Vật liệu composite frp trong xây dựng

Trang 1

Trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

TRONG LĨNH VỰC

XÂY DỰNG

Trang 2

2

16/4/2011

1 Giới thiệu về vật liệu composite

2 Một số so sánh về vật liệu Composite với các vật liệu khác

3 Một số Công nghệ sản xuất vật liệu composite

4 Composite phục vụ ngành xây dựng

5 Các tiêu chuẩn kiểm tra chất lƣợng sản phẩm composite

6 Tình hình ứng dụng của vật liệu composite trong xây dựng trên thế giới và Việt nam

4 Tại sao?

5 Trao đổi?

Trang 3

3

16/4/2011

Trang 4

4

16/4/2011

• Vật liệu composite là loại vật liệu được tổ hợp ít nhất từ hai loại vật liệu khác nhau và phải có sự tương tác chặt chẽ giữa các thành phần với nhau

• Vật liệu tạo thành phải có tính năng vượt trội hơn các thành phần hợp thành

Chất kết dính (pha liên tục)

Chất gia cường (pha phân tán)

Vật liệu composite?

Trang 5

5

16/4/2011

• Giá thành rẻ hơn thép không rỉ

• Tỉ số tính năng cơ lý/giá thành và tỉ số tính năng cơ lý/khối lượng cao hơn sắt thép rất nhiều

• Phương pháp gia công chế tạo đơn giản và đa dạng

• Dễ tạo hình thay đổi, sửa chữa

• Không tốn kém trong bảo quản và chống ăn mòn

• Nhẹ hơn nhôm và chi phí thấp

Ưu điểm của vật liệu Composite?

Trang 6

6

Các ứng dụng của vật liệu Composite?

16/4/2011

Trang 8

8

Không gian

16/4/2011

Trang 9

9

Không gian

16/4/2011

Trang 10

10

Giao thông Các ứng dụng của vật liệu Composite?

16/4/2011

Trang 11

11

Xây dựng

16/4/2011

Trang 12

12

Du Thuyền Các ứng dụng của vật liệu Composite?

16/4/2011

Trang 13

13

Vật liệu chống ăn mòn Các ứng dụng của vật liệu Composite?

16/4/2011

Trang 14

14

Hàng tiêu dùng

16/4/2011

Trang 15

15

Thiết bị - dụng cụ Các ứng dụng của vật liệu Composite?

16/4/2011

Trang 16

16

TRONG CÔNG NGHIỆP VÀ DÂN DỤNG

16/4/2011

Trang 17

17

TRANG TRÍ NỘI THẤT

16/4/2011

Trang 18

18

NGÀNH HÀNG KHÔNG

16/4/2011

Trang 19

19

THỂ THAO VÀ MỘT SỐ LĨNH VỰC KHÁC

16/4/2011

Trang 20

20

16/4/2011

Trang 21

21

21 16/4/2011

FIBER PROPERTIES DENSITY (g/cm3)

1.38 1.59 1.99 1.99

Trang 22

22

22 16/4/2011

Trang 23

23

23 16/4/2011

Trang 24

24

24 16/4/2011

Trang 25

25

25 16/4/2011

x10-6/0C Hệ số truyền nhiệt BTU-in/hr-ft2 - 0F

Trang 26

26

Đồ thị biến dạng khi chịu tác dụng lực

16/4/2011

Trang 27

27

16/4/2011

Trang 28

28

Nguyên liệu gia công

Công nghệ gia công

16/4/2011

Trang 29

29

NHỰA NỀN

• THERMOPLASTIC

– POLYETHYLENE (PE) – POLYPROPYLENE (PP) – POLYAMID (PA)

– POLYVINYL CLORUA (PVC)

• THERMOSET

– POLYESTER – VINYL ESTER – EPOXY

– PHENOLIC

16/4/2011

Trang 30

30

n

C H

H C

H

Tm = 120 0 C

C C H

Trang 31

31

n

C H

H C

H

C C H

Trang 32

32

POLYESTER

C O

O

n

CH2CH

CH3

CH2CH

Trang 33

33

Resin Type

Density (kg/m3)

Tensile Str

(MPa)

Elong

(%)

Mod

Trang 34

34

Loại nhựa Điều kiện đóng rắn

Polyester 20 – 150 o C – Tùy loại xúc tác

Epoxy 20 – 220 o C -Tùy loại xúc tác

Vinylester 20 – 150 o C – Tùy loại xúc tác

Phenolic 120 – 220 o C -Tùy loại xúc tác

NHỰA NỀN- Thermosetting

16/4/2011

Trang 35

35

• MỘT SỐ NGUYÊN LiỆU KHÁC

– POLYURETHANE (PU) – POLYSILOSANE (SILICON) – POLYISOPRENE (CAO SU)

NHỰA NỀN- Thermosetting

16/4/2011

Trang 36

36

SỢI THỦY TINH

Phân loại

Theo cách sắp xếp sợi

Gun roving Knit bi- axial

16/4/2011

Trang 37

37

Phân loại :Theo tính chất của sợi

+ Loại A: Hàm lượng kim loại kiềm cao nên hút ẩm cao dẫn

tới khả năng tương tác với nhựa thấp

+ Loại C: Dùng làm các vật liệu chịu hoá chất

+ Loại E: Được bổ sung hàm lương Bo để sử dụng làm vật

Trang 39

39

QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT SỢI THỦY TINH

Trộn khô Nung nóng chảy

ở 1250 0 C Kéo sợi

Quấn và xoắn sợi

Xử lý bề mặt sợi

Hoàn tất Sản phẩm

Nguyên liệu

16/4/2011

Trang 40

40

• Xử lí bề mặt sợi:

16/4/2011

Trang 41

41

Phân loại:

Theo quá trình cacbon hoá

•Hàm lượng carbon nhỏ hơn 90% (giai đoạn carbon

hoá 500-700 0 C)

•Hàm lượng carbon 91% -99% (giai đoạn carbon

hoá 700-1500 0 C)

•Hàm lượng carbon >99% (giai đoạn carbon hoá

2000-3000 0 C) Loại này có tính chịu lực rất tốt

SỢI CARBON

16/4/2011

Trang 42

42

Phân loại:

Theo tính chất cơ học (dành cho sợi kết cấu)

• Sợi có ứng suất và modul kéo cao: 2500Mpa, E=400-450Gpa

δ=1700-• Sợi có modul kéo cao: δ=2000-2200Mpa, 700Gpa

E=400-• Sợi có ứng suất kéo cao: δ=2500-3200Mpa, 250Gpa

E=200-• Sợi có modul kéo thấp: δ=500-2500Mpa, 150Gpa

E=50-SỢI CARBON

16/4/2011

Trang 43

43

Sợi cacbon sx từ PAN

SỢI CARBON

16/4/2011

Trang 44

44

Các phương pháp kéo sợi PAN

SỢI CARBON

16/4/2011

Trang 45

45

SỢI CARBON Sợi cacbon sx từ sợi PAN

16/4/2011

Trang 47

47

Carbon hóa

SỢI CARBON

16/4/2011

Trang 48

48

SỢI CARBON

Carbon hóa

16/4/2011

Trang 49

49

SỢI CARBON

Carbon hóa

16/4/2011

Trang 50

50

Cấu trúc sợi Cacbon

•Sợi carbon là một polyme có cấu

trúc của graphit trong đó các lớp

Trang 51

51

SỢI ARAMIDE - KEVLAR

16/4/2011

Trang 52

52

SỢI ARAMIDE - KEVLAR

16/4/2011

Trang 53

53

Thành phần Hàm lượng

Lignin, % 12-25 Cellulose, % 68-75

Hemicellulose, % 15 Chất trích ly, % 1-2

Trang 54

Trung hòa

Rửa nước Sấy khô Thành phẩm

80 0 C, 4 - 6h

NaOH 18%, 30 phút, 100 0 C

CH 3 COOH 1%

105 0 C, 24h

SỢI THỰC VẬT – Quy trình sản xuất – sử lý

16/4/2011

Trang 55

Gia nhiệt đến 100 0 C hoà

tan hết SEBS-g-MA

Nhúng ngập trong 5 phút Sấy

Ngâm rửa trong toluene 15 phút

Bay hơi hết dung môi

Sợi tẩm biến tính

Sấy

SỢI THỰC VẬT – Quy trình biến tính

16/4/2011

Trang 56

56

SỢI THỰC VẬT

16/4/2011

Trang 57

57

SỢI THỰC VẬT

16/4/2011

Trang 58

58

FIBER PROPERTIES DENSITY (g/cm3)

1.38 1.59 1.99 1.99

So sánh tính chất các loại sợi

16/4/2011

Trang 59

59

FIBER PROPERTIES TENSILE STRENGTH

x103 psi

500 525 530

625

20 60

Trang 60

60

FIBER PROPERTIES STRAIN TO FAILURE

(%)

1.4

2.8

4.8 5

0.2 0.16

Trang 61

61

FIBER PROPERTIES TENSILE MODULUS

106 psi

10.5 12.6

19

33.5 29

Trang 62

62

FIBER PROPERTIES CTE - Longitudinal

Aramid Carbon S-Glass E-Glass Steel Alum

So sánh tính chất các loại sợi

16/4/2011

Trang 63

Longitudinal Modulus GPa 39 43 87 142

Trang 64

64

CÔNG NGHỆ ĐẮP TAY – HAND LAY-UP Khuôn

Xử lý khuôn

Quét gelcoat lên khuôn

Trải vải thủy tinh lên

khuôn

Thấm resin Lăn ép

Sản phẩm

16/4/2011

Trang 65

65

CÔNG NGHỆ ĐẮP TAY – HAND LAY-UP

16/4/2011

Trang 66

Lăn ép

Sản phẩm

16/4/2011

Trang 67

67

CÔNG NGHỆ SPRAY-UP

16/4/2011

Trang 68

68

CÔNG NGHỆ TÚI HÚT CHÂN KHÔNG

16/4/2011

Trang 69

69

CÔNG NGHỆ TÚI HÚT CHÂN KHÔNG

16/4/2011

Trang 70

70

CÔNG NGHỆ RTM

16/4/2011

Trang 71

71

DẺO DAI TRONG SƯƠNG GIÓ,

CÔNG NGHỆ RTM

16/4/2011

Trang 72

72

CÔNG NGHỆ VARTM

16/4/2011

Trang 73

73

16/4/2011

Trang 74

74

16/4/2011

Trang 75

75

16/4/2011

Trang 76

76

16/4/2011

Trang 79

79

CÔNG NGHỆ SMC - BMC

16/4/2011

Trang 80

80

CÔNG NGHỆ QUẤN –FILAMENT WINDING

16/4/2011

Trang 81

81

CÔNG NGHỆ QUẤN –FILAMENT WINDING

16/4/2011

Trang 82

82

CÔNG NGHỆ ĐÚC KÉO – PULTRUSION

16/4/2011

Trang 83

83

CÔNG NGHỆ ĐÚC KÉO – PULTRUSION

16/4/2011

Trang 84

84

CÔNG NGHỆ ĐÚC KÉO – PULLTRUSION

16/4/2011

Trang 85

85

KHUÔN GIA NHIỆT

16/4/2011

Trang 86

86

• Các sản phẩm ứng dụng công nghệ đúc kéo

DẺO DAI TRONG SƯƠNG GIÓ,

16/4/2011

Trang 87

• Hàm lượng sợi cao

• Không có dung môi styrene thoát

16/4/2011

Trang 88

• Hàm lượng sợi cao

• Không có dung môi styrene thoát

16/4/2011

Trang 89

• Gia công trên sản phẩm lớn

• Chi phí đầu tư khuôn cao

• Gây hại cho môi trường

• Chi phí tính năng/sản phẩm cao

• Gia công trên các sản phẩm lớn

• Chi phí đầu tư khuôn thấp

• Nhiều bọt khí

• Có thể sử dụng nhiều dạng sợi khác nhau

16/4/2011

Trang 90

• Gia công trên sản phẩm lớn

• Chi phí đầu tư khuôn cao

• Gây hại cho môi trường

• Chi phí tính năng/sản phẩm cao

• Gia công trên các sản phẩm lớn

• Chi phí đầu tư khuôn thấp

• Nhiều bọt khí

• Có thể sử dụng nhiều dạng sợi khác nhau

16/4/2011

Trang 91

• Năng suất cao

• Gia công sản phẩm có kích thước

• Kích thước không giới hạn

• Chi phí đầu tư thấp

16/4/2011

Trang 92

92

SO SÁNH VỀ CHU KỲ SẢN XUẤT

SO SÁNH CÔNG NGHỆ

16/4/2011

Trang 93

93

SO SÁNH VỀ GIÁ CẢ

SO SÁNH CÔNG NGHỆ

16/4/2011

Trang 94

94

11 December

CÔNG NGHỆ ĐÙN

Trang 95

95

11 December

CÔNG NGHỆ CÁN - ÉP

Trang 96

96

XÂY DỰNG

16/4/2011

Trang 97

97

Tấm lợp – Composite FRP

16/4/2011

Trang 98

98

16/4/2011

Trang 99

99

16/4/2011

Tấm lợp – Nhựa nhiệt dẻo (PE , PVC, PC)

Trang 100

-Độ bền uốn, bền kéo -Chống phá hủy mỏi -Dễ thi công lắp đặt -Bền môi trường

Trang 101

101

16/4/2011

Composite trong cấu kiện xây dựng và kết cấu bê tông – thay cốt thép

Trang 102

102

16/4/2011

Composite trong cấu kiện xây dựng và kết cấu bê tông – dầm cầu

Trang 103

103

16/4/2011

Composite trong cấu kiện xây dựng và kết cấu bê tông – dây cáp

Trang 104

104

16/4/2011

Vật liệu Composite chế tạo thiết bị chứa đựng trong xây dựng các

nhà máy, xí nghiệp – bồn lắp ghép

Trang 105

105

16/4/2011

nhà máy, xí nghiệp – bồn lắp ghép

Trang 106

106

16/4/2011

nhà máy, xí nghiệp

Trang 107

107

16/4/2011

nhà máy, xí nghiệp

Trang 108

108

16/4/2011

Vật liệu Composite trong đường ống và công trình ngầm

Ống thép ? Ống bê tông ? Ống PE, PP ? Ống PVC ?

Ống Composite ? OK

Trang 109

109

16/4/2011

Vật liệu Composite trong đường ống và công trình ngầm

Trang 110

110

16/4/2011

Vật liệu Composite trong trang trí nội ngoại thất và sân vườn công viên

Trang 111

111

16/4/2011

Trang 112

112

16/4/2011

Trang 113

113

16/4/2011

Trang 114

Trang 115

115

16/4/2011

– đá mable

Trang 116

116

– đá mable

16/4/2011

Trang 117

117

Chậu hoa composite Ghế hồ bơi, bãi biển

– đá mable

16/4/2011

Trang 119

119

Sản phẩm mặt bàn composite giả đá và giả gỗ thân thiện môi trường,

16/4/2011

Trang 120

120

16/4/2011

Trang 126

126

16/4/2011

Vật liệu Composite phục vụ sử lý sự cố công trình xây dựng –

chống thấm sân thượng, bể chứa nước, hồ bơi…

Nhược điểm của các vật liệu dạng sơn

- keo chống thấm:

• Thời gian sử dụng ngắn

• Không bảo đảm tính năng chông

thấm khi bê tông bị nứt sau khi thi công

Trang 127

127

16/4/2011

Bê tông Composite

chống thấm Vữa polymer

Gạch trang trí

Trang 128

128

16/4/2011

Trang 129

129

16/4/2011

chống khuyết tật bê tông…

Rút chân không

Súng phun

Trang 133

133

16/4/2011

Vật liệu Composite cách nhiệt PU - foam

Trang 134

134

16/4/2011

Vật liệu Composite cách nhiệt

Trang 138

138

16/4/2011

Trang 139

Thiết bị đo kéo, nén,

uốn, mỏi vạn năng 16/4/2011

Trang 141

141

ĐỘ KHÁNG CHÁY

16/4/2011

Trang 142

142

ĐỘ BỀN ÁNH NẮNG MẶT TRỜI

Tiêu chuẩn: ASTM G151- G155

Thiết bị SUNTEST

16/4/2011

Trang 143

143

ĐỘ BỀN MÔI TRƯỜNG SƯƠNG MuỐI

ASTM B171-B368

Thiết bị gia tốc môi

trường sương muối

16/4/2011

Trang 144

144

Tính chất điện

Thiết bị đo tính chất điện

16/4/2011

Trang 145

145

Thiết bị đo cấu trúc

Tên thiết bị

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Nơi sản xuất: JEOL - Nhật Model: JEM 1400

16/4/2011

Trang 147

147

Khả năng kháng hóa chất

• Nồng độ, điều kiện áp suất và nhiệt độ

16/4/2011

Trang 148

148

16/4/2011

Trang 149

149

16/4/2011

Trang 150

150

Xây dựng 5%

Hóa chất - Thực phẩm - công nghiệp 44%

Điện -điện tử 11%

Phương tiện Giao thông 5%

Thiết bị dụng cụ

19%

Các ngành khác 9%

Xử lý nước và môi trường 7%

16/4/2011

Trang 151

151

16/4/2011

Trang 153

153

16/4/2011

Nhà ứng dụng

Nhà công nghệ

Trang 154

154

NATIONAL KEY LABORATORY OF POLYMER

AND COMPOSITE MATERIALS

Trang 155

155

- C6 Building, 268 Ly Thuong Kiet Street, Ward 14, Dist.10, HCM City

- The National Key Lab for Polymer and Composite

Materials was founded basing on the Research Center for Polymer Materials of HoChiMinh City University of Technology

- The National Key Lab for Polymer and Composite

Materials was founded by the establishment decision number 1900/QĐ-BKHCN of the Ministry of Science and Technology

on the 21 August 2003

2 Establishment

155

Trang 156

- Preside or participate in research projects in

different levels related to polymer and/or composite materials

Trang 157

157

- Composite materials: natural fibers and synthetic fiber

- Bio-polymers: biodegradable materials and hydrogels

- Nanomaterials: Carbon nanotube and its applications

- Electroconductive polymers and theirs applications

Trang 158

158

The National Key Laboratory of Polymer and Composite Materials has:

- 14 people: 1 Professor, 1 Associate Professor, 1 Doctor, 2 PhD Students; 6 Masters; 3

Engineers

-More than 20 engineers, technicians and workers working at plants of polymer and

composite materials

Trang 159

159

Transmission Electron Microscope (TEM)

X-ray diffraction equipment

(XRD)

Trang 161

161

Instron machine

Mooney Viscosity

Trang 162

162

Định dạng
Số trang	162
Dung lượng	9,97 MB