Polimero reforzado de fibra (frp) en la construcción, tipos y usos

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El compuesto de polímero reforzado de fibra (FRP) se define como un polímero reforzado con fibra. Representa una clase de materiales que pertenecen a una categoría conocida como materiales compuestos. Los materiales compuestos se fabrican dispersando partículas de uno o más materiales en otro material, lo que forma una red continua a su alrededor.

Los compuestos FRP son diferentes de los materiales de construcción tradicionales como Acero y Aluminio. Los compuestos FRP son anisotrópicos mientras que Acero y Aluminio son isotrópicos. Por lo tanto, sus propiedades son direccionales, lo que significa que las mejores propiedades mecánicas están en la dirección de la colocación de la fibra.

Estos materiales tienen una alta relación de resistencia a la densidad, resistencia a la corrosión excepcional y propiedades eléctricas, magnéticas y térmicas convenientes. Sin embargo, son frágiles y sus propiedades mecánicas pueden verse afectadas por la velocidad de carga, temperatura y condiciones ambientales.

La función principal del refuerzo de fibra es llevarcargaa lo largo de la longitud de lafibray para proporcionar resistencia y rigidez en una dirección. Reemplaza materiales metálicos en muchas aplicaciones estructurales donde la capacidad de carga es importante.

El uso de FRP en aplicaciones de ingeniería permite a los ingenieros obtener logros significativos en la funcionalidad, seguridad y economía de la construcción debido a sus propiedades mecánicas.

Contenido:

  • Componentes de materiales compuestos
    • 1. Fibras
    • 2. Matrices
  • Tipos de polímero reforzado con fibra (FRP)
    • 1. Polímero reforzado de fibra de vidrio (GFRP)
    • 2. Polímero reforzado de fibra de carbono (CFRP)
    • 3. Polímero reforzado de fibra aramida (AFRP)
  • Aplicaciones de FRP

Componentes de materiales compuestos

1. Fibras

La elección de la fibra controla con frecuencia las propiedades de los materiales compuestos. Carbono, Vidrio y Aramid son tres tipos principales de fibras que se utilizan en la construcción. El compuesto es a menudo nombrado por la fibra de refuerzo, por ejemplo, CFRP para Polímero Reforzado de Fibra de Carbono. Las propiedades más importantes que difieren entre los tipos de fibra son la rigidez y la tensión de tracción.

Fig. 1: Vidrio, carbono y fibra aramida

2. Matrices

La matriz debe transferir las fuerzas entre las fibras y proteger las fibras forman efectos perjudiciales. Las resinas termosetting (termosets) se utilizan casi exclusivamente. Vinylester y epoxy son las matrices más comunes.

La epoxi se prefiere sobre todo por encima del viniléster, pero también es más costosa. Epoxy tiene una vida en maceta de alrededor de 30 minutos a 20 grados Celsius, pero se puede cambiar con diferentes formulaciones.

Fig. 2: Fibra Plus Matrix produce FRP

Tipos de polímero reforzado con fibra (FRP)

1. Polímero reforzado de fibra de vidrio (GFRP)

Las fibras de vidrio se fabrican básicamente mezclando arena de sílice, caliza, ácido fólico y otros ingredientes menores. La mezcla se calienta hasta que se derrite a unos 1260°C.

A continuación, se permite que el vidrio fundido fluya a través de agujeros finos en una placa de platino. Las hebras de vidrio se enfrían, se recogen y se enrollan. Las fibras se dibujan para aumentar la resistencia direccional. Las fibras se tejen en varias formas para su uso en compuestos.

A partir de una composición de borosilicato de lima de aluminio, las fibras producidas en vidrio se consideran el refuerzo predominante para los compuestos de matriz de polímeros debido a sus altas propiedades aislantes eléctricas, baja susceptibilidad a la humedad y altas propiedades mecánicas.

El vidrio es generalmente una buena fibra resistente al impacto pero pesa más que carbono o aramida. Las fibras de vidrio tienen excelentes características iguales o mejores que el acero en ciertas formas.

Fig. 3: Barras de polímero reforzadas con fibra de vidrio

2. Polímero reforzado de fibra de carbono (CFRP)

Las fibras de carbono tienen un alto módulo de elasticidad, 200-800 GPa. El alargamiento final es de 0,3-2,5 % donde el alargamiento inferior corresponde a la mayor rigidez y viceversa.

Las fibras de carbono no absorben el agua y son resistentes a muchas soluciones químicas. Soportan la fatiga excelentemente y ni corroen ni muestran ningún tipo de arrastre o relajación.

Fig. 4: Barras de polímero reforzadas con fibra de carbono

3. Polímero reforzado de fibra aramida (AFRP)

Aramid es la forma corta de poliamida aromática. Una conocida marca de fibras aramidas es Kevlar, pero existen otras marcas como Twaron, Technora y SVM.

Losfinalalargamiento del 1,5-5% dependiendo de la calidad.un altoenergía de fractura y por lo tanto se utiliza para cascos y prendas a prueba de balas.

Fig. 5: Propiedades de diferentes tipos de FRP en comparación con acero

Aplicaciones de FRP

  1. Los FRP de carbono se utilizan en hormigón pretensado para aplicaciones donde es importante la alta resistencia a la corrosión y la transparencia electromagnética de CFRP.
  2. Los compuestos CFRP se emplean para tuberías subacuáticas y partes estructurales demar adentro
  3. Los polímeros reforzados con fibra de carbono se utilizan para fabricar tubos submarinos de gran profundidad, ya que proporciona una flotabilidad significativamente mayor (debido a su baja densidad) en comparación con el acero.
  4. Las escaleras y pasarelas también están hechas de compuestos para ahorrar peso y resistencia a la corrosión.
  5. Las barras FRP se utilizan como refuerzo interno para estructuras de hormigón.
  6. Los FRP se emplean para la retroadaptación sísmica.
  7. Los polímeros reforzados con fibra se utilizan en la construcción de estructuras especiales que requieren neutralidad eléctrica.
  8. La alta absorción de energía de compuestos de polímero reforzado con fibra de aramida (AFRP) los hace adecuados para reforzar las estructuras de ingeniería sometidas a carga dinámica y de impacto.

Video: Polimero reforzado de fibra (FRP) en la construcción, tipos y usos

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