Çin'de sosyal ekonominin gelişmesi ile birlikte, inşaat mühendisliği projelerinin ölçeki ve miktarı artmaktadır. Yeni bir malzeme türü olarak, FRP (lif güçlendirilmiş polimer) kompozitleri, düşük yoğunluğu, yüksek mukavemeti, yüksek sıcaklık direnci ve korozyon direnci nedeniyle sivil inşaat ve altyapı mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmıştır. CFRP'nin altyapı ve sivil binalardaki uygulaması bu makalede analiz edilmiştir.

Sivil binalarda ve altyapıda CFRP kompozit malzemeler

CFRP malzemelerinin altyapı ve sivil binalarda uygulanması esas olarak aşağıdaki özelliklere sahiptir:

İlk olarak, CFRP malzemeleri tasarlanmıştır. Fiber kompozitler veya CFRP yapısal malzemeler olarak kullanıldığında, güçlendirilmiş malzemeler ve matris malzemelerinin bir kombinasyonu olduğu için, sadece orijinal malzemenin bazı özelliklerini korumayabilir, aynı zamanda kombinasyondan sonra yeni bir rol oynayabilir. Yapının ihtiyaçlarına göre tasarlanabilir, böylece tek bir malzemenin karşılayamayacağı bazı performans gereksinimlerini karşılayabilir.

İkincisi, CFRP yüksek mukavemet ve hafif ağırlıkla karakterize edilir. Çekme mukavemeti, sıradan çelik çubuğa kıyasla nispeten yüksektir, çekme mukavemetinin lif yönü boyunca çok daha büyük, elbette, eşitliği çelikten biraz daha kötüdür ve anisotropi, böylece kesme mukavemeti ve çok eksenli kuvvetin mukavemeti de daha düşüktür. Kalitesi çok hafiftir, yoğunluğu çelik yoğunluğunun sadece 1/5'idir, inşaat ve kurulumda daha uygundur;

Üçü yorgunluk direnci ve korozyon direnci. Genellikle çelik çubuk ve diğer metallerin yorgunluk dayanımı çekme dayanımının yaklaşık% 50'sidir, ancak lif takviyeli kompozitlerin yorgunluk dayanımı genellikle iyi bir yorgunluk önleyici fonksiyona sahip çekme dayanımının% 70'inden fazladır. Çelik çubuklar gibi genel inşaat malzemeleri, özellikle deniz alanındaki projelerde korozyona dayanıklı değildir ve çevredeki hava, kimyasallar ve deniz suyuna tepki vermek kolaydır, böylece altyapı inşaatı ve inşaat mühendisliği gerekli rolünü etkili bir şekilde oynamaz ve daha büyük kayıplara neden olur. CFRP ve diğer lif kompozitler daha iyi korozyon direncine sahiptir. CFRP'den yapılan ekipman ve bileşenler, alkali, asit ve tuz gibi kimyasal maddelere karşı daha iyi korozyon direncine sahiptir.

Dördüncü, sismik performans ve güvenlik performansı daha iyidir. Orijinal yapı malzemelerine kıyasla, CFRP malzemeleri daha yüksek doğal frekanslara, rezonans yoktur ve yükleme frekansı ve hızı altında rezonans nedeniyle temelde hızlı bir kırılmaya sahiptir. Ve lif kompozitlerde, kompozit malzeme aşırı yükü hemen lif kırığı olmayacaksa, daha bağımsız lifler var. Küçük miktarda lif kırılması olsa bile, yük diğer hasarsız liflere yeniden dağıtılacaktır, böylece altyapı ve inşaat mühendisliği bileşenlerinin kırılma anının yük taşıma kapasitesini kaybetmesini önler;

Beşinci, güçlü bir estetik takdir plastikliğine sahiptir. CFRP malzemesi nispeten yumuşaktır, ürünün şekli temelde sınırsızdır, keyfi renklendirebilir, yapısal şekil ve malzeme estetikleri birleştirilmiştir.

CFRP kompozit malzemelerinin altyapı ve inşaat mühendisliğinde uygulanması

1. CFRP betonun uygulanmasını artırabilir.

Altyapı ve sivil inşaatta, beton vazgeçilmez bir uygulama malzemesidir ve çok büyük miktarda kullanılır. Genellikle çelik çubuklar kuvvet artırmak için kullanılır, ancak çelik çubukların kendileri genellikle asit-alkali korozyonuna karşı savunmasızdır, ancak aynı zamanda yeni beton ürünlerinin aramasını gerektiren betona belirli hasarlara neden olur. Bu durumda, lif beton, betonun yeniliki olan tarihi anda ortaya çıkar. Cam lif, çelik lif ve vinilon ilk olarak betonu takviyelendirmek için kullanıldı, ancak CFRP şimdi genellikle betonu takviyelendirmek için kullanılır. Fiber malzemelerin modülüsü, gücü, kırık uzunluğu ve mekanal yapısı betonun özelliklerini belirler. CFRP malzemesinin uygulanması betonun çekme mukavemetini, çatlama direncini ve bükme mukavemetini artırabilir ve dekoratif malzemeler, duvar panelleri, duvar panelleri ve ana binalar olarak kullanılabilir. Orijinal beton yapısı bozulma ve korozyon sorunlarına sahiptir, özellikle çelik korozyonu en yaygındır ve güvenlik olayları olacak ve daha sonra çelik lif kullanımı olacaktır. Çelik lif yüksek maliyet ve kolay korozyona sahiptir. Uygulaması nispeten sınırlıdır. Daha sonra, cam elyafın çekme mukavemeti çelik çubuğundan çok daha iyidir ve ağırlığı çelik çubuğun ağırlığının sadece 1/4'üdür, deniz suyu ve çimento erozyonu çelik çubuğundan çok daha düşüktür, ancak cam elyafın kolay kırılma ve alkali direnci ve kirliliğin uygulanması özelliklerine sahiptir. CFRP beton, yüksek mukavemeti, düşük yoğunluğu ve yüksek sertliği, yüksek elastiklik ve çekme mukavemeti modülü, yüksek iletkenlik, yüksek sıcaklık direnci, aşınma direnci ve betonla iyi bağlantısı nedeniyle yaygın olarak kullanılır. Tabii ki, bazı binalar manyetik iletkenlikleri nedeniyle uygulanamaz. Örneğin, Japon bilimciler, hafif ve şok geçirmez perde duvarını gerçekleştirmek için elektromanyetik dalga fonksiyonunu emmenin bir bileşeni olarak lif keçe kullanırlar. Bu tür CFRP malzemesi sadece elektromanyetik dalgaları korumakla kalmaz, aynı zamanda trafik akıllı sistemlerde de kullanılabilir. CFRP malzemesinin birçok avantajı, sivil inşaat ve altyapı inşaatında popüler hale getiriyor.

2. CFRP'nin yapısal takviye malzemelerinde uygulanması

3. CFRP uygulamasında bazı sorunlar var.

CFRP, altyapı ve inşaat mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, CFRP gibi hala bazı sorunlar var, betonu güçlendirmede büyük başarılar elde etmiştir. Bununla birlikte, takviyeli yapının mekanik özellikleri mükemmel değildir, sayısal hesaplama ve teorik analiz sınırlıdır ve betonun arıza modunu güçlendirme araştırması çok derin değildir. Yapının sertliğini, bükülmesini ve kesme esnekliğini güçlendirmek konusundaki araştırma ve Uygulama'ya dikkat edilmektedir. Hala kapsamlı faktörlerden kaynaklanan takviye malzemeleri sayısında, kayıt ve inşaat teknolojisinde bazı eksiklikler var. Çin'de, PAN karbon lifinin gücü genellikle 2000 ile 3000 Mpa arasındadır ve esneklik modülü yaklaşık 2100000 Mpa'dır. Bu özellik takviye gereksinimlerini karşılayabilir. Üretilen ve işlenen preprepreg kalitesinin hala nispeten büyük bir eksikliği var, bu nedenle malzemelerin yerelleştirilmesi önemli bir sorundur. Ve takviye teknolojisi hala daha mükemmel yerli standartlar ve normlar sisteminin eksikliği, kendi standartlarını ve ilgili inşaat kılavuzlarını formüle etmek zorundadır, böylece inşaat projesi daha standartlaştırılmış ve güvenilir standartları gerçekleştirmek için.

Özet

İnşaat işlerinin artan ölçeki ve miktarıyla, CFRP malzemelerinin uygulanması giderek daha geniş hale geliyor. Yurtdışında daha fazla karbon fiber ürünü olsa da, Çin'in geniş ölçekli gelişimi ve uygulaması tamamen ithalata güvenemez. Maliyetleri azaltmak ve ulusal sanayi geliştirmek için, CFRP malzemelerinin yerelleştirilmesini güçlendirmemiz ve CFRP malzemeleri ve inşaat mühendisliği uygulamalarının araştırmasını sürekli güçlendirmemiz gerekir, böylece CFRP malzemeleri gerçekten kendi avantajlarını oynayabilir, inşaat maliyetlerini azaltabilir, ekonomik ve sosyal faydalarını artırabilir.