Reforzo plástico reforzado con fibra(O reforzo de FRP) está a substituír gradualmente o reforzo tradicional de aceiro na enxeñaría civil debido ao seu peso lixeiro, alta resistencia e propiedades resistentes á corrosión. Non obstante, a súa durabilidade vese afectada por unha variedade de factores ambientais, e cómpre ter en conta os seguintes factores e contramedidas clave:
1. Humidade e ambiente acuático
Mecanismo de influencia:
A humidade penetra no substrato causando inchazo e debilitando a unión da interface fibra-substrato.
A hidrólise das fibras de vidro (GFRP) pode producirse cunha perda significativa de resistencia; as fibras de carbono (CFRP) vense menos afectadas.
Os ciclos húmidos e secos aceleran a expansión das microfisuras, o que provoca a delaminación e a desadhesión.
Medidas de protección:
Escolla resinas de baixa higroscopicidade (por exemplo, éster vinílico); revestimento superficial ou tratamento de impermeabilización.
Prefírese o CFRP en ambientes húmidos a longo prazo.
2. Temperatura e ciclos térmicos
Efectos das altas temperaturas:
A matriz de resina abrandase (por riba da temperatura de transición vítrea), o que resulta nunha diminución da rixidez e da resistencia.
A alta temperatura acelera a hidrólise e a reacción de oxidación (por exemplo,fibra de aramidaO AFRP é susceptible á degradación térmica).
Efectos da baixa temperatura:
Fragilización da matriz, propensa a microfisuras.
Ciclo térmico:
A diferenza no coeficiente de expansión térmica entre a fibra e a matriz leva á acumulación de tensións interfaciais e desencadea a desvinculación.
Medidas de protección:
Selección de resinas resistentes a altas temperaturas (por exemplo, bismaleimida); optimización da correspondencia térmica fibra/substrato.
3. Radiación ultravioleta (UV)
Mecanismo de influencia:
Os raios UV desencadean a reacción de fotooxidación da resina, o que leva á formación de calafateo superficial, fragilización e aumento das microgretas.
Acelera a intrusión de humidade e produtos químicos, desencadeando unha degradación sinérxica.
Medidas de protección:
Engadir absorbentes de UV (por exemplo, dióxido de titanio); cubrir a superficie cunha capa protectora (por exemplo, un revestimento de poliuretano).
Inspeccionar regularmenteCompoñentes de FRPen ambientes expostos.
4. Corrosión química
Ambiente ácido:
Erosión da estrutura de silicato nas fibras de vidro (sensibles ao GFRP), o que provoca a rotura das fibras.
Ambientes alcalinos (por exemplo, fluídos de poros do formigón):
Rompe a rede de siloxano das fibras de GFRP; a matriz de resina pode saponificarse.
A fibra de carbono (CFRP) ten unha excelente resistencia aos álcalis e é axeitada para estruturas de formigón.
Ambientes de pulverización salina:
A penetración de ións cloruro acelera a corrosión interfacial e sinerxiza coa humidade para exacerbar a degradación do rendemento.
Medidas de protección:
Selección de fibras resistentes aos produtos químicos (por exemplo, CFRP); adición de recheos resistentes á corrosión á matriz.
5. Ciclos de conxelación e desconxelación
Mecanismo de influencia:
A humidade que penetra nas microfendas conxélase e expándese, aumentando os danos; a conxelación e o desconxelamento repetidos provocan a fisuración da matriz.
Medidas de protección:
Controlar a absorción de auga do material; usar unha matriz de resina flexible para reducir os danos por fráxilidade.
6. Carga e fluencia a longo prazo
Efectos da carga estática:
A fluencia da matriz de resina leva á redistribución da tensión e as fibras están sometidas a cargas máis elevadas, o que pode desencadear fracturas.
O AFRP ten unha resistencia á fluencia significativa, o CFRP ten a mellor resistencia á fluencia.
Carga dinámica:
A carga de fatiga acelera a expansión das microfisuras e reduce a vida útil á fatiga.
Medidas de protección:
Permita un maior factor de seguridade no deseño; prefira fibras CFRP ou de alto módulo.
7. Acoplamento ambiental integrado
Escenarios do mundo real (por exemplo, contornas mariñas):
A humidade, a néboa salina, as flutuacións de temperatura e as cargas mecánicas actúan en sinerxia para acurtar drasticamente a vida útil.
Estratexia de resposta:
Avaliación de experimentos de envellecemento acelerado multifactorial; factor de desconto ambiental da reserva de deseño.
Resumo e recomendacións
Selección de materiais: tipo de fibra preferido segundo o ambiente (por exemplo, CFRP con boa resistencia química, GFRP de baixo custo pero que precisa protección).
Deseño de protección: revestimento superficial, tratamento de selado, formulación de resina optimizada.
Monitorización e mantemento: detección regular de microfendas e degradación do rendemento, reparación oportuna.
A durabilidade deReforzo de FRPdebe garantirse mediante unha combinación de optimización de materiais, deseño estrutural e avaliación da adaptabilidade ambiental, especialmente en contornas difíciles onde o rendemento a longo prazo debe verificarse coidadosamente.
Data de publicación: 02-04-2025
