Name( FRP) là một loại tài liệu mới được sử dụng trong lĩnh vực tăng cường kỹ thuật dân sự trong những năm gần đây. Công nghệ FRP đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật dân sự. Tờ báo này giới thiệu chi tiết các loại và tính chất vật lý của các vật liệu FRP thường được sử dụng trong lĩnh vực tăng cường kỹ thuật dân sự. Lợi thế và bất lợi của công nghệ tăng cường liên quan đang được phân tích, và ứng dụng và sự phát triển của công nghệ hỗ trợ FRP tại nhà và nước ngoài được giới thiệu.

Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của Trung Quốc ' về mặt xã hội và kinh tế, người ta ngày càng đòi hỏi phải sử dụng các tòa nhà, việc sử dụng ngày càng phức tạp hơn. Cần phải có biện pháp củng cố cho các tòa nhà khi nhu cầu chức năng của các tòa nhà được thay đổi hoặc không được thiết kế cấu trúc. Việc củng cố các tòa nhà có thể được duy trì hoặc tăng lên với chi phí rất thấp để đảm bảo chức năng sử dụng của các tòa nhà. Từ những năm 60 của thế kỷ trước, người ta bắt đầu dùng những tấm thép kết nối bên ngoài để củng cố cấu trúc bê tông. Mặc dù phương pháp này có giá thấp và dễ vận hành, nhưng phương pháp này có nhiều thiếu sót.

(1) Trọng lượng của thép rất lớn, làm tăng lượng của các tòa nhà.

(2) tác động mạnh mẽ đến vẻ đẹp của các tòa nhà đôi khi có tác động mạnh đến việc sử dụng chúng.

(3) sự chống chọi của thép rất kém, và hiệu ứng môi trường lâu dài dễ bị rỉ sét, làm suy yếu hiệu ứng củng cố của nó, đặc biệt là trong các tòa nhà công nghiệp.

(4) Công nghệ xây dựng phức tạp và chu trình xây dựng rất dài, vì vậy cần phải ngưng sử dụng các tòa nhà trong quá trình xây cất, là công việc có ảnh hưởng nhất định đến sản xuất và đời sống bình thường.

Kể từ thập niên 1990, các tấm vải được gia cố bằng nhựa (FRP) dần dần thay thế những tấm thép để củng cố cấu trúc bê tông vì các đặc tính cao cấp về thể chất và cơ học (sức mạnh, trọng lượng nhẹ, băng bó) và hoạt động dễ dàng. Công nghệ tăng cường này vượt qua những thiếu sót của phương pháp truyền thống.

Các loài và đặc tính

Các vật liệu FRP thường được dùng trong lĩnh vực xây dựng chủ yếu là sợi cacbon (CFRP), sợi thủy tinh (GFRP) và sợi aramid (AFRP). Các tính chất vật lý và cơ học của các loại vật liệu sợi này rất cao, chẳng hạn như tỷ lệ độ bền của lực hấp dẫn cụ thể, đó là, cái mà chúng ta gọi là sức mạnh đặc trưng " sức mạnh đặc biệt" là hàng chục lần của thép, ánh sáng và sức mạnh cao. Tỷ lệ độ bền theo mô-đun cụ thể, mà chúng ta gọi là trọng lực " mô-đun đặc trưng", cao hơn so với thép. Các mô-đun cụ thể của CFRP là 10 lần của thép, và các mô-đun cụ thể của AFRP là 2 gấp 3 lần so với thép. Ngoài những loại được đề cập ở trên, còn có một loại sợi lai (HFRP) được làm từ hai sợi hoặc nhiều sợi khác nhau, ma trận khác nhau, các dạng sợi khác nhau. Sợi vải lai có lợi thế của cả hai thành phần.

Tóm lại, so với những vật liệu củng cố truyền thống như thép, vật liệu FRP có những lợi thế rõ ràng, có trong những khía cạnh sau:

(1) Sức mạnh đặc biệt cao hơn, tức là nó có đặc tính của ánh sáng và sức mạnh cao.So với sự tăng cường của thép truyền thống, vật liệu FRP có thể giảm hiệu quả trọng lượng bản thân.

(2) kháng axit, kháng alkali, chống ẩm và chống mệt mỏi.

(3) Khả năng thiết kế mạnh mẽ, qua việc sử dụng các loại vật liệu sợi khác nhau, nội dung và hướng đi để thiết kế các chỉ số sức mạnh khác nhau, theo mô-đun độ dẻo dai và các yêu cầu hiệu suất đặc biệt khác của các sản phẩm FRP để đáp ứng nhu cầu của các góc độ khác nhau;

(4) nó có tính đàn hồi tốt, và đường cong căng thẳng gần với độ đàn hồi tuyến tính.

5) Với lợi thế của việc xử lý dễ dàng, vận chuyển và lưu trữ, các sản phẩm uốn nắn FRP cũng đặc biệt thích hợp cho việc xây dựng kỹ nghệ, nhờ đó cải thiện chất lượng của các dự án củng cố, khuyến khích hiệu quả lao động và công nghiệp hóa.

Tuy nhiên, vật liệu FRP cũng có những thiếu sót của họ. Chẳng hạn, tính dị hướng của vật liệu dẫn đến những tính chất cơ học không cân bằng, tính đàn hồi thấp và sức chống cháy kém cũng hạn chế áp dụng.

Ứng dụng vật liệu FRP trong ngành công nghệ dân sự

Là vật liệu cấu trúc

Năm 1942, Anh Quốc.S. Hải quân lần đầu tiên sử dụng vật liệu GFRP để làm radomes, đó là lần đầu tiên FRP được sử dụng làm vật liệu cấu trúc. Trong những năm 50 và 60 thế kỷ 20, ứng dụng của FRP dần dần chuyển sang lĩnh vực xây dựng dân sự. Vào năm 1961, các kỹ sư người Anh đã dùng GFRP để làm một nhà thờ mới. Vào năm 1968, các kỹ sư người Anh đã dùng đĩa GFRP và các bộ xương nam châm để xây dựng mái nhà cong của một tòa nhà trong một thành phố cảng vì chất cloide cao trong không khí, gây ra sự ăn mòn lớn cho tòa nhà. Vào năm 1971, một chiếc xe bọc thép liên tục GFRP với khoảng cách 10 mét và chiều rộng là 1.5 mét được xây dựng ở Liverpool, Anh Quốc.

Cuộc nghiên cứu về FRP bắt đầu vào cuối thế kỷ 50 trước. Vào năm 1958, một số học giả nghiên cứu về việc sử dụng các bó vải thủy tinh thay vì củng cố các thanh gỗ trong các thành phần cụ thể. Đến những năm 70 và 80 thế kỷ 20, FRP ngày càng được sử dụng trong các cấu trúc xây dựng. Một hình cầu radome được xây ở đâu đó trong tỉnh Yunnan vào năm 1972 (tắt trang 202) (trên trang 184) hoàn toàn được làm bằng vật liệu GFRP. Vào năm 1982, một hộp mật ong của nhà máy băng đã được xây ở Bắc Kinh. Thời gian của cây cầu là 20.7 mét. Đây là cây cầu cao tốc đầu tiên được xây dựng với vật liệu FRP trên thế giới. Kể từ đó, ngày càng có nhiều ứng dụng của FRP trong các cấu trúc kỹ thuật dân sự đã được áp dụng. Tuy nhiên, đa số các trường hợp ứng dụng được gắn vào ứng dụng FRP, các thành phần tạm thời, là một thử nghiệm.

Trong những năm gần đây, công nghệ sản xuất vật liệu của FRP liên tục được tái tạo và phát triển, ứng dụng của nó trong lĩnh vực xây dựng ngày càng phổ biến hơn.Cho đến bây giờ, vật liệu FRP như cấu trúc tòa nhà FRP, cấu trúc cầu FRP và các ứng dụng khác trong lĩnh vực kỹ thuật dân sự có thể thấy ở khắp mọi nơi trong nước.

Là vật liệu củng cố cấu trúc

Cấu trúc của các thành phần chính của sự căng thẳng sử dụng vật liệu FRP để giảm trọng lượng cấu trúc của lợi thế rất quan trọng. Tuy nhiên, chi phí của các thành phần FRP quy mô lớn được sản xuất bởi các quá trình sản xuất hiện tại là cao, vì vậy nó không thể thay thế vật liệu xây dựng truyền thống bằng vật liệu FRP trong một vùng rộng lớn trong một thời gian ngắn. Trong những thập niên gần đây, sau nhiều trận động đất lớn trên khắp thế giới, ngày càng có nhiều tòa nhà cần được sửa chữa và củng cố, và phương pháp củng cố truyền thống có những vấn đề khó vượt qua. Điều này cung cấp một nền tảng kỹ thuật tốt cho công nghệ củng cố cấu trúc xây dựng với vật liệu FRP. Hiện nay, việc nghiên cứu và áp dụng vật liệu FRP trong lĩnh vực củng cố cấu trúc đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu ở học viện. Vào đầu những năm 1980, Nhật Bản dẫn đầu trong việc sử dụng vật liệu FRP để củng cố các tòa nhà cũ, đặc biệt là hoạt động địa chấn của các tòa nhà cũ. Vào những năm 90 của thế kỷ trước, các nước phát triển ở châu Âu và Mỹ đã tiến hành nghiên cứu về công nghệ dự trữ FRP liên tiếp. Hoa Kỳ dẫn đầu trong việc áp dụng FRP để củng cố và củng cố boong cầu. Tại Âu Châu, Thụy Sĩ và Đức lần đầu tiên thực hiện nghiên cứu hiệu suất địa chấn về những cột bê tông được gia cố bằng vật liệu FRP. Vương quốc Anh, Ý, Hà Lan và các nước khác cũng đã thực hiện các kế hoạch nghiên cứu hợp tác rộng lớn về kỹ thuật hỗ trợ cho FRP.Cho đến nay, việc sử dụng công nghệ hỗ trợ FRP ở Âu Châu, Hoa Kỳ, Nhật Bản và các nước phát triển đã gần như trưởng thành hơn, và tạo ra những thiết kế và tiêu chuẩn xây dựng riêng.

Trung Quốc ' sợi cacbon gia cố cấu trúc bê tông công nghệ sửa chữa đã bắt đầu vào những năm 90 của thế kỷ trước. Tuy nhiên, kể từ năm 1997, các trường đại học nội địa và các viện nghiên cứu cũng tích cực thực hiện công việc nghiên cứu khoa học liên quan và đạt được kết quả tốt trong việc nghiên cứu. Viện Hàn lâm Khoa học Kiến trúc Trung Quốc và những lý thuyết và kỹ thuật liên quan khác của kiến trúc bê tông được nghiên cứu một cách có hệ thống. Đại học Tiểu Sinh đã thực hiện một nghiên cứu chi tiết và sâu sắc về khả năng truyền tải và ảnh hưởng các yếu tố khác nhau của các cấu trúc được tăng cường bởi CFRP. Đại học phía đông nam, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung Đông và vân vân đã tiếp tục nghiên cứu về việc củng cố khung bê tông của thép kết nối bê tông và khả năng kéo kéo kéo, đã đề xuất công thức tính toán mang năng lực. Các đặc tính cơ học của FRP gia cố bê tông bọc thép cột ống được nghiên cứu ở trường Đại học xây dựng Shenang.

Tóm tắt

Với sự phát triển của công nghệ, phương pháp củng cố mới của FRP đã phát triển từ việc củng cố và sửa chữa các tòa nhà công nghiệp và dân sự cho đến việc củng cố và sửa chữa các cây cầu, đường hầm, dự án bảo tồn nước và các cấu trúc đặc biệt khác. Vật liệu FRP có một viễn cảnh ứng dụng rất rộng trong lĩnh vực tăng cường kỹ thuật dân sự, nhưng vẫn còn nhiều thiếu sót trong phương pháp cơ bản và thiết kế của FRP củng cố cấu trúc xây dựng, và các nghiên cứu khoa học trong khu vực này cần phải mạnh mẽ. Tuy nhiên, là một tài liệu mới, không thể bỏ qua tài liệu FRP trong lĩnh vực củng cố cấu trúc xây dựng, và nó sẽ được sử dụng rộng rãi hơn trong lĩnh vực củng cố kỹ thuật dân sự.