Polymère renforcé de fibres pour la vie quotidienne

Historique du développement du FRP

Depuis sa création dans les années 1940, le FRP a d'abord été utilisé dans les domaines aérospatial, militaire et autres. Prenant l'avion de passagers comme exemple, la proportion de PRF dans les matériaux de fabrication des avions de passagers a augmenté d'année en année, et le Boeing 787 et l'Airbus 350 ont dépassé 50 % (rapport de poids), ce qui est supérieur à l'acier, l'aluminium, le titane et d'autres métaux. .

Et ses alliages.

Avec la réduction des coûts de préparation des matériaux, le FRP a également commencé à entrer dans la vie du grand public. Les matériaux composites renforcés de fibres de verre GFRP (communément appelés plastiques renforcés de fibres de verre) et les matériaux composites renforcés de fibres de carbone CFRP sont couramment utilisés. Le GFRP est principalement utilisé dans les sculptures paysagères, les sièges, les poubelles, les réservoirs de stockage, etc. Le CFRP peut être utilisé dans les yachts, les automobiles, les vélos, les équipements de sport et de loisirs, etc.

Le FRP a été utilisé pour la première fois dans les bâtiments civils dans les années 1960. Cependant, ce n'est que dans les années 1990 qu'avec l'essor de la technologie de renforcement en FRP pour les structures en béton armé, la communauté des ingénieurs a progressivement reconnu ce nouveau type de matériau et s'est étendue au renforcement des structures en acier, en bois et en maçonnerie.

Fonctionnalités PRF

1.Poids léger

La densité du FRP est d'environ 14-21kN/m3, soit environ 1/6 à 1/4 de celle de l'acier, et il est également plus léger que l'aluminium. Lorsqu'il est appliqué à une structure de grande portée, il peut réduire considérablement le poids de la structure. Prenons l'exemple du théâtre Jobs. L'ensemble du toit en fibre de carbone ne pèse que 80 t et peut être construit par levage dans son ensemble. Calculé en fonction du diamètre du toit d'environ 47 m, cela équivaut à un poids moyen de 46 kg par mètre carré, ce qui n'équivaut qu'à une tôle d'acier d'environ 6 mm d'épaisseur. Un effet de réduction de poids aussi étonnant permet au toit de supporter le poids du verre structurel environnant, créant un effet spatial étonnant.

2.Haute résistance

Il existe des défauts dans la structure cristalline des matériaux naturels. Plus le matériau est fin, moins il y a de défauts et plus la résistance est élevée. La résistance de la fibre de carbone et de la fibre de verre peut atteindre 10-20 fois celle de l'acier. Compte tenu de la différence de résistance entre la fibre et la matrice, le rapport résistance/poids des matériaux FRP peut généralement atteindre plus de 4 fois celui de l'acier, ce qui rend la portée ultime des structures à grande portée en FRP plus que traditionnelle La structure est de 2 à 3 fois plus grand.

Certains chercheurs ont démontré l'utilisation de câbles CFRP pour construire le pont de Gibraltar de 10 000-m de portée, et sa force peut être vue à partir de cela.

3.Facile à former

Le processus de production de FRP comprend diverses méthodes telles que la pultrusion, l'enroulement, la pose à la main et le moulage par injection. Non seulement les produits FRP aux formes régulières peuvent être produits à grande échelle, mais des feuilles de presque toutes les formes peuvent également être produites pour construire des formes architecturales non linéaires.

4.Facile à démonter et à assembler

Autres caractéristiques du FRP

1.Module d'élasticité : Le module d'élasticité du FRP est équivalent à celui du béton et du bois. Par rapport à sa haute résistance, la conception structurelle est souvent contrôlée par la déformation. La déformation peut être contrôlée par une sélection raisonnable de la forme structurelle, une combinaison avec d'autres matériaux et une précontrainte.

2. Coefficient de dilatation linéaire : beaucoup plus petit que l'acier, l'aluminium et d'autres matériaux métalliques. D'une part, il ne causera pas de contrainte de température évidente lorsqu'il est appliqué à des structures ultra-longues, ce qui est propice à la conception structurelle ; d'autre part, il a un meilleur effet d'isolation thermique, plus Une couche d'isolation supplémentaire du bâtiment est nécessaire pour économiser de l'espace dans le bâtiment.

3. Résistance au feu : la résine se ramollit à haute température et entraîne une diminution des propriétés mécaniques. La méthode de traitement ignifuge de surface ignifuge plus FRP peut être utilisée pour améliorer les performances ignifuges de la résine. L'effet ignifuge d'un FRP bien traité peut être équivalent à celui du béton.

4.Économique : Le prix du matériau FRP est supérieur à celui de l'acier. Cependant, compte tenu de son poids léger, de sa haute résistance, de sa résistance à la corrosion et de ses faibles besoins d'entretien, le coût global est compétitif.

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