Refuerzo de plástico reforzado con fibraEl refuerzo con FRP (plástico reforzado con fibra de vidrio) está sustituyendo gradualmente al refuerzo de acero tradicional en la ingeniería civil debido a su ligereza, alta resistencia y resistencia a la corrosión. Sin embargo, su durabilidad se ve afectada por diversos factores ambientales, por lo que deben tenerse en cuenta los siguientes factores clave y contramedidas:
1. Humedad y ambiente acuático
Mecanismo de influencia:
La humedad penetra en el sustrato provocando hinchazón y debilitando la unión entre la fibra y el sustrato.
La hidrólisis de las fibras de vidrio (GFRP) puede producirse con una pérdida significativa de resistencia; las fibras de carbono (CFRP) se ven menos afectadas.
Los ciclos de humedad y sequedad aceleran la expansión de microfisuras, provocando la delaminación y el desprendimiento.
Medidas de protección:
Elija resinas de baja higroscopicidad (por ejemplo, viniléster); revestimiento superficial o tratamiento impermeabilizante.
Preferiblemente CFRP en ambientes húmedos a largo plazo.
2. Temperatura y ciclos térmicos
Efectos de las altas temperaturas:
La matriz de resina se ablanda (por encima de la temperatura de transición vítrea), lo que resulta en una disminución de la rigidez y la resistencia.
Las altas temperaturas aceleran las reacciones de hidrólisis y oxidación (por ejemplo).fibra de aramidaEl AFRP es susceptible a la degradación térmica).
Efectos de las bajas temperaturas:
Fragilización de la matriz, propensa a la microfisuración.
Ciclos térmicos:
La diferencia en el coeficiente de expansión térmica entre la fibra y la matriz conduce a la acumulación de tensiones interfaciales y desencadena el desprendimiento.
Medidas de protección:
Selección de resinas resistentes a altas temperaturas (por ejemplo, bismaleimida); optimización de la compatibilidad térmica fibra/sustrato.
3. Radiación ultravioleta (UV)
Mecanismo de influencia:
La radiación UV desencadena una reacción de fotooxidación de la resina, lo que produce un efecto calcáreo en la superficie, fragilidad y un aumento de las 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 regularmenteComponentes de FRPen ambientes expuestos.
4. Corrosión química
Ambiente ácido:
Erosión de la estructura de silicato en las fibras de vidrio (sensibles al GFRP), lo que provoca la rotura de las fibras.
Ambientes alcalinos (por ejemplo, fluidos de poros del 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.
Ambientes con niebla salina:
La penetración de iones cloruro acelera la corrosión interfacial y actúa en sinergia con la humedad para exacerbar la degradación del rendimiento.
Medidas de protección:
Selección de fibras químicamente resistentes (por ejemplo, CFRP); adición de rellenos 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:
Controlar la absorción de agua del material; utilizar una matriz de resina flexible para reducir los daños por fragilidad.
6. Carga a largo plazo y fluencia
Efectos de la carga estática:
La fluencia de la matriz de resina provoca una redistribución de la tensión y las fibras se ven sometidas a cargas mayores, lo que puede desencadenar fracturas.
El AFRP sufre una fluencia significativa, mientras que el CFRP presenta la mejor resistencia a la fluencia.
Carga dinámica:
La carga de fatiga acelera la expansión de microfisuras y reduce la vida útil a fatiga.
Medidas de protección:
Considere un factor de seguridad más elevado en el diseño; prefiera CFRP o fibras de alto módulo.
7. Acoplamiento ambiental integrado
Escenarios del mundo real (por ejemplo, entornos marinos):
La humedad, la salinidad del aire, las fluctuaciones de temperatura y las cargas mecánicas actúan de forma sinérgica para acortar drásticamente la vida útil.
Estrategia de respuesta:
Evaluación experimental de envejecimiento acelerado multifactorial; factor de descuento ambiental de reserva de diseño.
Resumen y recomendaciones
Selección de materiales: Tipo de fibra preferido según el entorno (por ejemplo, CFRP buena resistencia química, GFRP bajo coste pero necesita protección).
Diseño de protección: revestimiento superficial, tratamiento de sellado, formulación de resina optimizada.
Monitoreo y mantenimiento: detección regular de microfisuras y degradación del rendimiento, reparación oportuna.
La durabilidad deRefuerzo de FRPEsto debe 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.
Fecha de publicación: 2 de abril de 2025
