Rodzaje i właściwości zbrojeń niemetalicznych
Types and properties of non-metallic reinforcements
fot. Visbud-Projekt
Kompozyty włókniste, również w Polsce nazywane z angielskiego FRP (Fibre Reinforced Polymers), śmiało wkroczyły w świat konstrukcji budowlanych na początku lat 90. ubiegłego wieku, głównie w krajach Europy Zachodniej, a także w Japonii, Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Pojawiły się niemal równocześnie dwie grupy produktów – materiały do wzmocnień konstrukcji oraz pręty do zbrojenia betonu.
Do Polski jako pierwsze dotarły materiały do wzmacniania konstrukcji, by po kilkunastu latach stać się podstawowym wyborem konstruktorów w tym zakresie. Pręty zbrojenia niemetalicznego nie znalazły takiego uznania wśród polskich projektantów przez wiele lat, widać jednak po spektakularnych zastosowaniach w Polsce [1], że i w tej dziedzinie należy spodziewać się przełomu.
Kompozyty włókniste nie są materiałami nowymi w konstrukcjach; można zaryzykować twierdzenie, że towarzyszyły człowiekowi od początków budownictwa – pierwszymi historycznymi przykładami są rozwiązania ze starożytnej Babilonii i Egiptu, gdzie do zbrojenia gliny wykorzystywano trzcinę.
Jak twierdzą teoretycy, nasi przodkowie przyglądali się uważnie przyrodzie, która sama tworzyła naturalne kompozyty zbrojone włóknami, jakim jest np. celuloza zanurzona w ligninie.
W czasach nowożytnych wraz z rozwojem inżynierii materiałowej i chemii zaczęły pojawiać się atrakcyjne rozwiązania wykorzystywane także, zazwyczaj później, w budownictwie.
O czym przeczytasz w artykule?
|
Przedmiotem artykułu są rodzaje i właściwości zbrojeń niemetalicznych. Autorzy dokonują charakterystyki materiałów kompozytowych FRP, charakteryzując ich wytrzymałość zmęczeniową, mechanizm pełzania i relaksacji, wpływ temperatury i wilgoci, neutralność magnetyczną. Omawiają także właściwości tekstyliów wykonanych z włókien wysokiej wytrzymałości ze szczególnym uwzględnieniem produktów tekstylnych wykorzystywanych w Polsce. Types and properties of non-metallic reinforcementsThe subject of this paper is the types and properties of non‑metallic reinforcements. The authors characterize FRP composite materials by characterizing their fatigue strength, creep and relaxation mechanism, temperature and moisture effects, and magnetic neutrality. They also discuss the properties of textiles made from high strength fibers with a focus on textile products used in Poland. |
Literatura
1. T. Siwowski, M. Rajchel, „A Polish approach to FRP bridges”, „SSP – Journal of Civil Engineering” Vol. 12, Issue 2/2017, s. 47–54.
2. J.L. Clarke, „Alternative Materials for the Reinforcement and Prestressing Concrete”, Special Structures Department, Sir William Halcrow and Partners, 1993.
3. U. Meier, „Carbon Fiber Reinforced Polymers: Modern Materials in Bridge Engineering, Structural Engineering International”, „Journal of the International Association for Bridge and Structural Engineering”, V. 2, No. 1/1992, s. 7–12.
4. L. Taerwe, „FRP Developments and Applications in Europe”, Fiber-Reinforced-Plastic Reinforcement for Concrete Structures, Properties and Applications, Ed. A. Nanni, Elsevier Science Publisher, 1993.
5. CSA-S806-02 (2002), „Design and Construction of Building Components with Fibre-Reinforced Polymers”, Canadian Standards Association, Ontario.
6. M. Górski, et al., „Smart textiles for strengthening of structures”, „Open Engineering” vol. 6 iss. 1/2016, s. 548–553.
7. M. Górski, R. Krzywoń, „Obliczanie wzmocnień z wykorzystaniem taśm i mat zbrojonych włóknami wysokiej wytrzymałości”, „Naprawy i wzmocnienia konstrukcji budowlanych. Konstrukcje żelbetow”, XXIX Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk, 26–29 marca 2014 roku, t. 1, „Wykłady”, Polski Związek Inżynierów i Techników Budownictwa. Oddział w Gliwicach, Gliwice 2014, s. 285–344.
8. L.C. Hollaway, J.G. Teng, „Strengthening and rehabilitation of civil infrastructures using fiber-reinforced polymer (FRP) composites”, Woodhead Publishing Limited, Cambridge 2008.
9. H. Blumberg, K. Hillermerier, E. Scholten, „Carbon fiber state and development”, „Chemical Fibers International” 50(2)/2000.
10. X. Guodong, D.J. Hannant, „Synergistic Interaction Between Fibrillated Polypropylene Networks and Glass Fibers in a Cement-Based Composite”. „Cement & Concrete Composites”, vol. 13, No. 2/1991, s. 95–106.
11. K.G. Kuder, S.P. Shah, „Nailable Extruded HPFRCC for Use in Residential Building Applications”, „American Concrete Institute, Special Publication”, vol. 260, No. 3, June 2009, s. 29–44.
12. I. Sakurada, „Polyvinyl Alcohol Fibers”, International Fiber Science and Technology, Marcel Dekker Inc., Now York and Basel 1985.
13. A. Shokri Majolan, A. Naurivand, S. Abbasi, „Impact Resistance of Single-span Concrete Frames Reinforced by Polypropylene Fibers”, Proceedings of the 2nd International FIB-Congress, Naples, Italy, June 2006.
14. PN-B-03264:2002, „Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie”.
15. B. Kotala na podstawie O.H. Watt, D. Dew-Hughes „Wprowadzenie do inżynierii materiałowej”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1978.
16. A.A. Griffith, „The Phenomena of Rupture and Flow in Solids”, „Philosophical Transactions of Royal Society of London”, Series 221, London 1921.
17. P. Mayer, J.W. Kaczmar, „Właściwości i zastosowania włókien węglowych i szklanych”, „Tworzywa Sztuczne i Chemia” 6/2008.
18. A. Ogawa, T. Horikoshi, H. Hoshiro, „Polyvinylalcohol Fiber Reinforced Cement-based Composites”, „Restoration of Buildings and Monuments”, vol. 12, No. 2/2006, s. 101–108.
19. C. Zweben, M.T. Hamn, T.W. Chou, „Mechanical Behavior and Properties of Composites Materials”, „Delaware Composites Design Encyclopedia” vol. 1, Technomic Publishing Company Books, 1989.
20. W. Królikowski, „Tworzywa wzmacniane i włókna wzmacniające”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1988.
21. J.-B. Donnet, S. Rebouillat, T.K. Wang, J.C.M. Peng, „Carbon fibers”, Marcel Dekker, Inc., New York 1998.
22. M. Kleineberg, L. Herbeck, A. Brosinger, „CFRP APU INTAKE DUCT for megaliner”, Sampe Europe Conference & Exhibition 2004.
23. H. Leda, „Szklane czy węglowe włókna w kompozytach polimerowych”, „Kompozyty” 3/2003.
24. I. Yoshitake, K. Baba, T. Ito, K. Nakagawa, „Behavior of fiber reinforced concrete under fire temperature”, International Workshop on High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites in Structural Applications 2005.
25. C.J. Buegoyne, P.D. Mills, „Effect of Variability of High Performance Yarns on Bundle Strength”, [w:] M.M. El-Badry, „Advanced Composite Materials in Bridges and Structures”, Canadian Society for Civil Engineering, Montreal, Quebec 1996, s. 51–58.
26. P. Offermann, A. Abdkader, Th. Engler, M. Schierz, „Grundlagen textiler Bewehrungsstrukturen zur Verstärkung bestehender Bauwerke”, [w:] M. Curbach (Hrsg.): Arbeitsbericht des Sonderforschungsbereiches 528, Technische Universität Dresden, Dresden 2001, s. 25–73.
27. www.sp-reinforcement.pls
28. www.fiberglass-fabrics.pl
29. Materiały reklamowe firmy Ruredil. X Mesh Gold. Siatki z włókna PBO. Karta techniczna 11/2009.
30. Materiały reklamowe firmy S&P. ARMO-mesh. Wzmacniające siatki z włókien węglowych.
31. www.karlmayer.com/en
32. Materiały reklamowe firmy S&P. ARMO-mesh. Wzmacniające siatki z włókien węglowych.
33. B. Gajanan (edytor), „Structure and Properties of High-Performance Fibers”, Woodhead Publishing Series in Textiles, nr 187.
34. Hearle J.W.S. (edytor), „High-performance fibers”, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England 2001.
35. en.wikipedia.org/wiki/Textile-reinforced_concrete#/media/File:3DBewehrung.jpeg
36. Th. Gries, A. Roye, A. Kolkmann, M. D. Barlé,V. Hanisch, F. Henkel, E. Laourine, J. Stüve „New developments on manufacturing fibers and textile structures for technical textiles”, 2004 International Textile Congress: Technical Textiles, World Market and Future Prospects – Textiles Tecnicos Mercado Mundial Tendencias de Futuro, Terrassa 18.19.20 October 2004, s. 15–24.
37. B. Kotala na podstawie: P. Offermann, A. Abdkader, Th. Engler, M. Schierz „Grundlagen textiler Bewehrungsstrukturen zur Verstärkung bestehender Bauwerke”, Curbach M. (Hrsg.): Arbeitsbericht des Sonderforschungsbereiches 528, Technische Universität Dresden, Dresden 2001, s. 25–73.
38. www.sp-reinforcement.pl/pl-PL/produkty/maty/sp-c-sheet-240
39. www.sp-reinforcement.eu/en-EU/products/reinforcement-mesh/sp-armo-glass-fibre-reinforcement
40. www.knittingindustry.com/the-new-maxtronic-multiaxial/
