ไฟเบอร์กลาสเสริมแรง (FRP) ได้รับความนิยมในงานก่อสร้างเพื่อความทนทานและประสิทธิภาพ

ในสาขาวัสดุก่อสร้างที่พัฒนาอย่างรวดเร็ว มีวัสดุหนึ่งประเภทโดดเด่นด้วยคุณสมบัติที่พิเศษ คือ โพลีเมอร์เสริมใย (FRP)การรวมลักษณะของน้ําหนักเบากับความแข็งแรงและความทนทานต่อการกัดกร่อนสูง, FRP ได้รับการยอมรับมากขึ้นเป็นทางเลือกที่ดีกว่าวัสดุก่อสร้างดั้งเดิม

FRP ไม่ใช่วัสดุเดียว แต่เป็นวัสดุประกอบที่ผลิตโดยการรวมเส้นใยที่มีประสิทธิภาพสูงกับเมทริกซ์พอลิมเมอร์โครงสร้าง ที่ เฉพาะ ตัว เอง นี้ ทํา ให้ มี คุณสมบัติ ที่ เกิน ยุทธกรรม ของ วัสดุ การ สร้าง ที่ ปกติแต่ FRP คืออะไร? มันถูกผลิตอย่างไร? และมันมีผลกระทบที่สําคัญที่สุดอยู่ที่ไหน? บทความนี้ให้ภาพรวมของ FRP โดยตรวจสอบองค์ประกอบของมันกระบวนการผลิต, ข้อดี, ข้อจํากัด, และการใช้งาน

โพลีเมอร์เสริมใย (FRP) เป็นวัสดุประกอบที่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกันสองส่วนหรือมากกว่า: เส้นใยเสริมและเมทริกซ์โพลีเมอร์ เส้นใยให้ความแข็งแรงและความแข็งแรงขณะที่เมทริกซ์จะผูกเส้นใยเข้าด้วยกัน และโอนภาระระหว่างพวกมันคุณสมบัติของ FRP สามารถปรับแต่งโดยการเลือกวัสดุใยและเมทริกซ์ที่แตกต่างกันและปรับสัดส่วนของพวกเขาเพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานเฉพาะเจาะจง

สายใยเสริมเป็นองค์ประกอบที่รับภาระหลักของ FRP โดยกําหนดความแข็งแรง ความแข็งแรง และความทนความร้อน

• สายใยแก้ว (GFRP):สายเสริมเหล็กที่มีการใช้อย่างแพร่หลายที่สุด เนื่องจากราคาถูก ความแข็งแรงสูง และความทนทานต่อการกัดกรอง
• สายใยคาร์บอน (CFRP):ส่งความแข็งแรงและความแข็งแรงอย่างพิเศษ ทําให้มันเหมาะสมสําหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูง แม้ค่าใช้จ่ายที่สูงกว่าจะจํากัดการใช้งานที่แพร่หลาย
• สายใยอารามิด (AFRP):รู้จักกันดีด้วยความทนทานต่อการกระแทกและความอดทนต่อความร้อน มักถูกใช้ในการป้องกันทางระเบิดและการใช้งานในเครื่องบินอากาศ (เช่น Kevlar, Nomex)
• สายใยเบซาลท์ (BFRP):สายใยไม่เป็นอินทรีย์ที่กําลังเกิดขึ้นมา มีคุณสมบัติคล้ายกับเส้นใยแก้ว แต่มีความทนต่อความร้อนที่ดีขึ้น และการผลิตที่มิชอบสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

สายใยเรซินเมทริกซ์ (matrix resin) เชื่อมเส้นใยเข้าด้วยกัน, โอนภาระ, และปกป้องมันจากความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อม

• ธ อร์มอเรสติก:สร้างโครงสร้างที่เชื่อมโยงกันอย่างไม่กลับคืนได้หลังจากการแข็งแรง, ให้ความแข็งแรง, ความแข็งแรงและความทนความร้อนที่ดีเยี่ยม. ตัวอย่างรวมถึง epoxy, โพลีเอสเตอร์ไม่จืด, และธ อร์ vinyl ester.
• ธ อร์มพลาสติก:สามารถอ่อนนุ่มโดยการทําความร้อนและแข็งอีกครั้ง, ทําให้สามารถแปรรูปซ้ํา. ตัวอย่างรวมถึงโพลีโปรไพเลน (PP), โพลีไวนิลเคลอไรด์ (PVC) และโพลียามิด (PA).โดยทั่วไปพวกเขามีความแข็งแรงและความทนความร้อนที่ต่ํากว่าพืชผสมที่แข็งแรง.

การผลิต FRP ใช้วิธีการผลิตที่แตกต่างกันหลายแบบ แต่ละวิธีเหมาะกับการใช้งานและคุณสมบัติของวัสดุที่แตกต่างกัน

• การวางมือ:วิธีง่ายสําหรับรูปขนาดเล็กหรือรูปทรงที่ซับซ้อน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ยางด้วยมือกับชั้นเส้นใยในหม้อ
• สเปรย์-อัพ:รูปแบบอัตโนมัติของการวางมือ โดยที่เส้นใยและสับซ้อนถูกฉีดลงบนหม้อพร้อมกัน
• พัลทรูชั่น:กระบวนการที่ต่อเนื่องในการผลิตโปรไฟล์ FRP (ตัวอย่างเช่น สต๊อป ท่อ) โดยดึงเส้นใยที่ติดเชื้อด้วยสารสกัด
• การลวดเส้นใย:ใช้สําหรับโครงสร้างทรงกระบอกขุม (เช่นท่อ, ถังความดัน) โดยการล่อเส้นใยที่เคลือบด้วยสับรอบหมุนหมุน
• การพิมพ์แบบดัน:วิธีการผลิตปริมาณสูง โดยใช้เส้นใยและสับผสมก่อน และสับผสานเป็นรูปร่างภายใต้ความร้อนและความดัน
• การพิมพ์การถ่ายทอดพยาธิ (VARTM) โดยการช่วยด้วยระยะว่าง:วิธีที่พัฒนาขึ้น สําหรับชิ้นส่วนใหญ่ที่ซับซ้อน โดยใช้แรงกดแหลมสูบยางในชั้นเส้นใย

• น้ําหนักเบา แต่แข็งแรงFRP น้ําหนัก 1/4 ถึง 1/5 ของเหล็ก แต่สามารถเทียบหรือเกินความแข็งแรงของมัน ลดน้ําหนักโครงสร้างและค่าติดตั้ง
• ความต้านทานต่อการกัดกรอง:ทํางานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น ทะเล, เคมี), ยืดอายุการใช้งานและลดการบํารุงรักษา
• ความยืดหยุ่นในการออกแบบคุณสมบัติสามารถปรับแต่งโดยการปรับผสมไฟเบอร์ / แมตริกซ์และรูปแบบ layup
• ความทนทานต่อความเหนื่อย:รักษาความสามารถในการทํางานภายใต้การโหลดแบบหมุนเวียน ทําให้มันเหมาะสมสําหรับสะพานและการใช้งานด้านอากาศ
• การกันไฟฟ้า:เหมาะสําหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าและพื้นฐาน
• ความโปร่งใสของราดาร์ใช้ในริดาร์โดมและแอนเทนเน่

• ความรู้สึกต่อความร้อน:ความแข็งแรงจะลดลงในอุณหภูมิสูง ทําให้จําเป็นต้องมีมาตรการป้องกันในบางการใช้งาน
• ค่า:รูปแบบที่มีประสิทธิภาพสูง (เช่น CFRP) อาจมีราคาแพง ซึ่งจํากัดการนํามาใช้
• ความ ท้าทาย ใน การ อุปกรณ์ ย้อน ใหม่วิธีการกําจัดปัจจุบัน (การเก็บขยะ, การเผาไหม้) สร้างความกังวลต่อสิ่งแวดล้อม
• ประสบการณ์ด้านสนามที่จํากัดประวัติศาสตร์ที่สั้นกว่าวัสดุประเพณี ต้องการการออกแบบและการดําเนินงานอย่างระมัดระวัง

FRP ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น

• การก่อสร้างการเสริมสร้างโครงสร้าง การปรับปรุงระบบความแรงแผ่นดินไหว และส่วนประกอบใหม่ของอาคาร (ขั้ว, แผ่น, คอลัมน์)
• การขนส่ง:ส่วนประกอบรถยนต์, รถไฟฟ้า, ทะเล, และอากาศ (เช่น ร่างรถยนต์, ร่างเรือ, ปีกเครื่องบิน)
• อุตสาหกรรมเคมี:ถัง ทนทานการกัดกร่อน ท่อ และโรงงานปฏิกิริยา
• อุปกรณ์กีฬา:คลับกอล์ฟ แร็คเก็ตเทนนิส และสกี
• อุปกรณ์การแพทย์โปรเทสติกและออร์โตเปเดีย
• ภาคพลังงาน:ใบลมและหอส่งสัญญาณ

ความก้าวหน้าที่กําลังดําเนินอยู่ในเทคโนโลยี FRP เน้น:

• วัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นที่มีความแข็งแรง, ความแข็งแรง และความทนความร้อนที่ดีขึ้น
• การลดต้นทุนเพื่อเพิ่มการเข้าถึง
• สูตรที่มีคุณภาพต่อสิ่งแวดล้อม และสามารถนําไปใช้ใหม่ได้
• FRP ฉลาดที่มีเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้เพื่อการติดตามสุขภาพโครงสร้าง
• สารประกอบหลายฟังก์ชัน (ตัวอย่างเช่น การเยียวยาตัวเอง, ความทนไฟ)

โพลิเมอร์ที่เสริมสร้างด้วยเส้นใย เป็นการเปลี่ยนแปลงความก้าวหน้าในวัสดุก่อสร้าง ซึ่งมีผลประโยชน์ที่ไม่มีคู่แข่งเมื่อการวิจัยยังคงปรับปรุงคุณสมบัติและการใช้งานของมัน, FRP เตรียมที่จะมีบทบาทที่สําคัญยิ่งขึ้นในการพัฒนาวิศวกรรมและพื้นฐานที่ทันสมัยการเข้าใจพื้นฐานของมันเป็นสิ่งสําคัญในการนําศักยภาพของมันไปใช้ในโครงการในอนาคต.