Reforço de plástico reforçado com fibra(Reforço de PRFV) está gradualmente substituindo o reforço de aço tradicional na engenharia civil devido às suas propriedades de leveza, alta resistência e resistência à corrosão. No entanto, sua durabilidade é afetada por uma variedade de fatores ambientais, e os seguintes fatores-chave e contramedidas precisam ser considerados:
1. Umidade e ambiente aquático
Mecanismo de influência:
A umidade penetra no substrato, causando inchaço e enfraquecendo a ligação da interface fibra-substrato.
A hidrólise de fibras de vidro (GFRP) pode ocorrer com perda significativa de resistência; fibras de carbono (CFRP) são menos afetadas.
O ciclo úmido e seco acelera a expansão de microfissuras, provocando delaminação e descolamento.
Medidas de proteção:
Escolha resinas de baixa higroscopicidade (por exemplo, éster vinílico); revestimento de superfície ou tratamento impermeabilizante.
Prefira CFRP em ambientes úmidos de longo prazo.
2. Temperatura e Ciclagem Térmica
Efeitos de altas temperaturas:
A matriz de resina amolece (acima da temperatura de transição vítrea), resultando em diminuição da rigidez e resistência.
A alta temperatura acelera a reação de hidrólise e oxidação (por exemploFibra de aramidaO AFRP é suscetível à degradação térmica).
Efeitos de baixa temperatura:
Fragilização da matriz, propensa a microfissuras.
Ciclagem térmica:
A diferença no coeficiente de expansão térmica entre a fibra e a matriz leva ao acúmulo de tensões interfaciais e desencadeia o descolamento.
Medidas de proteção:
Seleção de resinas resistentes a altas temperaturas (por exemplo, bismaleimida); otimização da correspondência térmica fibra/substrato.
3. Radiação ultravioleta (UV)
Mecanismo de influência:
A radiação UV desencadeia uma reação de foto-oxidação da resina, o que causa escamação da superfície, fragilização e aumento de microfissuras.
Acelera a intrusão de umidade e produtos químicos, desencadeando degradação sinérgica.
Medidas de proteção:
Adicione absorvedores de UV (por exemplo, dióxido de titânio); cubra a superfície com uma camada protetora (por exemplo, revestimento de poliuretano).
Inspecionar regularmenteComponentes de FRPem ambientes expostos.
4. Corrosão química
Ambiente ácido:
Erosão da estrutura de silicato nas fibras de vidro (sensível ao GFRP), resultando na quebra das fibras.
Ambientes alcalinos (por exemplo, fluidos de poros de concreto):
Interrompe a rede de siloxano das fibras de GFRP; a matriz de resina pode saponificar.
A fibra de carbono (CFRP) tem excelente resistência alcalina e é adequada para estruturas de concreto.
Ambientes com névoa salina:
A penetração de íons cloreto acelera a corrosão interfacial e interage com a umidade para agravar a degradação do desempenho.
Medidas de proteção:
Seleção de fibras quimicamente resistentes (por exemplo, CFRP); adição de cargas resistentes à corrosão à matriz.
5. Ciclos de congelamento e descongelamento
Mecanismo de influência:
A umidade que penetra nas microfissuras congela e expande, aumentando o dano; o congelamento e o descongelamento repetidos causam rachaduras na matriz.
Medidas de proteção:
Controle a absorção de água do material; use matriz de resina flexível para reduzir danos frágeis.
6. Carregamento e fluência de longo prazo
Efeitos de carga estática:
A fluência da matriz de resina leva à redistribuição do estresse e as fibras são submetidas a cargas maiores, o que pode desencadear fratura.
O AFRP apresenta fluência significativa, enquanto o CFRP tem a melhor resistência à fluência.
Carregamento dinâmico:
A carga de fadiga acelera a expansão de microfissuras e reduz a vida útil da fadiga.
Medidas de proteção:
Considere um fator de segurança maior no projeto; prefira CFRP ou fibras de alto módulo.
7. Acoplamento ambiental integrado
Cenários do mundo real (por exemplo, ambientes marinhos):
Umidade, névoa salina, flutuações de temperatura e cargas mecânicas agem sinergicamente para reduzir drasticamente a vida útil.
Estratégia de resposta:
Avaliação de experimento de envelhecimento acelerado multifatorial; fator de desconto ambiental de reserva de projeto.
Resumo e Recomendações
Seleção de material: Tipo de fibra preferido de acordo com o ambiente (por exemplo, CFRP, boa resistência química, GFRP, baixo custo, mas precisa de proteção).
Projeto de proteção: revestimento de superfície, tratamento de vedação, formulação de resina otimizada.
Monitoramento e manutenção: detecção regular de microfissuras e degradação de desempenho, reparo oportuno.
A durabilidade deReforço de FRPprecisa ser garantida por uma combinação de otimização de materiais, projeto estrutural e avaliação de adaptabilidade ambiental, especialmente em ambientes adversos, onde o desempenho a longo prazo precisa ser cuidadosamente verificado.
Horário da publicação: 02/04/2025
