Fiberförstärkt plastförstärkning(FRP-armering) ersätter gradvis traditionell stålarmering inom anläggningsteknik på grund av dess lätta vikt, höga hållfasthet och korrosionsbeständiga egenskaper. Dess hållbarhet påverkas dock av en mängd olika miljöfaktorer, och följande viktiga faktorer och motåtgärder måste beaktas:
1. Fuktighet och vattenmiljö
Påverkansmekanism:
Fukt tränger in i substratet vilket orsakar svullnad och försvagar bindningen mellan fiber och substrat.
Hydrolys av glasfibrer (GFRP) kan ske med betydande förlust av hållfasthet; kolfibrer (CFRP) påverkas mindre.
Våt- och torrcykling accelererar mikrosprickexpansion, vilket utlöser delaminering och avbindning.
Skyddsåtgärder:
Välj hartser med låg hygroskopicitet (t.ex. vinylester); ytbeläggning eller vattentätningsbehandling.
Föredra CFRP i långvarig fuktig miljö.
2. Temperatur- och termisk cykling
Effekter på hög temperatur:
Hartsmatrisen mjuknar (över glasövergångstemperaturen), vilket resulterar i minskad styvhet och styrka.
Hög temperatur accelererar hydrolys och oxidationsreaktion (t.ex.AramidfiberAFRP är känsligt för termisk nedbrytning).
Låg temperatureffekter:
Matrisförsprödning, benägen till mikrosprickbildning.
Termisk cykling:
Skillnad i värmeutvidgningskoefficient mellan fiber och matris leder till ansamling av gränsytspänningar och utlöser avbindning.
Skyddsåtgärder:
Val av högtemperaturbeständiga hartser (t.ex. bismaleimid); optimering av termisk matchning mellan fiber och substrat.
3. Ultraviolett (UV) strålning
Påverkansmekanism:
UV utlöser fotooxidationsreaktionen i hartset, vilket leder till ytkritning, försprödning och ökad mikrosprickbildning.
Accelererar penetrationen av fukt och kemikalier, vilket utlöser synergistisk nedbrytning.
Skyddsåtgärder:
Tillsätt UV-absorbenter (t.ex. titandioxid); täck ytan med ett skyddande lager (t.ex. polyuretanbeläggning).
Regelbunden inspektionFRP-komponenteri utsatta miljöer.
4. Kemisk korrosion
Sur miljö:
Erosion av silikatstrukturen i glasfibrerna (GFRP-känsliga), vilket resulterar i fiberbrott.
Alkaliska miljöer (t.ex. porvätskor i betong):
Stör siloxannätverket i GFRP-fibrer; hartsmatrisen kan förtvåla.
Kolfiber (CFRP) har utmärkt alkalibeständighet och är lämplig för betongkonstruktioner.
Saltspraymiljöer:
Kloridjonpenetration accelererar gränssnittskorrosion och samverkar med fuktighet för att förvärra prestandaförsämringen.
Skyddsåtgärder:
Val av kemiskt resistenta fibrer (t.ex. CFRP); tillsats av korrosionsbeständiga fyllmedel till matrisen.
5. Frys- och upptiningscykler
Påverkansmekanism:
Fukt som tränger in i mikrosprickor fryser och expanderar, vilket förstorar skadan; upprepad frysning och upptining leder till sprickbildning i matrisen.
Skyddsåtgärder:
Kontrollera materialets vattenabsorption; använd flexibel hartsmatris för att minska spröda skador.
6. Långvarig belastning och krypning
Statiska belastningseffekter:
Krypning av hartsmatrisen leder till spänningsomfördelning och fibrerna utsätts för högre belastningar, vilket kan utlösa brott.
AFRP kryper avsevärt, CFRP har bäst krypmotstånd.
Dynamisk belastning:
Utmattningsbelastning accelererar mikrosprickutvidgning och minskar utmattningslivslängden.
Skyddsåtgärder:
Tillåt högre säkerhetsfaktor i designen; föredra CFRP eller fibrer med hög modul.
7. Integrerad miljökoppling
Verkliga scenarier (t.ex. marina miljöer):
Fukt, saltstänk, temperaturfluktuationer och mekaniska belastningar verkar synergistiskt och förkortar livslängden dramatiskt.
Svarsstrategi:
Utvärdering av experiment med flerfaktorers accelererade åldrande; designreserv för miljödiskonteringsfaktor.
Sammanfattning och rekommendationer
Materialval: Föredragen fibertyp beroende på miljö (t.ex. CFRP god kemisk resistens, GFRP låg kostnad men behöver skydd).
Skyddsdesign: ytbeläggning, tätningsbehandling, optimerad hartsformulering.
Övervakning och underhåll: regelbunden detektering av mikrosprickor och prestandaförsämring, snabb reparation.
Hållbarheten hosFRP-förstärkningmåste garanteras genom en kombination av materialoptimering, strukturell design och bedömning av miljöanpassningsförmåga, särskilt i tuffa miljöer där långsiktig prestanda måste verifieras noggrant.
Publiceringstid: 2 april 2025
