Polimero rinforzato con fibre per la vita quotidiana

Storia dello sviluppo FRP

Fin dal suo inizio negli anni '40, FRP è stato utilizzato per la prima volta in campo aerospaziale, militare e in altri campi. Prendendo come esempio gli aerei passeggeri, la proporzione di FRP nei materiali di produzione degli aerei passeggeri è aumentata di anno in anno e sia il Boeing 787 che l'Airbus 350 hanno superato il 50 percento (rapporto di peso), che è superiore a acciaio, alluminio, titanio e altri metalli .

E le sue leghe.

Con la riduzione dei costi di preparazione dei materiali, anche il PRFV ha iniziato a entrare nella vita del grande pubblico. Comunemente utilizzati sono il materiale composito rinforzato con fibra di vetro GFRP (comunemente noto come plastica rinforzata con fibra di vetro) e il materiale composito rinforzato con fibra di carbonio CFRP. GFRP è utilizzato principalmente in sculture paesaggistiche, sedili, bidoni della spazzatura, serbatoi di stoccaggio, ecc., CFRP può essere utilizzato in yacht, automobili, biciclette, attrezzature sportive e per il tempo libero, ecc.

FRP è stato utilizzato per la prima volta negli edifici civili negli anni '60. Tuttavia, non è stato fino agli anni '90 che con l'ascesa della tecnologia di rinforzo FRP per strutture in cemento armato, la comunità ingegneristica ha gradualmente riconosciuto questo nuovo tipo di materiale e si è espansa al rinforzo di strutture in acciaio, legno e muratura.

Caratteristiche FRP

1. Peso leggero

La densità dell'FRP è di circa 14-21kN/m3, che è circa da 1/6 a 1/4 di quella dell'acciaio, ed è anche più leggero dell'alluminio. Se applicato a una struttura di grandi dimensioni, può ridurre notevolmente il peso della struttura. Prendiamo come esempio il Jobs Theater. L'intero tetto in fibra di carbonio pesa solo 80 t e può essere costruito sollevandolo nel suo insieme. Calcolato in base al diametro del tetto di circa 47 m, equivale a un peso medio di 46 kg per metro quadrato, che equivale solo a una lamiera d'acciaio di circa 6 mm di spessore. Un tale straordinario effetto di riduzione del peso consente al tetto di sopportare il peso del vetro strutturale circostante, creando un sorprendente effetto spaziale.

2. Alta resistenza

Ci sono difetti nella struttura cristallina dei materiali naturali. Più fine è il materiale, minori sono i difetti e maggiore è la resistenza. La resistenza della fibra di carbonio e della fibra di vetro può raggiungere 10-20 volte quella dell'acciaio. Tenendo conto della differenza di resistenza tra fibra e matrice, il rapporto resistenza/peso dei materiali FRP può solitamente raggiungere più di 4 volte quello dell'acciaio, rendendo la campata ultima delle strutture di grandi dimensioni FRP più del tradizionale La struttura è da 2 a 3 volte più grandi.

Alcuni ricercatori hanno dimostrato l'uso di cavi CFRP per costruire il Gibraltar Bridge di 10,000- m, e la sua forza può essere vista da questo.

3.Facile da formare

Il processo di produzione di FRP include vari metodi come pultrusione, avvolgimento, laminazione manuale e stampaggio a iniezione. Non solo i prodotti FRP con forme regolari possono essere prodotti su larga scala, ma possono anche essere prodotti fogli di quasi tutte le forme per costruire forme architettoniche non lineari.

4.Facile da smontare e montare

Altre caratteristiche di FRP

1. Modulo elastico: il modulo elastico di FRP è equivalente a quello del calcestruzzo e del legno. Rispetto alla sua elevata resistenza, il design strutturale è spesso controllato dalla deformazione. La deformazione può essere controllata mediante una ragionevole selezione della forma strutturale, la combinazione con altri materiali e la precompressione.

2. Coefficiente di dilatazione lineare: molto più piccolo di acciaio, alluminio e altri materiali metallici. Da un lato, non causerà evidenti sollecitazioni termiche se applicato a strutture ultra lunghe, il che favorisce la progettazione strutturale; d'altra parte, ha un migliore effetto di isolamento termico, non è più necessario uno strato isolante aggiuntivo per risparmiare spazio nell'edificio.

3. Resistenza al fuoco: la resina si ammorbidisce ad alta temperatura e fa diminuire le proprietà meccaniche. Il metodo di trattamento ignifugo superficiale ritardante di fiamma più FRP può essere utilizzato per migliorare le prestazioni ignifughe della resina. L'effetto ignifugo di FRP ben trattato può essere equivalente a quello del calcestruzzo.

4. Economico: il prezzo del materiale FRP è superiore a quello dell'acciaio. Tuttavia, considerando la sua leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla corrosione e bassi requisiti di manutenzione, il costo complessivo è competitivo.

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