Armare din plastic armat cu fibre(Armatura FRP) înlocuiește treptat armătura tradițională din oțel în ingineria civilă datorită greutății reduse, rezistenței ridicate și proprietăților sale rezistente la coroziune. Cu toate acestea, durabilitatea sa este afectată de o varietate de factori de mediu, iar următorii factori cheie și contramăsuri trebuie luați în considerare:
1. Umiditatea și mediul acvatic
Mecanismul de influență:
Umiditatea pătrunde în substrat, provocând umflarea și slăbirea legăturii interfeței fibră-substrat.
Hidroliza fibrelor de sticlă (GFRP) poate avea loc cu o pierdere semnificativă a rezistenței; fibrele de carbon (CFRP) sunt mai puțin afectate.
Ciclurile umede și uscate accelerează expansiunea microfisurilor, declanșând delaminarea și desprinderea.
Măsuri de protecție:
Alegeți rășini cu higroscopicitate redusă (de exemplu, ester vinilic); acoperire de suprafață sau tratament de impermeabilizare.
Se preferă CFRP în medii cu umiditate ridicată pe termen lung.
2. Temperatura și ciclurile termice
Efectele temperaturilor ridicate:
Matricea de rășină se înmoaie (peste temperatura de tranziție vitroasă), rezultând o rigiditate și o rezistență scăzute.
Temperatura ridicată accelerează reacția de hidroliză și oxidare (de exemplu,Fibră de aramidăAFRP este susceptibil la degradare termică).
Efectele temperaturilor scăzute:
Fragilitate a matricei, predispusă la micro-fisurare.
Cicluri termice:
Diferența coeficientului de dilatare termică dintre fibră și matrice duce la acumularea de tensiuni interfaciale și declanșează desprinderea.
Măsuri de protecție:
Selectarea rășinilor rezistente la temperaturi ridicate (de exemplu, bismaleimidă); optimizarea potrivirii termice dintre fibră și substrat.
3. Radiații ultraviolete (UV)
Mecanismul de influență:
Radiațiile UV declanșează reacția de fotooxidare a rășinii, ducând la decolorarea suprafeței, fragilizare și creșterea microfisurilor.
Accelerează pătrunderea umidității și a substanțelor chimice, declanșând degradarea sinergică.
Măsuri de protecție:
Adăugați absorbanți UV (de exemplu, dioxid de titan); acoperiți suprafața cu un strat protector (de exemplu, un strat de poliuretan).
Inspectați regulatComponente FRPîn medii expuse.
4. Coroziune chimică
Mediu acid:
Eroziunea structurii silicate din fibrele de sticlă (sensibile la GFRP), rezultând în ruperea fibrelor.
Medii alcaline (de exemplu, fluide din porii betonului):
Perturbă rețeaua de siloxan a fibrelor GFRP; matricea de rășină se poate saponifica.
Fibra de carbon (CFRP) are o rezistență excelentă la alcali și este potrivită pentru structurile din beton.
Medii cu pulverizare salină:
Penetrarea ionilor de clorură accelerează coroziunea interfacială și acționează sinergic cu umiditatea pentru a exacerba degradarea performanței.
Măsuri de protecție:
Selecția de fibre rezistente chimic (de exemplu, CFRP); adăugarea de materiale de umplutură rezistente la coroziune la matrice.
5. Cicluri de îngheț-dezgheț
Mecanismul de influență:
Umiditatea care pătrunde în microfisuri îngheață și se extinde, mărind deteriorarea; înghețarea și dezghețarea repetată duc la fisurarea matricei.
Măsuri de protecție:
Controlați absorbția apei din material; utilizați o matrice flexibilă de rășină pentru a reduce deteriorarea prin casare.
6. Încărcări pe termen lung și fluaj
Efectele sarcinii statice:
Fluajul matricei de rășină duce la redistribuirea stresului, iar fibrele sunt supuse unor sarcini mai mari, ceea ce poate declanșa fracturi.
AFRP se strecoară semnificativ, CFRP are cea mai bună rezistență la strecâire.
Încărcare dinamică:
Încărcarea la oboseală accelerează expansiunea microfisurilor și reduce durata de viață la oboseală.
Măsuri de protecție:
Se ia în considerare un factor de siguranță mai mare în proiectare; se preferă fibrele CFRP sau cele cu modul de elasticitate ridicat.
7. Cuplare integrată a mediului
Scenarii din lumea reală (de exemplu, medii marine):
Umiditatea, pulverizarea cu sare, fluctuațiile de temperatură și solicitările mecanice acționează sinergic pentru a scurta dramatic durata de viață.
Strategia de răspuns:
Evaluarea experimentului de îmbătrânire accelerată multifactor; factor de reducere a rezervei de proiectare pentru mediu.
Rezumat și recomandări
Selectarea materialului: Tipul de fibră preferat în funcție de mediu (de exemplu, CFRP cu rezistență chimică bună, GFRP cu cost redus, dar necesită protecție).
Design de protecție: acoperire a suprafeței, tratament de etanșare, formulă optimizată a rășinii.
Monitorizare și întreținere: detectarea regulată a microfisurilor și a degradării performanței, reparare la timp.
DurabilitateaArmare FRPtrebuie garantată printr-o combinație de optimizare a materialelor, proiectare structurală și evaluare a adaptabilității la mediu, în special în medii dure unde performanța pe termen lung trebuie verificată cu atenție.
Data publicării: 02 aprilie 2025
