la vida del público en general. Los más utilizados son el material compuesto reforzado con fibra de vidrio GFRP (comúnmente conocido como plástico reforzado con fibra de vidrio) y el material compuesto reforzado con fibra de carbono CFRP. GFRP se usa principalmente en esculturas de paisajes, asientos, botes de basura, tanques de almacenamiento, etc., CFRP se puede usar en yates, automóviles, bicicletas, equipos deportivos y de ocio, etc.

FRP se utilizó por primera vez en edificios civiles en la década de 1960. Sin embargo, no fue hasta la década de 1990 que con el auge de la tecnología de refuerzo de FRP para estructuras de hormigón armado, la comunidad de ingenieros reconoció gradualmente este nuevo tipo de material y se expandió al refuerzo de estructuras de acero, madera y mampostería.

Características de FRP

1 peso ligero

La densidad del FRP es de aproximadamente 14-21kN/m3, que es aproximadamente de 1/6 a 1/4 de la del acero, y también es más liviana que el aluminio. Cuando se aplica a una estructura de gran envergadura, puede reducir en gran medida el peso de la estructura. Tomemos como ejemplo el Teatro Jobs. Todo el techo de fibra de carbono pesa solo 80 t y se puede construir izando todo. Calculado de acuerdo con el diámetro del techo de aproximadamente 47 m, equivale a un peso promedio de 46 kg por metro cuadrado, que solo equivale a una placa de acero de aproximadamente 6 mm de espesor. Un efecto de reducción de peso tan asombroso hace posible que el techo soporte el peso del vidrio estructural circundante, creando un efecto espacial asombroso.

2. Alta resistencia

Hay defectos en la estructura cristalina de los materiales naturales. Cuanto más fino es el material, menos defectos y mayor resistencia. La resistencia de la fibra de carbono y la fibra de vidrio puede alcanzar 10-20 veces la del acero. Teniendo en cuenta la diferencia de resistencia entre la fibra y la matriz, la relación resistencia/peso de los materiales de FRP generalmente puede alcanzar más de 4 veces la del acero, lo que hace que el tramo final de las estructuras de FRP de gran alcance sea más que el tradicional La estructura es de 2 a 3 veces más grande

Algunos investigadores han demostrado el uso de cables CFRP para construir el Puente de Gibraltar de 10,000-m de luz, y su fuerza se puede ver a partir de esto.

3. Fácil de formar

El proceso de producción de FRP incluye varios métodos, como pultrusión, bobinado, laminado manual y moldeado por inyección. Los productos FRP con formas regulares no solo se pueden producir a gran escala, sino que también se pueden producir láminas de casi cualquier forma para construir formas arquitectónicas no lineales.

4. Fácil de desmontar y montar.

Otras características de FRP

1. Módulo elástico: el módulo elástico de FRP es equivalente al del hormigón y la madera. En comparación con su alta resistencia, el diseño estructural suele estar controlado por la deformación. La deformación se puede controlar mediante una selección razonable de la forma estructural, la combinación con otros materiales y el pretensado.

2. Coeficiente de expansión lineal: mucho más pequeño que el acero, el aluminio y otros materiales metálicos. Por un lado, no causará un estrés térmico evidente cuando se aplique a estructuras ultralargas, lo que favorece el diseño estructural; por otro lado, tiene un mejor efecto de aislamiento térmico, ya no se necesita una capa adicional de aislamiento del edificio para ahorrar espacio en el edificio.

3. Resistencia al fuego: la resina se ablandará a altas temperaturas y hará que disminuyan las propiedades mecánicas. El método de tratamiento ignífugo de superficie con retardante de llama más FRP se puede utilizar para mejorar el rendimiento ignífugo de la resina. El efecto ignífugo del FRP bien tratado puede ser equivalente al del hormigón.

4. Económico: el precio del material FRP es más alto que el del acero. Sin embargo, considerando su peso ligero, alta resistencia, resistencia a la corrosión y bajos requisitos de mantenimiento, el costo total es competitivo.

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