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Los compuestos de polímero reforzado con fibra (FRP) se definen como polímeros reforzados con fibras. Representa una clase de materiales que caen en una categoría llamada materiales compuestos. Los compuestos se fabrican dispersando partículas de uno o más materiales en otro material, formando una red continua a su alrededor.
Los compuestos de FRP difieren de los materiales de construcción tradicionales como el acero y el aluminio. Los compuestos de FRP son anisotrópicos, mientras que el acero y el aluminio son isotrópicos. Por lo tanto, sus propiedades son direccionales, lo que significa que las propiedades mecánicas más altas están en la dirección de colocación de las fibras.
Estos materiales tienen una alta relación resistencia-densidad, excelente resistencia a la corrosión y convenientes propiedades eléctricas, magnéticas y térmicas. Sin embargo, son frágiles y sus propiedades mecánicas pueden verse afectadas por la velocidad de carga, la temperatura y las condiciones ambientales.
La función principal del refuerzo de fibra es
Cuando se utiliza FRP en aplicaciones de ingeniería, sus propiedades mecánicas permiten a los ingenieros obtener ganancias significativas en cuanto a funcionalidad, seguridad y economía de la construcción.
Tabla de contenido
Componentes de Materiales Compuestos
1. Fibra
La selección de fibra a menudo controla las propiedades de los compuestos. El carbono, el vidrio y la aramida son los tres principales tipos de fibras utilizadas en la construcción. Los compuestos a menudo se nombran por sus fibras de refuerzo, como CFRP, un polímero reforzado con fibra de carbono. Las propiedades más importantes que varían según el tipo de fibra son la rigidez y la deformación por tracción.
2. Matriz
La matriz debería transmitir fuerzas entre las fibras y evitar que las fibras se vean perjudicadas. Las resinas termoendurecibles (resinas termoendurecibles) se utilizan casi exclusivamente. Los ésteres de vinilo y los epoxis son las matrices más comunes.
Los epoxis se prefieren en su mayoría a los ésteres de vinilo, pero son más caros. La vida útil del epoxi es de unos 30 minutos a 20 grados centígrados, pero se puede cambiar con diferentes formulaciones. Los epoxis tienen una excelente fuerza, adherencia, propiedades de fluencia y resistencia química.
Tipos de polímero reforzado con fibra (FRP)
1. Polímero reforzado con fibra de vidrio (GFRP)
La fibra de vidrio está hecha básicamente de una mezcla de ingredientes menores como arena de sílice, piedra caliza y ácido fólico. Caliente la mezcla hasta que se derrita a unos 1260°C.
Vierta el vidrio fundido en los orificios finos de la placa de platino. Las hebras de vidrio se enfrían, recogen y enrollan. Tire de las fibras para aumentar la fuerza direccional. Luego, las fibras se tejen en varias formas para su uso en compuestos.
Basado en la composición de borosilicato de aluminio y cal, las fibras fabricadas con vidrio se consideran el principal refuerzo para los compuestos de matriz polimérica debido a sus altas propiedades de aislamiento eléctrico, baja sensibilidad a la humedad y altas propiedades mecánicas.
El vidrio es generalmente una fibra con buena resistencia al impacto, pero es más pesado que el carbono o la aramida. Dependiendo de la forma, las fibras de vidrio tienen propiedades superiores que son iguales o mejores que las del acero.
2. Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP)
La fibra de carbono tiene un alto módulo elástico de 200-800 GPa. El alargamiento máximo está entre 0,3 y 2,5%, correspondiendo un alargamiento bajo a una rigidez alta y viceversa.
La fibra de carbono no absorbe agua y es resistente a muchas soluciones químicas. Tienen una excelente resistencia a la fatiga y no se corroen, arrastran ni relajan.
3. Polímero reforzado con fibra de aramida (AFRP)
Aramida es la forma abreviada de poliamida aromática. Una marca comercial muy conocida de fibras de aramida es Kevlar, pero también existen otras marcas como Twaron, Technora y SVM.
de
No se usan mucho en aplicaciones de ingeniería civil porque son sensibles a las altas temperaturas, la humedad y la luz ultravioleta. Finalmente, las fibras de aramida tienen problemas de relajación y corrosión bajo tensión.
Aplicación de FRP
- Carbon FRP se usa en concreto pretensado donde la alta resistencia a la corrosión y la permeabilidad electromagnética de CFRP son importantes.
- Los compuestos CFRP se utilizan para tuberías submarinas y componentes estructurales.
costa afuera plataforma. Además de eso, FRP reduce el riesgo de incendio. - Los polímeros reforzados con fibra de carbono se utilizan para la producción de tuberías sumergibles para aguas profundas, ya que tienen una flotabilidad significativamente mayor (debido a su menor densidad) en comparación con el acero.
- Las escaleras y los pasillos también están hechos de compuestos para reducir el peso y resistir la corrosión.
- Utilizado en estructuras híbridas de alto rendimiento.
- Las barras de FRP se utilizan como materiales de refuerzo interno para estructuras de hormigón.
- Las barras, láminas y tiras de FRP se utilizan para fortalecer una variedad de estructuras construidas con concreto, mampostería, madera e incluso acero.
- FRP se utiliza para el refuerzo sísmico.
- Los polímeros reforzados con fibra se utilizan para construir estructuras especiales que requieren electroneutralidad.
- La alta absorción de energía de los compuestos de polímero reforzado con fibra de aramida (AFRP) los hace adecuados para reforzar estructuras de ingeniería sujetas a cargas dinámicas y de impacto.