Gdy polimery wzmacniane włóknami (powszechnie znane jako FRP) wkroczyły na rynek światowy, ich obszary zastosowań stale się rozszerzają. Nie tylko właściwości polimerów mają znaczenie; na popyt na nie wpływa kilka kluczowych czynników. Produkty z tworzywa wzmacnianego włóknem szklanymObecnie pręty zbrojeniowe FRP z powodzeniem zastępują pręty żelazne w wielu gałęziach przemysłu, począwszy od rolnictwa, przemysłu chemicznego i farmaceutycznego, poprzez zastosowania biomedyczne, aż po inżynierię lądową i przemysłową.
Treść
Zbrojenie betonu: FRP kontra stal
Historycznie, beton zyskał reputację jednego z najpopularniejszych materiałów budowlanych, szczególnie gdy jest wzmacniany prętami stalowymi, aby zrekompensować niewielką wytrzymałość na rozciąganie i kruchość betonu w budownictwie. Z kolei pręty wykonane z żelaza są stosunkowo niedrogie w kontekście kosztów produkcji. Niestety, w agresywnych środowiskach narażonych na działanie wody i wilgoci rdza i korozja zmniejszają ogólną trwałość.
Kompozytowe pręty zbrojeniowe, które nie korodują, stały się zaufanym zamiennikiem prętów stalowych w konstrukcjach betonowych, takich jak filary i pokłady, kanały, falochrony, platformy morskie itp. Odporne na niezliczoną ilość chemikaliów i sól drogową, pręty zbrojeniowe GFRP znalazły zastosowanie w mostach i drogach, fundamentach i ścianach oporowych, oczyszczalniach ścieków i zakładach petrochemicznych itp. Jako materiał nieprzewodzący, FRP nie zakłóca działania urządzeń elektrycznych i jest stosowany w konstrukcjach wojskowych, wieżach lotniskowych i placówkach medycznych wyposażonych w urządzenia MRI.
Oprócz trwałości, wytrzymałości na rozciąganie i niskich wymagań konserwacyjnych, opłacalność produktów FRP wynika z ich mniejszej wagi (około ¼ porównywalnego pręta stalowego): więcej prętów zbrojeniowych na ciężarówkę w granicach załadunku, mniej ciężkich maszyn do podnoszenia i narzędzi tnących, mniejsze obciążenie pracowników budowlanych zaangażowanych w instalację prętów zbrojeniowych. Lepszy stosunek wytrzymałości na rozciąganie do masy skutkuje mniejszą masą końcowych konstrukcji, co ma kluczowe znaczenie w środowiskach o niskiej nośności.
Korzyści potwierdzone naukowo
Ostatnie badanie przeprowadzone przez Ginghis Maranan, Allan Manalo i in. („Przegląd zastosowania prętów zbrojeniowych kompozytowych jako zbrojenia w konstrukcjach z betonu geopolimerowego”) wykazało, że pręty zbrojeniowe kompozytowe stanowią bardziej ekologiczne, trwalsze i bardziej ekonomiczne rozwiązanie w zastosowaniach budowlanych. Będąc lżejszymi i bardziej odpornymi na korozję, produkty kompozytowe FRP zastąpiły pręty stalowe w konstrukcjach betonowych w wielu dziedzinach, szczególnie w projektach w agresywnych mediach, takich jak budownictwo morskie, przemysł chemiczny i inżynieria lądowa.
Kompozyt FRP jest w stanie wydłużyć cykl życia konstrukcji betonowych czterokrotnie w porównaniu do konstrukcji wzmacnianych prętami żelaznymi. Konstrukcje betonowe wzmacniane prętami metalowymi mają mikropęknięcia, ponieważ metal rdzewieje i wymagają regularnych badań rozciągania. Odporne na korozję pręty zbrojeniowe FRP stosowane w konstrukcjach betonowych mogą podwoić żywotność konstrukcji w porównaniu do konwencjonalnej technologii budowlanej opartej na betonie zbrojonym żelazem. Przez ponad 30 lat stosowania prętów zbrojeniowych kompozytowych w konstrukcjach betonowych konstrukcje wzmacniane FRP wykazały niższe wskaźniki degradacji (około 40%), w tym projekty w trudnych warunkach (gdy są narażone na działanie roztworów alkalicznych lub kwaśnych, wysokich temperatur itp.), takich jak nadmorskie kanały odwadniające w regionie MENA, belki krawędziowe w USA i Kanadzie.
Mimo wyższych początkowych kosztów produkcji w porównaniu do produkcji prętów stalowych, koszty cyklu życia konstrukcji betonowych są niższe ze względu na niższe koszty transportu, niższe koszty napraw i konserwacji oraz dłuższą żywotność.
Otwieranie nowych horyzontów: pręty zbrojeniowe
Wprowadzone na rynek w latach 80. XX wieku w Japonii pręty zbrojeniowe kompozytowe wypracowały sobie rynek globalny. Niedawne wprowadzenie prętów zbrojeniowych z pustym rdzeniem otworzyło nowe obszary zastosowań w niszy inżynierii lądowej: kontrola klimatu w celu cyrkulacji płynów grzewczych, transmisji głosu, chronionego okablowania światłowodowego i elektrycznego itp.
Kluczowy krok w rozszerzenie udziału w rynku prętów zbrojeniowych kompozytowych jest jego włączenie do przepisów budowlanych wydanych przez organy regulacyjne na całym świecie. Obecnie kompozyty FRP zyskują coraz większy autorytet i zaufanie wśród organów budowlanych i stają się głównym materiałem dla projektów w różnych branżach.
Jest oczywiste, że zastosowanie prętów zbrojeniowych GFRP (tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknem szklanym) w budownictwie betonowym będzie się nadal rozszerzać. Globalne badania udowodniły zrównoważoność produkcji prętów zbrojeniowych FRP i zbadały wpływ kompozytów FRP na środowiskoOprócz imponujących cech fizycznych i korzyści ekonomicznych, produkty FRP są zrównoważone i przyjazne dla środowiska — a tej jakości nie można przecenić w globalnych wysiłkach na rzecz ochrony środowiska.