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纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP的材料構(gòu)成與特點(diǎn)

作者：華城興小編 來(lái)源：硅酸鈣板研發(fā)部 發(fā)布日期：2019-10-15 瀏覽次數(shù)：2047

　　正所謂“尺有所長(zhǎng)，寸有所短?！泵總€(gè)物品自身，都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。那么，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP，具體有哪些特點(diǎn)呢？同時(shí)，其是由什么材料所構(gòu)成的呢？具體，應(yīng)用場(chǎng)景，又有哪些呢？下面，就讓我們一起來(lái)看看！




材料構(gòu)成：

　　
　　纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP，英文全稱Fiber Reinforced Polymer /Plastics，由纖維材料與基體材料構(gòu)成。用于建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，常用的纖維材料有碳纖維、玻璃纖維，基體材料有環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂。

　　由微觀到宏觀，首先由極細(xì)的纖維絲按一定方向排列或編織為板、布等形式，再與基體材料膠結(jié)后形成FRP制品。

FRP特點(diǎn)：

　　
　　重量輕

　　FRP的密度約為14-21kN/m3，約為鋼的1/6~1/4，亦輕于金屬鋁。應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)中時(shí)，可極大減輕結(jié)構(gòu)自重。

　　強(qiáng)度高

　　天然物質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)中都有缺陷，材料越細(xì)，缺陷越少，強(qiáng)度越高。

　　碳纖維、玻璃纖維的強(qiáng)度可達(dá)鋼材的10~20倍，綜合考慮纖維和基體的強(qiáng)度差異，F(xiàn)RP材料的強(qiáng)度/重量比通?？蛇_(dá)鋼材的4倍以上，使得FRP大跨結(jié)構(gòu)的極限跨度比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)大2~3倍。

　　成型方便

　　FRP的生產(chǎn)制作工藝包括拉擠、纏繞、手糊、噴射成型等多種方式。不僅可規(guī)?；a(chǎn)形狀規(guī)則的FRP制品，更可制作出幾乎任意形狀的板材用于構(gòu)筑非線性建筑造型。

　　便于拆卸組裝

　　FRP具有包括栓接在內(nèi)的多種連接方式，其材料的輕便性使其更便于拆卸和組裝。

　　耐腐蝕

　　海邊造房子最怕什么？其實(shí)是腐蝕，無(wú)論是鋼材還是混凝土。小i去年去鼓浪嶼“考察”，偶然間看到腐蝕后的橋墩，對(duì)此深有感觸。而FRP可在酸、堿、鹽和潮濕環(huán)境中長(zhǎng)期使用，亦可抵抗除冰鹽和空氣中鹽分的腐蝕。

　　各向異性

　　不同于鋼、鋁等材料各向同性的特點(diǎn)，由于纖維鋪設(shè)常具有方向性（單向或雙向交織），使得FRP在沿纖維和垂直纖維方向力學(xué)性能相差較大，屬于復(fù)合材料力學(xué)范疇，力學(xué)分析復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大。

　　由于層間拉伸/剪切強(qiáng)度低，使得連接部位容易成為構(gòu)件的薄弱部位，需盡量減少連接，并特別重視連接設(shè)計(jì)。重要的連接節(jié)點(diǎn)可采用鋼節(jié)點(diǎn)。




應(yīng)用場(chǎng)景：

　　
　　從20世紀(jì)40年代問(wèn)世以來(lái)，F(xiàn)RP首先被應(yīng)用于航空航天、軍事等領(lǐng)域。以客機(jī)為例，客機(jī)制造材料中的FRP占比逐年增高，至波音787和空客350均已超過(guò)50%（重量比），高于鋼、鋁、鈦等金屬及其合金。

　　隨著材料制備成本的降低，F(xiàn)RP也開(kāi)始走入大眾生活，常用的有玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料GFRP(俗稱玻璃鋼)、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP。

　　GFRP多用于景觀雕塑、座椅、垃圾桶、儲(chǔ)料罐等，CFRP可用于游艇、汽車、自行車、體育休閑器具等。
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