Entwicklung und Anwendung faserverstärkter Verbundwerkstoffe in Neubauten
In den letzten Jahren hat sich die Erforschung und Anwendung von FVK-Materialien in neuen Bauwerken auch im Bereich des Bauingenieurwesens zu einem Forschungs-Hotspot entwickelt. Da sich FRP von den physikalischen und mechanischen Eigenschaften herkömmlicher Baustoffe unterscheidet, bietet es beim Einsatz in neuen Bauwerken große technische Vorteile und Entwicklungsspielraum. Das bisherige"FRP Research Trends Part 1" Artikel erwähnt, dass die Hauptproduktionsprozesse von FRP-Materialien geflochten, verseilt und pultrudiert sind, wobei pultrudiert das gebräuchlichere Verfahren ist. Nach Form unterteilt, werden stabförmige lineare FRP-Rippen, die durch Pultrusion gebildet werden, im Allgemeinen als Rippen oder Stäbe bezeichnet, einschließlich oberflächenrunder Rippen und oberflächenverformter Rippen, die relativ steif und schwer zu biegen sind; das Faserbündel zu Zwirnen verdrillen Die GFK-Rippen in Form von Verbundseilen werden als Seile oder Litzen bezeichnet. Sie sind ein- oder mehrsträngig, haben eine geringe Steifigkeit und können gebogen und zu Rollen gewickelt werden. Empfehlen Sie die Verwendung von Pulwell Glasverstärkungsmaterial, patentierte Technologie, Qualität ist garantiert!
Pulwell's professionelles GFK-Rippenformverfahren(Abbildung 1)
Anfang der 1960er Jahre produzierte das amerikanische Unternehmen Marshall-Vega GFK-Stäbe, die zur Lösung der Salzkorrosionsgefahren von Stahlbetonkonstruktionen in Offshore- und Kaltbereichen eingesetzt wurden. Beginnend in den 1980er Jahren wurden FRP-Stäbe nach und nach in Strukturen mit besonderen Leistungsanforderungen als Ersatz für Stahlstangen verwendet. Zum Beispiel Gebäude mit medizinischen Magnetresonanzgeräten und Deichen, industrielle Fabrikgebäudeplatten und andere Strukturen, die starker chemischer Erosion ausgesetzt sind. Nach mehr als 20 Jahren Verfolgung und Überwachung wurde festgestellt, dass sich der GFK-Stangenbeton in einem guten Zustand befindet und die Gesamtwirtschaftlichkeit des gesamten Lebenszyklus besser ist als die der häufig gewarteten und renovierten Stahlbetonkonstruktion. Auch die Geotechnik ist ein wichtiges Anwendungsgebiet der GFK-Bewehrung. Es wurde im Ingenieurwesen wie Stützmauern, Fundamentankern und U-Bahn-Senkkästen verwendet, die aufgrund von Gezeitenänderungen zwischen trocken und nass wechseln (Abbildung 2).
Abb.2 GFK-Bewehrung im Tragwerk statt Stahl
Eine weitere Anwendungsform von GFK-Spanngliedern und -Litzen sind Spannbetonkonstruktionen, die derzeit vor allem im Brückenbau eingesetzt werden. Deutschland baute 1986 in Düsseldorf die erste Spannbeton-Straßenbrücke der Welt&mit Glasfaserbewehrung - die Ulenberg-Straßenbrücke. Die Brücke verwendet 59 vorgespannte Stäbe aus Verbundwerkstoff in der Überbauplatte, jeder Stab besteht aus 19 alkalifreien Glasfaser (E)-Stäben mit einem Durchmesser von 7,5 mm, insgesamt werden 4 t GFK für die gesamte Brücke verwendet . 1991 wurde in Ludwigshafen eine Spannbetonbrücke mit einer Gesamtlänge von 80 m mit CFK-Spanngliedern zur teilweisen Vorspannung errichtet. GFK-Bewehrung, GFK-Bewehrungsbeton, GFK-Rohrverbundbauteile etc. sind derzeit die wichtigsten Bemessungsnormen für GFK-Werkstoffe im Bauwesen. Pulwell verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der Herstellung von FRP-verstärkten Verbundwerkstoffen und verfügt über eine große Anzahl von Konstruktionsfällen und Konstruktionserfahrung.
GFK-Gitter-Beton-Verbundstruktur
FRP-Gitter ist ein Gesamtgitter, das durch Imprägnieren von Hochleistungs-Endlosfasern wie Kohlefasern und Glasfasern in einem Harz mit guter Korrosionsbeständigkeit gebildet wird. Nachdem die Faser durch das Harz infiltriert und gehärtet wurde, weist sie eine höhere Festigkeit und Steifigkeit auf, die sich von der Flexibilität beim Weben und Formen unterscheidet. Gitter (Abbildung 3).
GFK-Gitter sind einfach zu bedienen, einfach und schnell aufzubauen. Es kann Stahlstäbe in neuen Betonkonstruktionen ersetzen. Es eignet sich besonders für Wände und Decken. Unter besonderen Bedingungen wird es zum Grundstoff und kann ein neues System bilden. Es ist nicht nur eine Ergänzung zu herkömmlichen GFK-Materialien.
Abb.3 CFK-Gitter
Die technische Anwendung von FRP-Gittermaterialien begann in den 1980er Jahren. Japan verwendete zunächst Glasfasergitter zur strukturellen Verstärkung, dann wurden Kohlefasergitter schnell entwickelt und die Zahl der technischen Anwendungen hat schnell zugenommen. Es wird häufig in Tunneln und Flugzeugen verwendet. Start- und Landebahnen, Vorfelder, Brücken, Autobahnen, Gebäude, Gräben und viele andere Neubau- und Verstärkungsprojekte.
Beispielsweise können beim Bau von unterirdischen Bauwerken, Tunnelschilden etc. GFK-Gitter als belastete Bewehrung und Beton zur Bildung einer unterirdischen durchgehenden Wand verwendet werden. Wenn der Bauvorgang der Schildmaschine auf die durchgehende Wand trifft, kann diese direkt geschnitten werden. Es muss nicht wie bei Stahlbetonwänden manuell geschnitten werden, was viel Personal und Zeit spart und Baurisiken reduziert (Abbildung 4).
Abb.4 CFK-Gitter im Tunnelbau
Darüber hinaus ist das GFK-Gewebe leicht und grundsätzlich dünn, lässt sich leicht in verschiedene Formen verarbeiten und kann als Hauptbeanspruchungsmaterial für vorgefertigte Bauteile verwendet werden und eignet sich besonders für die Herstellung von vorgefertigten Bauteilen wie Platten, Rohre und Gehäusekonstruktionen. Gegenwärtig werden verwandte FRP-Fertigprodukte gefördert und angewendet.
CFK-Gitterfertigteile
GFK-Rohr-Beton-Verbundkonstruktion
FRP-Rohr ist eine laminierte Hülle mit multidirektionaler Faserverlegung. Es wird durch Wickelverfahren, Schleudergussverfahren und Pultrusionsverfahren hergestellt. Die Faser kann in Umreifungsrichtung oder ±α° zur Umreifungsrichtung verlegt werden (Bild 5).
Das Eingießen von Beton in GFK-Rohre kann FRP-Rohr-Beton-Verbundbauteile bilden, ähnlich wie Stahlrohrbeton, GFK-Rohr-Beton-Bauteile haben im Allgemeinen zwei Formen: FRP-Rundrohr-Betonbauteile und FRP-Vierkantrohr-Betonbauteile.
Abb.5 GFK-Rohr
FRP-Rohrbeton hat eine überlegene seismische Leistung. Es kann ohne oder mit reduzierter Bewehrung ausgeführt werden, während der Bauphase ist keine Schalung erforderlich. Das Rohr hat eine leichte Qualität und ist einfach und schnell zu konstruieren, was den Arbeitsaufwand und die Baukosten reduzieren kann. GFK-Rohrbeton ist korrosionsbeständig und kann lange Zeit unter Wasser verwendet werden. Es eignet sich besonders für den Einsatz im Wasserbau und im Schiffsbau. Seine Wartungskosten sind gering, und seine langfristigen wirtschaftlichen Vorteile haben offensichtliche Vorteile (Abbildung 6).
Abb.6 GFK-Rohrpfahl im Bau
GFK-Komponenten und -Strukturen
Neben der Verwendung in Kombination mit Beton können FRP-Materialien auch unabhängig als tragende Elemente verwendet werden oder sogar eine vollständige GFK-Struktur bilden.
GFK-Dach
In den 1960er Jahren hatte Großbritannien mit der Produktion von GFK-Verbunddachkonstruktionen begonnen, die zum Bau und zur Nutzung in den Nahen Osten und nach Nordafrika verschifft wurden. 1968 wurde in Bengazhi, Libyen, eine Kuppelkonstruktion aus GFK-Sandwichplatten und Aluminiumskeletten gebaut; 1972 nutzte Alian Chieftain Dubai International Airport ein GFK-Schirmdach. In den 1970er und 1980er Jahren verwendeten einige Gebäude im Vereinigten Königreich GFK als tragende oder halbtragende Komponenten außer Balken und Säulen. 1974 wurde in Lancashire, England, das erste Vollverbundgebäude mit einer räumlichen Struktur aus dreieckigen Pyramiden fertiggestellt.
1994 wurde die in Großbritannien gebaute Bond Mill Bridge aus pultrudierten GFK-Profilen zusammengesetzt. Es ist eine bewegliche Brücke, die einen 40-Tonnen-LKW passieren kann. 1996 errichtete Russell, Kansas, USA, die erste Straßenbrücke mit GFK-Deckplatten. In weniger als zehn Jahren gab es seitdem in den Vereinigten Staaten Dutzende von kleinen und mittelgroßen Brücken mit GFK-Decks.
Abb.7 GFK-Brückendeck im Bau
Auch im Brückenbau wurde die volle GFK-Struktur verwendet. Die theoretische Lebensdauer der Struktur kann Hunderte von Jahren erreichen und kann während des Betriebs frei gehalten werden. In den letzten Jahren genießt es in Europa hohes Ansehen. Gegenwärtig wurden Hunderte von kleinen FRP-Strukturen gebaut. Fußgängerbrücke und Landschaftsbrücke. So ist die weltweit erste Voll-GFK-Bauwerksbrücke, die Aberfeldy Pedestrian Bridge in Schottland, mit einer Gesamtlänge von 113 m und einer Hauptspannweite von 63 m ein Schrägseilsystem mit zwei Türmen und zwei Seilebenen. Die Brückentürme, Träger und Decks Die Geländer und Geländer sind alle aus stranggepressten GFK-Profilen, die im Werk vorgefertigt sind. Die Brückenkabel bestehen aus Kevlar-Aramid-Faser. Die Installation der vollständigen Bridge-Site dauert nur 6 Wochen. Die Vereinigten Staaten, Japan, China und andere Länder haben ebenfalls erfolgreich eine Reihe von Fußgängerbrücken mit vollständiger GFK-Struktur gebaut.
Anwendung von FRP in der Meerestechnik
In der Strategie, die Entwicklung der Meeresressourcen voranzutreiben, umfasst der Bau von Seeverkehrsinfrastruktur viele Bereiche wie Häfen und Kais, Meeresplattformen, Insel- und Rifftechnik sowie Seebrücken. Derzeit handelt es sich bei den meisten dieser Einrichtungen um Stahlbeton- und Stahlkonstruktionen. Die Umgebung ist eine sehr raue korrosive Umgebung, und die Haltbarkeit von traditionellen Stahlbetonkonstruktionen und Stahlkonstruktionen wird in dieser Umgebung strengen Tests unterzogen. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen technischen Anforderungen des Schiffbaus sollten Konstruktionswerkstoffe umfassende Eigenschaften wie hohe Festigkeit, geringe Dichte, hohe Dauerhaftigkeit, leichte Umformbarkeit, bequeme Konstruktion usw von Forschungs- und Ingenieuranwendungen. Leistungsanforderungen sind eine gute Wahl, um viele Schwierigkeiten der Materialbeständigkeit und Bautechnik im Schiffbau zu lösen. Darüber hinaus können für den Bau abgelegener Inseln und Riffe auch FVK-Materialien in Kombination mit Meerwasser und Meersand (Korallensand) Beton zu einem FVK-Meerwasser-Seesand-Beton-Verbundaufbau verwendet werden, der das Problem der Materialgewinnung grundsätzlich löst vor Ort und reduziert den Transport des Projekts erheblich. Kosten und Baukosten.
Abschließende Bemerkungen
Die Anwendungsforschung von FVK im Bauingenieurwesen ist derzeit ein heißes Thema im Bauingenieurwesen. Neben der Verstärkung bestehender Strukturen und einigen einfachen Anwendungen haben FRP-Materialien viele breitere Anwendungen. Pulwell folgt der Marktnachfrage Wir entwickeln und erforschen weiterhin die neuesten FRP-Anwendungen, um hochwertige Verbundwerkstoffe herzustellen. Da viele Länder immer höhere Anforderungen an die Sicherheit und Lebensdauer von Bauwerken beim Bau großer Infrastrukturen und Gebäude in verschiedenen Branchen stellen, wird die Nachfrage nach neuen Hochleistungsbaustoffen, repräsentiert durch FVK, immer dringlicher. Ich glaube, dass die Anwendung von FVK in neuen Strukturen in naher Zukunft zu einer aufstrebenden Industrie mit starker Entwicklungsdynamik und enormer Marktkapazität werden wird.
Für weitere Informationen zu FRP-Materialien kontaktieren Sie uns bitte unter info@gfrp-china.com.
