Polímero reforçado com fibras(FRP) é um novo tipo de material que tem sido utilizado no domínio do reforço da engenharia civil nos últimos anos.A tecnologia FRP tem sido amplamente utilizada no campo da engenharia civil.Este artigo apresenta em detalhe os tipos e propriedades físicas dos materiais de PRF comumente utilizados no campo de reforço de engenharia civil.As vantagens e desvantagens da tecnologia relevante de reforço são analisadas, e a aplicação e o desenvolvimento da tecnologia de reforço de PRF em casa e no exterior são introduzidos.

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento do nível social e econômico da China, as pessoas estão cada vez mais exigindo o uso de edifícios, o uso de cada vez mais complexos.É necessário tomar medidas de reforço para os edifícios quando os requisitos funcionais dos edifícios são alterados ou a concepção estrutural é negligenciada.O reforço dos edifícios pode ser mantido ou aumentado a um custo muito baixo para garantir a função de utilização dos edifícios. Desde os anos 60 do século passado, as pessoas começaram a usar chapas de aço ligadas externamente para reforçar as estruturas de concreto. Embora este método seja de baixo custo e de fácil operação, existem muitas deficiências neste método.

(1) o autopeso do aço é grande, o que aumenta a carga de uso dos edifícios.

(2) o impacto na beleza dos edifícios pode, por vezes, ter um grande impacto na sua utilização.

(3) a resistência à corrosão do aço é pobre, e o efeito ambiental a longo prazo é fácil de enferrujar, o que enfraquece o seu efeito de reforço, especialmente em edifícios industriais.

(4) a tecnologia de construção é complexa e o ciclo de construção é longo, por isso é necessário parar a utilização de edifícios durante a construção, que tem um certo impacto na produção normal e vida.

Desde a década de 1990, as chapas de plástico reforçado com fibra (FRP) substituíram gradualmente placas de aço para reforçar as estruturas de concreto devido às suas propriedades físicas e mecânicas superiores (alta resistência, peso leve, resistência à corrosão) e fácil operação. Esta nova tecnologia de reforço supera as deficiências dos métodos tradicionais.

Espécies e características

Os materiais FRP comumente usados no campo de construção incluem principalmente fibra de carbono (CFRP), fibra de vidro (GFRP) e fibra de aramida (AFRP).As propriedades físicas e mecânicas destes tipos de materiais de fibra são muito superiores, tais como a relação de resistência à tração para gravidade específica, ou seja, o que chamamos de resistência específica " é dezenas de tempos de aço, luz e características de alta resistência são muito proeminentes.A razão de módulo de tração para gravidade específica, que é o que chamamos de módulo específico ", é maior do que a do aço.O módulo específico de CFRP é 10 vezes o de aço, e o módulo específico de AFRP é 2 ~ 3 vezes o de aço. Além das categorias acima mencionadas, há uma fibra híbrida (HFRP) que é feita de duas ou mais fibras diferentes, matriz diferente, formas diferentes de materiais de fibra.A fibra híbrida tem as vantagens de ambos os componentes.

Em suma, em comparação com os materiais tradicionais de reforço, como o aço, os materiais de PFR têm vantagens óbvias, que são incorporados nos seguintes aspectos:

(1) a força específica é maior, ou seja, tem as características de luz e alta resistência.Em comparação com a armadura de aço tradicional, o material FRP pode efetivamente reduzir o autopeso estrutural.

(2) resistência ácida, resistência álcali, resistência à umidade e resistência à fadiga.

(3) Designabilidade forte, através da utilização de diferentes tipos de materiais de fibra, conteúdo e direção de colocação para projetar diferentes indicadores de resistência, módulo de elasticidade e outros requisitos de desempenho especiais de produtos FRP para atender às necessidades de diferentes ângulos;

(4) tem boa propriedade elástica linear, e a curva tensão-deformação está perto da elasticidade linear.

(5) Com as vantagens de fácil processamento, transporte e armazenamento, os produtos de moldagem FRP também são particularmente adequados para a construção industrial, o que melhora muito a qualidade dos projetos de reforço, promove a eficiência do trabalho e industrialização da construção.

No entanto, os materiais da PFR também têm suas deficiências.Por exemplo, a anisotropia de materiais leva a propriedades mecânicas irregulares, baixo módulo de elasticidade e fraca resistência ao fogo também limitam sua aplicação.

Aplicação de materiais da FRP em Engenharia Civil

Como materiais estruturais

Em 1942, o U.S.A Marinha usou pela primeira vez material GFRP para fazer radomas, que foi a primeira vez que o FRP foi usado como material estrutural. Nos anos 50 e 60 do século XX, a aplicação da FRP gradativamente mudou para o campo da construção civil.Em 1961, engenheiros britânicos usaram o GFRP para fazer a torre de uma nova igreja.Em 1968, engenheiros britânicos usaram placas GFRP e esqueletos de alumínio para construir o telhado curvo de um edifício em uma cidade portuária devido ao alto teor de cloreto no ar, o que causou grande corrosão ao edifício.Em 1971, uma ponte de viga contínua GFRP com uma extensão de 10 metros e uma largura de 1.5 metros foi construído em Liverpool, Inglaterra.

O estudo da FRP começou no final dos anos 50 do século passado.Em 1958, alguns estudiosos estudaram o uso de feixes de fibra de vidro em vez de reforçar barras em componentes de concreto.Por volta dos anos 70 e 80 do século XX, a FRP foi usada cada vez mais em estruturas de construção.Um rádomo esférico construído em algum lugar da província de Yunnan em 1972 (reduzir página 202) (top page 184) é feito inteiramente de material GFRP.Em 1982, foi construída uma ponte de auto-estrada GFRP com vigas de favo de mel em Pequim.A extensão da ponte é de 20.7 metros.É a primeira ponte rodoviária construída com material de PF no mundo. Desde então, cada vez mais aplicações da FRP em estruturas de engenharia civil têm sido aplicadas.No entanto, a grande maioria das instâncias de aplicação são anexadas a aplicações FRP, componentes temporários, é uma tentativa.

Nos últimos anos, com a contínua renovação e desenvolvimento da tecnologia de produção de materiais da FRP, sua aplicação no campo da estrutura de construção é cada vez mais ampla. Até o momento, materiais da FRP, como estrutura de construção da FRP, estrutura de ponte da FRP e outras aplicações no campo da engenharia civil, podem ser vistos em todo o país.

Como material de reforço estrutural

A estrutura dos principais componentes de estresse utilizando materiais de PRF, na redução do peso estrutural das vantagens de muito proeminente.No entanto, o custo dos componentes de grande escala da FRP fabricados pelos processos de produção existentes é elevado, pelo que é improvável substituir os materiais tradicionais de construção por materiais da FRP em uma grande área em pouco tempo.Nas últimas décadas, depois de vários terremotos importantes em todo o mundo, cada vez mais estruturas de construção precisam ser reparadas e reforçadas, e os métodos tradicionais de reforço têm problemas que são difíceis de superar. Isso fornece um bom fundo de engenharia para a tecnologia de reforço de estruturas de construção com materiais FRP. Atualmente, a pesquisa e aplicação de materiais de PRF no campo do reforço estrutural tornou-se um hotspot de pesquisa no meio acadêmico.No início dos anos 80, o Japão assumiu a liderança na utilização de materiais da FRP para reforçar edifícios antigos, especialmente o desempenho sísmico dos edifícios antigos.Na década de 90 do século passado, os países desenvolvidos na Europa e América realizaram sucessivamente a pesquisa sobre tecnologia de reforço da FRP. Os Estados Unidos assumiram a liderança na aplicação da FRP para fortalecer e fortalecer o convés de ponte.Na Europa, Suíça e Alemanha realizaram pela primeira vez estudo de desempenho sísmico de pilares de concreto armado reforçados com materiais FRP.O Reino Unido, a Itália, a Holanda e outros países também realizaram amplos planos de investigação cooperativa para a tecnologia de reforço da FRP. Até o momento, o uso da tecnologia de reforço da FRP na Europa, Estados Unidos, Japão e outros países desenvolvidos quase amadureceram e formaram seus próprios critérios de projeto e construção.

A tecnologia de reparação de estruturas de concreto armado com fibra de carbono da China começou na década de 90 do século passado.No entanto, desde 1997, as universidades e institutos de investigação nacionais também realizaram activamente trabalhos de investigação científica relevantes e obtiveram resultados de investigação frutíferos.A Academia Chinesa de Ciências Arquitetônicas e outras teorias e técnicas relacionadas de FRP fortalecendo estruturas de concreto são sistematicamente estudadas.A Universidade de Tsinghua realizou um estudo detalhado e aprofundado sobre a capacidade de rolamento e fatores influenciadores de várias estruturas reforçadas pela CFRP.A Universidade Sudeste, Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong e assim por diante têm realizado a pesquisa para a armadura de aço de união de estrutura de concreto e a capacidade de rolamento de cisalhamento, propôs a fórmula de cálculo de capacidade de rolamento.As propriedades mecânicas das colunas tubulares de aço recheado de concreto armado FRP foram estudadas na Shenyang Construction University.

Resumo

Com o desenvolvimento da tecnologia, o novo método de reforço da FRP desenvolveu-se desde o reforço e reparação de edifícios industriais e civis até o reforço e reparação de pontes, túneis, projetos de conservação de água e outras estruturas especiais.O material de PRF tem uma perspectiva de aplicação muito ampla no campo do reforço da engenharia civil, mas ainda existem muitas deficiências na teoria básica e no método de projeto do reforço de PRF da estrutura de construção, e o trabalho de pesquisa científica nesta área precisa ser forte.No entanto, como novo material, o material da PFR não pode ser ignorado no campo do reforço da estrutura de construção, e será cada vez mais utilizado no campo do reforço da engenharia civil.