Développement et application de matériaux composites renforcés de fibres dans les structures nouvellement construites
Ces dernières années, la recherche et l'application de matériaux FRP dans de nouvelles structures sont également devenues un point névralgique de la recherche dans le domaine du génie civil. Parce que le PRF est différent des propriétés physiques et mécaniques des matériaux de construction traditionnels, il présente de grands avantages techniques et une marge de développement lorsqu'il est utilisé dans de nouvelles structures. Le précédent"FRP Research Trends Part 1" L'article mentionne que les principaux processus de production des matériaux FRP comprennent le tressé, le toron et le pultrudé, parmi lesquels le pultrudé est la méthode la plus courante. Divisées par forme, les nervures de FRP linéaires en forme de tige formées par pultrusion sont généralement appelées nervures ou barres, y compris les nervures rondes en surface et les nervures déformées en surface, qui sont relativement rigides et difficiles à plier ; torsader le faisceau de fibres en torsades Les nervures en FRP sous forme de cordes composites sont appelées cordes ou torons. Ce sont des brins simples ou multiples, de faible rigidité, et peuvent être pliés et enroulés en rouleaux. Recommandez l'utilisation du matériau de renforcement du verre Pulwell, technologie brevetée, la qualité est garantie!
Pulwell's méthode professionnelle de formation de nervures FRP(Figure 1)
Au début des années 1960, la société américaine Marshall-Vega produisait des barres GFRP, qui étaient utilisées pour résoudre les risques de corrosion saline des structures en béton armé dans les zones offshore et les zones froides. À partir des années 1980, les barres FRP ont progressivement été largement utilisées dans les structures avec des exigences de performance particulières pour remplacer les barres d'acier. Par exemple, des bâtiments dotés d'équipements médicaux à résonance magnétique et de digues, des panneaux de construction d'usines industrielles et d'autres structures soumises à une érosion chimique sévère. Le suivi et la surveillance pendant plus de 20 ans ont révélé que le béton à barres en FRP est en bon état de fonctionnement et que l'économie globale de l'ensemble du cycle de vie est meilleure que celle de la structure en béton armé qui est fréquemment entretenue et rénovée. L'ingénierie géotechnique est également un domaine d'application important du renforcement en PRF. Il a été utilisé dans l'ingénierie comme les murs de soutènement, les ancrages de fondation et les caissons de métro qui alternent entre sec et humide en raison des changements de marée (figure 2).
Fig.2 Renfort FRP dans la structure au lieu de l'acier
Les structures en béton précontraint sont une autre forme d'utilisation des câbles et des torons en FRP, qui sont actuellement principalement utilisées dans l'ingénierie des ponts. L'Allemagne a construit le premier pont routier en béton précontraint au monde'avec renforcement en fibre de verre à Düsseldorf en 1986-Pont Ulenberg Strass. Le pont utilise 59 barres précontraintes en matériau composite dans la dalle de la superstructure, chaque barre est composée de 19 barres en fibre de verre (E) sans alcali d'un diamètre de 7,5 mm, et un total de 4 t de GFRP est utilisé pour l'ensemble du pont . En 1991, un pont en béton précontraint d'une longueur totale de 80 m a été construit à Ludwigshafen avec des câbles en PRFC à précontrainte partielle. Le renforcement FRP, le béton de renforcement FRP, les composants composites de tuyaux FRP, etc., sont actuellement les normes de conception les plus importantes pour les matériaux FRP dans le domaine du génie civil. Pulwell a 25 ans d'expérience dans les processus de fabrication de matériaux composites renforcés de FRP et possède un grand nombre de cas d'ingénierie et d'expérience dans la construction.
Structure composite béton-grille FRP
La grille FRP est une grille globale formée par imprégnation de fibres continues hautes performances telles que la fibre de carbone et la fibre de verre dans une résine ayant une bonne résistance à la corrosion. Une fois que la fibre est infiltrée et durcie par la résine, elle présente une résistance et une rigidité plus élevées, ce qui est différent de la flexibilité du tissage et du formage. Grille (figure 3).
La grille FRP est facile à utiliser, simple et rapide à construire. Il peut remplacer les barres d'acier dans les nouvelles structures en béton. Il est particulièrement adapté pour les murs et les dalles. Il devient un matériau de base lorsqu'il est appliqué dans des conditions spéciales et peut former un nouveau système. Ce n'est pas seulement un complément aux matériaux FRP traditionnels.
Fig.3 Grille CFRP
L'application technique des matériaux de grille FRP a commencé dans les années 1980. Le Japon a d'abord utilisé des grilles en fibre de verre pour le renforcement structurel, puis les grilles en fibre de carbone ont été rapidement développées et le nombre d'applications d'ingénierie a augmenté rapidement. Il a été largement utilisé dans les tunnels et les avions. Pistes, tabliers, ponts, autoroutes, bâtiments, fossés et de nombreux autres projets de construction et de renforcement.
Par exemple, dans la construction de structures souterraines, de boucliers de tunnel, etc., les grilles FRP peuvent être utilisées comme armature et béton sous tension pour former un mur continu souterrain. Lorsque l'opération de construction de la machine à bouclier rencontre le mur continu, il peut être coupé directement. Il n'a pas besoin d'être coupé manuellement comme lorsqu'on rencontre des murs en béton armé, ce qui permet d'économiser beaucoup de main-d'œuvre et de temps, et réduit les risques de construction (Figure 4).
Fig.4 Grille CFRP utilisée dans l'ingénierie des tunnels
De plus, le treillis FRP est léger et fondamentalement mince, facile à transformer en diverses formes, et peut être utilisé comme principal matériau porteur pour les composants préfabriqués, et est particulièrement adapté à la production de composants préfabriqués tels que des plaques, tubes et structures d'enceinte. À l'heure actuelle, les produits préfabriqués en FRP connexes ont été promus et appliqués.
Produits préfabriqués en treillis CFRP
Structure composite tuyau-béton FRP
Le tuyau FRP est une coque stratifiée avec une pose de fibres multidirectionnelle. Il est fabriqué par méthode d'enroulement, méthode de coulée centrifuge et méthode de pultrusion. La fibre peut être posée dans le sens du cerceau ou ±α° avec le sens du cerceau (Figure 5).
Le coulage du béton dans des tuyaux FRP peut former des composants composites tuyau-béton FRP, similaires au béton tubulaire en acier, les composants tuyaux-béton FRP ont généralement deux formes : les composants en béton de tuyaux ronds FRP et les composants en béton de tuyaux carrés FRP.
Fig.5 Tuyau FRP
Le béton tubulaire FRP a des performances sismiques supérieures. Il peut être conçu sans ou avec un renforcement réduit, et aucun coffrage n'est requis pendant la construction. Le tuyau est de qualité légère et facile et rapide à construire, ce qui peut réduire la charge de travail et le coût de construction. Le béton pour tuyaux FRP est résistant à la corrosion et peut être utilisé pendant longtemps sous l'eau. Il est particulièrement adapté pour une utilisation dans les structures hydrauliques et la construction navale. Son coût d'entretien est faible et ses avantages économiques à long terme présentent des avantages évidents (Figure 6).
Fig.6 Pieu tubulaire en FRP en construction
Composants et structures en PRF
En plus d'être utilisés en combinaison avec du béton, les matériaux FRP peuvent également être utilisés indépendamment comme éléments structurels, ou même former une structure FRP complète.
toit en PRF
Dans les années 1960, le Royaume-Uni avait commencé à produire des structures de toit composites en PRV, qui étaient expédiées au Moyen-Orient et en Afrique du Nord pour la construction et l'utilisation. En 1968, une structure de dôme utilisant des panneaux sandwich en PRV et des squelettes en aluminium a été construite à Bengazhi, en Libye ; en 1972, l'aéroport international Alian Chieftain de Dubaï utilise un toit parapluie en PRV. Dans les années 1970 et 1980, certains bâtiments au Royaume-Uni utilisaient du GFRP comme éléments porteurs ou semi-porteurs autres que les poutres et les colonnes. En 1974, le premier bâtiment entièrement composite a été achevé dans le Lancashire, en Angleterre, avec une structure spatiale composée de pyramides triangulaires.
En 1994, le pont Bond Mill construit au Royaume-Uni était composé de profilés pultrudés en PRV. C'est un pont mobile qui peut passer un camion de 40 tonnes. En 1996, Russell, Kansas, États-Unis, a érigé le premier pont routier utilisant des dalles de tablier en FRP. En moins de dix ans depuis lors, il y a eu des dizaines de ponts de petite et moyenne taille utilisant des tabliers en FRP aux États-Unis.
Fig.7 Tablier de pont en FRP en construction
La structure complète du FRP a également été utilisée dans l'ingénierie des ponts. La durée de vie théorique de la structure peut atteindre des centaines d'années et elle peut être maintenue libre pendant le service. Il a été très apprécié en Europe ces dernières années. À l'heure actuelle, des centaines de structures en PRF à petite échelle ont été construites. Passerelle et pont paysager. Par exemple, le premier pont à structure entièrement en FRP au monde, le pont pour piétons Aberfeldy en Écosse, d'une longueur totale de 113 m et d'une travée principale de 63 m, est un système à haubans avec deux tours et deux plans de câbles. Les tours, poutres et tabliers du pont Les garde-corps et les garde-corps sont tous constitués de profilés en PRV pultrudé préfabriqués en usine. Les câbles du pont sont en fibre aramide Kevlar. L'installation complète du site du pont ne prend que 6 semaines. Les États-Unis, le Japon, la Chine et d'autres pays ont également construit avec succès une série de ponts piétons entièrement en FRP.
Application du PRF en génie océanique
Dans la stratégie visant à faire progresser le développement des ressources marines, la construction d'infrastructures de transport maritime implique de nombreux domaines tels que les ports et les quais, les plates-formes marines, la construction d'îles et de récifs et les ponts maritimes. Actuellement, la plupart de ces installations sont des structures en béton armé et des structures en acier. L'environnement est un environnement corrosif très sévère, et la durabilité des structures traditionnelles en béton armé et des structures en acier est soumise à des tests sévères dans cet environnement. Compte tenu des diverses exigences techniques de la construction d'ingénierie marine, les matériaux de structure doivent avoir des propriétés complètes telles qu'une résistance élevée, une faible densité, une durabilité élevée, un formage facile, une construction pratique, etc. des applications de recherche et d'ingénierie. Les exigences de performance sont un bon choix pour résoudre de nombreuses difficultés de durabilité des matériaux et de technologie de construction dans la construction navale. De plus, pour la construction d'îles et de récifs éloignés, les matériaux FRP peuvent également être utilisés en combinaison avec de l'eau de mer et du béton de sable de mer (sable de corail) pour former une structure composite de béton FRP-eau de mer sable de mer, ce qui résout fondamentalement le problème d'obtention de matériaux. sur place et réduit considérablement le transport du projet. Coût et coût de construction.
Remarques finales
La recherche applicative du PRF en génie civil est actuellement un sujet brûlant dans le domaine du génie civil. En plus du renforcement des structures existantes et de certaines applications simples, les matériaux FRP ont de nombreuses applications plus larges. Pulwell a suivi. Selon la demande du marché, nous continuons à développer et à rechercher les dernières applications FRP pour fabriquer des matériaux composites de haute qualité. Comme de nombreux pays ont des exigences de plus en plus élevées en matière de sécurité et de durée de vie des structures dans la construction d'infrastructures et de bâtiments majeurs dans diverses industries, la demande de nouveaux matériaux de construction haute performance représentés par le PRF devient de plus en plus urgente. Je crois que dans un avenir proche, l'application de FRP dans de nouvelles structures deviendra une industrie émergente avec une forte dynamique de développement et une énorme capacité de marché.
Pour plus d'informations sur les matériaux FRP, veuillez nous contacter à info@gfrp-china.com.
