Refuerzo de plástico reforzado con fibraEl refuerzo de FRP está reemplazando gradualmente al refuerzo de acero tradicional en la ingeniería civil gracias a su ligereza, alta resistencia y resistencia a la corrosión. Sin embargo, su durabilidad se ve afectada por diversos factores ambientales, por lo que es necesario considerar los siguientes factores clave y medidas correctivas:
1. Humedad y ambiente acuático
Mecanismo de influencia:
La humedad penetra en el sustrato provocando hinchazón y debilitando la unión de la interfaz fibra-sustrato.
La hidrólisis de las fibras de vidrio (GFRP) puede ocurrir con una pérdida significativa de resistencia; las fibras de carbono (CFRP) se ven menos afectadas.
El ciclo húmedo y seco acelera la expansión de las microfisuras, lo que provoca la delaminación y el desprendimiento.
Medidas de protección:
Elija resinas de baja higroscopicidad (por ejemplo, éster de vinilo); revestimiento de superficies o tratamiento impermeabilizante.
Preferir CFRP en ambientes húmedos a largo plazo.
2. Temperatura y ciclos térmicos
Efectos de alta temperatura:
La matriz de resina se ablanda (por encima de la temperatura de transición vítrea), lo que produce una disminución de la rigidez y la resistencia.
La temperatura alta acelera la reacción de hidrólisis y oxidación (por ejemplo,fibra de aramidaEl AFRP es susceptible a la degradación térmica).
Efectos de baja temperatura:
Fragilización de la matriz, propensa a microfisuras.
Ciclado térmico:
La diferencia en el coeficiente de expansión térmica entre la fibra y la matriz conduce a la acumulación de tensiones interfaciales y desencadena la desunión.
Medidas de protección:
Selección de resinas resistentes a altas temperaturas (por ejemplo, bismaleimida); optimización de la adaptación térmica fibra/sustrato.
3. Radiación ultravioleta (UV)
Mecanismo de influencia:
Los rayos UV desencadenan una reacción de fotooxidación de la resina, lo que produce desprendimiento de la superficie, fragilización y aumento de microfisuras.
Acelera la intrusión de humedad y productos químicos, desencadenando una degradación sinérgica.
Medidas de protección:
Añadir absorbentes UV (por ejemplo, dióxido de titanio); cubrir la superficie con una capa protectora (por ejemplo, revestimiento de poliuretano).
Inspeccionar periódicamenteComponentes de FRPen ambientes expuestos.
4. Corrosión química
Ambiente ácido:
Erosión de la estructura de silicato en las fibras de vidrio (sensibles al PRFV), provocando rotura de las fibras.
Entornos alcalinos (por ejemplo, fluidos de poros de hormigón):
Altera la red de siloxano de las fibras de GFRP; la matriz de resina puede saponificarse.
La fibra de carbono (CFRP) tiene una excelente resistencia a los álcalis y es adecuada para estructuras de hormigón.
Entornos con niebla salina:
La penetración de iones de cloruro acelera la corrosión interfacial y se sinergiza con la humedad para exacerbar la degradación del rendimiento.
Medidas de protección:
Selección de fibras químicamente resistentes (por ejemplo, CFRP); adición de cargas resistentes a la corrosión a la matriz.
5. Ciclos de congelación y descongelación
Mecanismo de influencia:
La humedad que penetra en las microfisuras se congela y se expande, aumentando el daño; la congelación y descongelación repetidas provocan el agrietamiento de la matriz.
Medidas de protección:
Controle la absorción de agua del material; utilice una matriz de resina flexible para reducir el daño por fragilidad.
6. Carga a largo plazo y fluencia
Efectos de carga estática:
La fluencia de la matriz de resina provoca una redistribución de la tensión y las fibras quedan sometidas a cargas más elevadas, lo que puede provocar fracturas.
El AFRP se deforma significativamente, el CFRP tiene la mejor resistencia a la deformación.
Carga dinámica:
La carga de fatiga acelera la expansión de las microfisuras y reduce la vida útil por fatiga.
Medidas de protección:
Permitir un mayor factor de seguridad en el diseño; preferir CFRP o fibras de alto módulo.
7. Acoplamiento ambiental integrado
Escenarios del mundo real (por ejemplo, entornos marinos):
La humedad, la niebla salina, las fluctuaciones de temperatura y las cargas mecánicas actúan sinérgicamente para acortar drásticamente la vida útil.
Estrategia de respuesta:
Evaluación de experimento de envejecimiento acelerado de múltiples factores; factor de descuento ambiental de reserva de diseño.
Resumen y recomendaciones
Selección del material: Tipo de fibra preferido según el entorno (por ejemplo, CFRP buena resistencia química, GFRP bajo costo pero necesita protección).
Diseño de protección: recubrimiento de superficie, tratamiento de sellado, formulación de resina optimizada.
Monitoreo y mantenimiento: detección periódica de microfisuras y degradación del rendimiento, reparación oportuna.
La durabilidad deRefuerzo de FRPdebe garantizarse mediante una combinación de optimización de materiales, diseño estructural y evaluación de la adaptabilidad ambiental, especialmente en entornos hostiles donde el rendimiento a largo plazo debe verificarse cuidadosamente.
Hora de publicación: 02-abr-2025
