تطوير وتطبيق المواد المركبة المقواة بالألياف في الهياكل المبنية حديثًا
المواد المركبة المقواة بالألياف (المشار إليها فيما يلي باسم&مثل ؛ FRP&مثل ؛) هي مركب من الألياف المستمرة وراتنج المصفوفة. تشتمل مواد FRP المستخدمة حاليًا في الهندسة المدنية بشكل أساسي على المواد المركبة المقواة بألياف الكربون (CFRP) ، والمواد المركبة المقواة بالألياف الزجاجية (GFRP) ، والمواد المركبة المقواة بألياف الأراميد (AFRP) ، والمواد المركبة المقواة بألياف البازلت (BFRP).
في الوقت الحاضر ، أصبحت ورقة FRP الممثلة بقطعة قماش من ألياف الكربون مادة تقوية هيكلية مهمة وقد تم استخدامها على نطاق واسع في إعادة بناء وتقوية العديد من المباني المدنية والصناعية. Pulwell هو مصنع واسع النطاق متخصص في تصنيع المواد المركبة FRP في الصين. التكنولوجيا ناضجة للغاية وتجربة البناء غنية جدًا.
في السنوات الأخيرة ، أصبح البحث عن مواد FRP وتطبيقها في الهياكل الجديدة أيضًا نقطة ساخنة للبحث في مجال الهندسة المدنية. نظرًا لأن FRP يختلف عن الخصائص الفيزيائية والميكانيكية لمواد البناء التقليدية ، فإنه يتمتع بمزايا تقنية كبيرة ومساحة تطوير للهياكل الجديدة ، والتي تنعكس بشكل أساسي في:
1) خفيفة الوزن وقوة عالية. القوة المحددة لـ FRP (نسبة القوة إلى الكثافة) هي 20-50 مرة من الفولاذ. يمكن أن يؤدي استخدام مادة FRP إلى تقليل جودة الهيكل بشكل كبير وزيادة الامتداد النهائي للجسور والمباني ذات الامتدادات الكبيرة. .
2) مقاومة جيدة للتآكل ، يمكن استخدامها للإنشاءات والهياكل التي تتطلب بيئات خاصة مثل هندسة الموانئ والهندسة تحت الأرض والجسور والمباني الكيميائية.
3) القولبة المريحة ، التصميم القوي ، ويمكن تصميمها بسهولة في الأضلاع والكابلات والأنابيب وغيرها من التشكيلات.
4) FRP عبارة عن مادة مرنة خطية ، يمكن استعادتها إلى شكلها الأصلي بعد تشوه كبير ، وهو أكثر فائدة للهياكل التي يمكنها تحمل الأحمال الديناميكية الكبيرة وأحمال الصدمات.
تتمتع مواد FRP أيضًا بمزايا أخرى مثل المواد غير المغناطيسية ، والعزل (باستثناء CFRP) ، ومعامل التمدد الحراري الصغير ، ويمكن أن تلعب دورًا يصعب استبداله بمواد البناء الأخرى في بعض الهياكل الخاصة.
استمارة طلب FRP في هيكل جديد
هيكل مركب FRP- الخرسانة
يشير الهيكل المركب FRP- الخرسانة إلى مزيج من مادة FRP والخرسانة بطريقة معينة لتحمل الحمل بشكل مشترك. تتضمن أشكاله هيكلًا خرسانيًا لقضيب FRP ، هيكلًا خرسانيًا شبكيًا FRP ، شعاعًا مركبًا من الخرسانة FRP (عضو من نوع شعاع FRP مدمج مع أجنحة خرسانية) ، مكونات مركبة FRP من الخرسانة ، إلخ.
يستفيد الهيكل المركب FRP-Concrete بشكل كامل من خصائص FRP والخرسانة ، وله خصائص ميكانيكية جيدة وقدرة جيدة على التكيف مع البيئة ، ويمكنه تلبية متطلبات الاستخدام في ظل ظروف عمل مختلفة. خاصة في الهندسة البحرية وطرق المرور والجسور والأنفاق والهندسة البلدية وغيرها من المشاريع واسعة النطاق مع بيئات الاستخدام المعقدة ومتطلبات أداء المواد العالية ، يمكن ممارسة المزايا التقنية للهيكل المركب الجديد بشكل أكبر.
FRP هيكل مركب من الخرسانة المسلحة
في ظل الظروف البيئية القاسية ، مثل تناوب الظروف الرطبة والجافة ، والوسائط الكيميائية ، وما إلى ذلك ، تكون قضبان الصلب العادية عرضة للتآكل ، مما يؤثر بشكل خطير على متانة الهيكل وقابليته للتطبيق ، ويقلل من قدرة تحمل الهيكل. في هذه الحالة ، تصبح قضبان FRP ذات الأداء الجيد المقاوم للتآكل ، وخصائص الترابط المشابهة للقضبان الفولاذية وقوة الشد العالية خيارًا أفضل لاستبدال القضبان الفولاذية (الجدول 1).
الجدول 1 مؤشر الأداء الفيزيائي والميكانيكي لتقوية FRP
نوع | حديد التسليح | GFRP حديد التسليح | CFRP حديد التسليح | AFRP حديد التسليح |
الكثافة / (g.cm-3) | 7.9 | 1.25-2.10 | 1.50-1.60 | 1.25-1.40 |
قوة الغلة / (MPa) | 276-517 | - | - | - |
قوة الشد / (MPa) | 483-690 | 483-1600 | 600-3690 | 1720-2540 |
معامل المرونة / (GPa) | 200 | 35-51 | 120-580 | 41-125 |
استطالة في نهاية المطاف/٪ | 6.0-12.0 | 1.2-3.10 | 0.5-1.70 | 1.9-4.40 |
ملحوظة: محتوى حجم الألياف هو 50٪ إلى 70٪.
يتم تشكيل أضلاع FRP عن طريق التشريب ومعالجة العديد من حزم الألياف المستمرة مع راتينج مطابق وفقًا لعملية محددة. تشمل عمليات الإنتاج الرئيسية مضفر ، تقطعت به السبل ، و pultruded. من بينها ، pultruded طريقة أكثر شيوعًا (الشكل 1). مقسمة حسب الشكل ، تسمى أضلاع FRP الخطية على شكل قضيب والتي تكونت عن طريق pultrusion الأضلاع أو القضبان ، بما في ذلك الأضلاع المستديرة السطحية والأضلاع المشوهة السطحية ، والتي تكون صلبة نسبيًا ويصعب ثنيها ؛ لف حزمة الألياف إلى لفات تسمى أضلاع FRP على شكل حبال مركبة بالحبال أو الجدائل. وهي عبارة عن خيوط مفردة أو متعددة ، ذات صلابة منخفضة ، ويمكن ثنيها ولفها إلى لفات. يوصي باستخدام مادة تقوية الزجاج Pulwell ، التكنولوجيا الحاصلة على براءة اختراع ، الجودة مضمونة!
أ- نوع مضفر ؛ ب- نوع الأسلاك الملتوية ؛ ج- ضلوع مشوهة مثقوبة.
ملاحظات ختامية (الجزء الأول)
يعد البحث التطبيقي لـ FRP في الهندسة المدنية حاليًا موضوعًا شائعًا في مجال الهندسة المدنية. لا يزال فهم مواد FRP في صناعة البناء يركز بشكل أساسي على تعزيز الهياكل القائمة وبعض التطبيقات البسيطة. نظرًا لعتبة الاستثمار التقني لأبحاث تطبيق الهندسة المدنية FRP الأعلى ، فإن فهم اقتصاديات دورة الحياة الكاملة للهيكل ليس عميقًا بدرجة كافية ، كما أن التطبيقات الهندسية الحالية ذات الصلة أقل أيضًا.
مع إنشاء البنية التحتية الوطنية الرئيسية وإنشاء المباني في مختلف الصناعات ، أصبحت متطلبات السلامة الهيكلية وعمر الخدمة أعلى وأعلى ، وأصبح الطلب على مواد البناء الجديدة عالية الأداء التي يمثلها FRP أكثر وأكثر إلحاحًا. أعتقد أنه في المستقبل القريب ، سيصبح تطبيق FRP في الهياكل الجديدة صناعة ناشئة تتمتع بزخم إنمائي قوي وقدرة سوقية ضخمة.
يتبع...
لمعرفة المزيد حول منتجات تطبيقات FRP&# 39 ؛ في الهياكل الجديدة ، ترقبوا:
