Thanh cốt thép sợi thủy tinh
Thanh sợi thủy tinh S đùn kéo trong nền nhựa vinyl ester. Không ăn mòn, không nhiễm từ, nặng khoảng một phần tư thép cùng đường kính.
Thông số kỹ thuật tóm tắt
FSGR và FSGS là thanh polymer gia cường sợi thủy tinh, đùn kéo từ sợi roving thủy tinh S liên tục trong nền nhựa vinyl ester, cung cấp ở dạng có gân hoặc trơn với đường kính Ø 6–32 mm. Cường độ kéo theo bản dữ liệu kỹ thuật là 950 MPa và mô đun đàn hồi kéo 47 GPa, tính chất kéo thử theo ASTM D7205; thanh cũng được chế tạo và thử theo GB/T 26743-2011. Với khối lượng riêng 2,1 g/cm³, thanh nặng khoảng một phần tư thép cùng đường kính, không có nguy cơ ăn mòn do clorua, cacbonat hóa hay kiềm, và không dẫn điện cũng không nhiễm từ.
| Tính chất | Giá trị |
|---|---|
| Models | FSGR (ribbed) / FSGS (smooth) |
| Diameter | Ø 6 / 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 20 / 22 / 25 / 28 / 32 mm |
| Fibre | S-glass continuous roving, min 70% by weight |
| Resin Matrix | Vinyl-ester |
| Tensile Strength | 950 MPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Tensile Elastic Modulus | 47 GPa (datasheet value, ASTM D7205) |
| Elongation at Break | 2.1% (ASTM D7205) |
| Density | 2.1 g/cm³ (about 1/4 of steel) |
| Corrosion | Non-corrosive — immune to chloride, carbonation and alkali attack |
| Electromagnetic | Non-conductive, non-magnetic |
| Packaging | 6 m and 12 m straight bars; bent shapes to order |
| Shelf Life | 2 years from manufacture, stored flat and out of direct sunlight |
Dùng ở đâu
Công trình biển và ven biển
Tường bến, cầu tàu, đê chắn sóng và sàn vùng sóng vỗ, nơi clorua chạm tới cốt và quyết định tuổi thọ sử dụng của công trình.
Bản mặt cầu và lan can
Những cấu kiện hứng muối phá băng mỗi mùa đông. Muối vẫn tới, chỉ là trong thanh không có gì để nó tấn công.
Nhà máy hóa chất, nước thải và khử mặn
Bể, mương và sàn tiếp xúc với nước công nghệ có tính xâm thực, nơi mà chỉ riêng lớp bê tông bảo vệ vốn dĩ chưa bao giờ đủ để giữ thép sống hết tuổi thọ thiết kế.
Phòng MRI, trạm biến áp và móng radar
Những nơi thép hoàn toàn không được phép có mặt. Thanh không dẫn điện và không nhiễm từ, nên nó không làm méo từ trường cũng không dẫn dòng.
Đoạn soft eye của hầm
Tường tạm mà máy đào hầm phải cắt xuyên qua. GFRP cắt được bằng TBM theo cách mà thép không thể, và đó chính là lý do soft eye được bố trí cốt bằng nó.
Công trình vĩnh cửu tuổi thọ thiết kế dài
Bất kỳ cấu kiện nào mà thứ giới hạn tuổi thọ là ăn mòn chứ không phải cường độ — và ở đó một lần sửa chữa về sau sẽ tốn hơn tiền mua thanh bây giờ.
Hướng dẫn chọn loại
| Model | Bề mặt | Chọn khi nào |
|---|---|---|
| FSGR | Có gân — gân chạy dọc thân thanh | Lựa chọn mặc định cho cốt chịu lực kết cấu. Gân tạo dính bám cơ học với bê tông bằng cách cài vào nhau, đúng như thanh thép vằn. Chi tiết uốn được tạo hình tại nhà máy theo đơn đặt hàng. |
| FSGS | Trơn — thanh tròn nhẵn, đúng như khi đùn kéo ra | Dùng khi dính bám không phải là tác động khống chế, hoặc khi cần một mặt tròn sạch để thuận tiện vận chuyển hay để xử lý bề mặt tại công trường. Tính chất cơ học giống hệt FSGR. |
| So với thép thanh | GFRP (FSGR / FSGS) | Điều đó thay đổi gì cho bạn |
|---|---|---|
| Ăn mòn | Không có — miễn nhiễm với clorua, cacbonat hóa và kiềm | Đây là toàn bộ lý do để dùng nó. Ở những nơi ăn mòn thép quyết định tuổi thọ công trình — biển, muối phá băng, nước thải, khử mặn — dạng phá hoại đó đơn giản là không tồn tại. |
| Trọng lượng | 2,1 g/cm³ so với 7.85 của thép | Khoảng một phần tư trọng lượng trên mỗi mét. Ít người lắp đặt hơn, cước vận chuyển rẻ hơn, và một thanh 12 m thì một công nhân vác được. |
| Cường độ | Kéo 950 MPa (bản dữ liệu) so với thép chảy dẻo ở 400 MPa | Hơn gấp đôi con số ghi to — nhưng hãy đọc bảng giá trị thiết kế bên dưới trước khi dùng nó. Các hệ số của tiêu chuẩn cắt đi một phần rất lớn. |
| Độ cứng | 47 GPa so với khoảng 200 GPa của thép | Chính chỗ này khiến nhiều người vấp. Với mô đun chỉ bằng khoảng một phần tư của thép, thứ khống chế thiết kế thường là độ võng và bề rộng vết nứt, chứ không phải cường độ. |
| Độ dẻo | Đàn hồi tuyến tính tới khi đứt, giãn dài 2,1% — không có thềm chảy | GFRP không chảy dẻo, nên tiết diện thường được thiết kế theo kiểu do nén khống chế (bê tông vỡ trước) chứ không phải do kéo khống chế. Hàm lượng cốt cân bằng vào khoảng 0.0078 so với 0.0335 của thép (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). |
| Điện từ | Không dẫn điện, không nhiễm từ | Phòng chụp MRI, trạm biến áp, móng radar và ăng-ten, tín hiệu đường sắt — những nơi thép hoàn toàn không được phép có mặt. |
Cả hai model đều có ở dạng thanh thẳng 6 m và 12 m; chi tiết uốn được tạo hình tại nhà máy theo đơn hàng, vì GFRP không uốn được tại công trường — nhựa đã đóng rắn rồi. Hạn sử dụng là 2 năm kể từ ngày sản xuất, bảo quản nằm phẳng trên gối kê, cách mặt đất và tránh nắng trực tiếp.
Các giá trị trên trang này là tính chất vật liệu lấy từ bản dữ liệu kỹ thuật của chúng tôi, không phải giá trị thiết kế. Bê tông cốt GFRP được thiết kế theo ACI 440.1R / ACI 440.11 hoặc tiêu chuẩn tương đương của địa phương, và tiêu chuẩn áp các hệ số giảm mà bản dữ liệu kỹ thuật không thể hiện — xem bảng thứ hai bên dưới. TDS nói thẳng: tính toán thiết kế phải được một kỹ sư chuyên nghiệp có chứng chỉ hành nghề độc lập xác nhận.
Quy cách thanh và giá trị thiết kế
Quy cách thanh và trọng lượng vận chuyển
| Đường kính thanh Ø (mm) | Diện tích danh nghĩa (mm²) | GFRP (kg/m) | Thép cùng Ø (kg/m) | Một thanh 12 m (kg) | Số thanh ASTM gần nhất (Ø danh nghĩa) |
|---|---|---|---|---|---|
| 6 | 28.3 | 0.059 | 0.222 | 0.7 | #2 (6.3 mm) |
| 8 | 50.3 | 0.106 | 0.395 | 1.3 | — |
| 10 | 78.5 | 0.165 | 0.617 | 2.0 | #3 (9.5 mm) |
| 12 | 113.1 | 0.238 | 0.888 | 2.9 | #4 (12.7 mm) |
| 14 | 153.9 | 0.323 | 1.208 | 3.9 | — |
| 16 | 201.1 | 0.422 | 1.578 | 5.1 | #5 (15.9 mm) |
| 20 | 314.2 | 0.660 | 2.466 | 7.9 | #6 (19.1 mm) |
| 22 | 380.1 | 0.798 | 2.984 | 9.6 | #7 (22.2 mm) |
| 25 | 490.9 | 1.031 | 3.853 | 12.4 | #8 (25.4 mm) |
| 28 | 615.8 | 1.293 | 4.834 | 15.5 | #9 (28.7 mm) |
| 32 | 804.2 | 1.689 | 6.313 | 20.3 | #10 (32.3 mm) |
Diện tích là diện tích tròn danh nghĩa πd²/4; khối lượng dùng khối lượng riêng 2,1 g/cm³ trên bản dữ liệu kỹ thuật (thép lấy 7.85 để so sánh). Hãy dùng các số này cho vận chuyển và bốc xếp, không dùng cho thiết kế — tiêu chuẩn ASTM cho thanh GFRP quy định diện tích danh nghĩa riêng cho từng số thanh, và diện tích dùng để thiết kế phải lấy từ chứng chỉ xuất xưởng của chính lô thanh mà bạn nhận được. Số thanh ASTM ở cột cuối là ký hiệu gần nhất theo đường kính danh nghĩa; diện tích danh nghĩa ASTM của số đó khác với πd²/4 của thanh hệ mét của chúng tôi.
Từ con số trên bản dữ liệu tới con số thiết kế (ACI 440.1R-15)
| Hệ số môi trường CE | ffu thiết kế (MPa) | Giới hạn tải trọng dài hạn (MPa) | Tại chỗ uốn 90°, rb/db = 4 (MPa) | Giới hạn cốt đai chịu cắt (MPa) | Tỷ lệ so với con số 950 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.8 | 760 | 152 | 380 | 188 | 80% |
| 0.7 | 665 | 133 | 333 | 188 | 70% |
CE 0.8 là bê tông không tiếp xúc với đất và thời tiết, CE 0.7 là bê tông phơi lộ (Table 6.2). Cường độ thiết kế là ffu = CE × ffu* (Eq. 6.2a), lấy giá trị 950 MPa trên bản dữ liệu của chúng tôi làm ffu* (giá trị bản dữ liệu, không phải giá trị bảo đảm theo từng cỡ — xem ghi chú kiểm tra chất lượng). Ứng suất dài hạn cộng mỏi bị chặn ở 0.20 ffu đối với sợi thủy tinh (Table 7.4.1, hệ số an toàn đã tính sẵn trong đó). Chỗ uốn 90° giữ được 0.50 ffu khi rb/db = 4 (Eq. 6.2.1). Cốt đai chịu cắt bị khống chế bởi giới hạn biến dạng 0.004, ffv = 0.004 Ef (Eq. 8.2d).
Hãy đọc hai cột bên phải của bảng thứ hai cùng lúc: một thanh quảng cáo 950 MPa, sau khi áp các hệ số của tiêu chuẩn, chỉ còn được phép chịu 133 MPa dưới tải trọng dài hạn trong cấu kiện phơi lộ — khoảng một phần bảy con số ghi to. Đó không phải là khuyết tật của sản phẩm, đó là cách GFRP được thiết kế ở mọi nơi, và bất kỳ nhà cung cấp nào báo cho bạn con số lớn mà không kèm bối cảnh này thì không phải đang giúp bạn. Thiết kế tiết diện, kiểm tra độ võng và bề rộng vết nứt thuộc trách nhiệm của kỹ sư dự án.
Lắp đặt thanh GFRP trong sáu bước
Đặt luôn các chi tiết uốn cùng với thanh
GFRP không uốn được tại công trường. Nhựa đã đóng rắn; ép cho cong sẽ làm nứt nền nhựa và thanh mất cường độ mà nhìn bên ngoài chưa chắc đã thấy hư hỏng. Cốt đai, móc và thanh uốn đều được tạo hình tại nhà máy, nên hình dạng và số lượng phải chốt ở khâu đặt hàng, không phải ngoài công trường.
Bảo quản nằm phẳng và có che nắng
Kê các bó thanh trên gối phẳng, cách mặt đất, tránh va đập và phơi tia UV kéo dài. Hạn sử dụng là 2 năm kể từ ngày sản xuất nếu bảo quản đúng cách. Kéo lê thanh trên mặt sàn sẽ mài hỏng gân, mà chính gân mới là thứ tạo ra dính bám.
Được cắt, tuyệt đối không hàn hay nung
Cắt theo chiều dài bằng đá cắt hoặc lưỡi răng mịn; đeo kính bảo hộ và khẩu trang chống bụi, và làm theo SDS khi xử lý bụi thủy tinh. Đầu cắt không cần bịt kín để chống ăn mòn — trong thanh không có gì để ăn mòn — nhưng hãy giữ đầu cắt ra ngoài vùng neo, nơi cần đủ chiều dài dính bám.
Buộc bằng dây nhựa hoặc dây có bọc
Dùng kẹp nhựa hoặc dây buộc có bọc. Dây thép trần chạm vào thanh là phá đi một phần lý do bạn chọn GFRP, còn con kê hay giá đỡ bằng thép thì đưa thẳng một đường ăn mòn trở lại vùng lớp bê tông bảo vệ. Hãy dùng gối kê bằng nhựa hoặc bằng vật liệu gia cường sợi.
Tôn trọng lớp bảo vệ và chiều dài nối chồng
GFRP tạo dính bám khác thép: chiều dài nối chồng thường dài hơn nhiều, và ACI 440.1R khuyến nghị chiều dài neo trong khoảng 20–100 lần đường kính thanh tùy theo lớp bảo vệ và cỡ thanh (Eq. 10.3a). Đừng theo thói quen bê nguyên chiều dài nối của thép sang — hãy lấy nó từ tính toán GFRP cho chính tiết diện của bạn.
Đổ bê tông và kiểm tra như bình thường
Đổ, đầm và bảo dưỡng giống hệt bê tông cốt thép. Nhưng vì thanh nổi — nó chỉ nặng bằng một phần tư thép — hãy kiểm tra gối kê và mối buộc có thật sự giữ được vị trí hay không, cả trước và trong khi đổ.
Câu hỏi thường gặp
Thanh GFRP có thay thế thép một đổi một được không?
Không, và nhà cung cấp nào nói ngược lại là đang bán cho bạn một rắc rối. Thanh này khỏe hơn thép nhưng độ cứng chỉ bằng khoảng một phần tư, và nó không có thềm chảy. Điều đó làm thay đổi trạng thái giới hạn nào khống chế thiết kế: thường là độ võng và bề rộng vết nứt, tiết diện được thiết kế theo kiểu do nén khống chế thay vì do kéo khống chế, và hàm lượng cốt cân bằng vào khoảng 0.0078 so với 0.0335 của thép (ACI 440.1R-15 Table 7.2.1, f'c = 34.5 MPa). Tiết diện phải được thiết kế lại theo ACI 440.1R / ACI 440.11 hoặc tiêu chuẩn tương đương của địa phương, chứ không phải đem ra thay thế.
Vì sao cường độ thiết kế thấp hơn 950 MPa nhiều đến vậy?
Vì tiêu chuẩn quy định như vậy, với mọi thanh GFRP của mọi nhà cung cấp. Cường độ thiết kế là hệ số môi trường nhân với cường độ bảo đảm (0.8 hoặc 0.7, ACI 440.1R-15 Table 6.2), rồi ứng suất dài hạn cộng mỏi lại bị chặn ở 0.20 giá trị đó đối với sợi thủy tinh (Table 7.4.1). Trong một cấu kiện phơi lộ, phần còn lại vào khoảng 133 MPa. Bảng bên trên bày ra phép tính đó để bạn không bị bất ngờ ở giai đoạn thiết kế.
Có uốn hay cắt được tại công trường không?
Cắt thì được, uốn thì không. Nhựa đã đóng rắn rồi, nên uốn tại công trường sẽ làm nứt nền nhựa và thanh mất cường độ mà nhìn bên ngoài chưa chắc đã thấy hư hỏng. Mọi chi tiết uốn, cốt đai và móc đều được tạo hình tại nhà máy theo đơn hàng — nghĩa là bảng thống kê cốt phải chốt trước khi sản xuất, không thể điều chỉnh ngoài công trường.
Uốn có làm yếu thanh không?
Có, và tiêu chuẩn đã lượng hóa mức đó: cường độ tại chỗ uốn là (0.05 × rb/db + 0.3) × ffu, nên với bán kính uốn bằng bốn lần đường kính thanh, chỗ uốn chỉ mang được một nửa cường độ thiết kế của thanh thẳng (ACI 440.1R-15 Eq. 6.2.1). Các chi tiết uốn phải được kiểm tra theo giá trị đã giảm đó, không phải theo con số của thanh thẳng.
Nó ứng xử thế nào khi cháy?
Kém hơn thép, và phải được đánh giá riêng cho từng trường hợp cụ thể. Nền nhựa vinyl ester mềm ra khi tới gần nhiệt độ hóa thủy tinh của nó, và một khi nền nhựa hỏng thì thanh không còn truyền được ứng suất vào sợi. Lớp bảo vệ, loại cấu kiện và bậc chịu lửa yêu cầu sẽ quyết định GFRP có được chấp nhận hay không — đó là đánh giá riêng cho từng dự án do kỹ sư thực hiện, không phải điều mà một bản dữ liệu kỹ thuật trả lời được.
FSGR và FSGS khác nhau ở đâu?
Chỉ ở bề mặt. FSGR có gân chạy dọc thân và tạo dính bám cơ học với bê tông nhờ gân cài vào nhau, giống thanh thép vằn; FSGS là thanh tròn nhẵn, đúng như khi đùn kéo ra. Sợi, nhựa, cường độ, mô đun và khối lượng riêng đều giống hệt nhau. Với cốt chịu lực kết cấu thì loại có gân là mặc định.
Sản phẩm được chế tạo và thử theo tiêu chuẩn nào?
Tính chất kéo được thử theo ASTM D7205 (phương pháp thử tính chất kéo của thanh composite FRP) và thanh được chế tạo, thử theo GB/T 26743-2011. Hiện chúng tôi chưa có bộ hồ sơ chứng nhận đầy đủ theo ASTM D7957 (Tg, độ đóng rắn, cắt ngang, bám dính, hút ẩm, độ duy trì cường độ sau phơi kiềm); nếu quy định kỹ thuật của bạn yêu cầu D7957, hãy báo ngay ở bước hỏi hàng và chúng tôi sẽ nói rõ hạng mục nào có thể cung cấp tài liệu. Thiết kế lại là chuyện khác: ACI 440.1R-15 là hướng dẫn, còn ACI 440.11-22 là tiêu chuẩn xây dựng GFRP đầu tiên được viết bằng văn phong bắt buộc, đi song song với ACI 318.
Sản phẩm có chứng nhận của bên thứ ba không?
Không. Các thanh xuất hàng kèm bản dữ liệu kỹ thuật của chính chúng, với các tính chất thử theo những phương pháp ASTM nêu trên, cùng Mill Test Certificate và Certificate of Analysis cho lô hàng. Nếu hồ sơ kỹ thuật của bạn yêu cầu một chứng nhận bên thứ ba cụ thể, hãy nói ngay từ khi hỏi hàng và chúng tôi sẽ nói thẳng là có đáp ứng được hay không.
Tài liệu & Tải xuống
Hai bản dữ liệu kỹ thuật, mỗi bề mặt một bản
FSGR cho thanh có gân và FSGS cho thanh trơn. Cả hai đều có bảng tính chất đầy đủ, kèm phương pháp thử ASTM tương ứng bên cạnh từng giá trị.
MTC + COA kèm mọi lô hàng
Mỗi lô hàng đều đi kèm Mill Test Certificate và Certificate of Analysis. Nếu hồ sơ kỹ thuật của bạn cần lưu chúng, hãy nói ngay từ khi đặt hàng.
Yêu Cầu Báo Giá
Gửi đường kính, chiều dài và số lượng — và cả các chi tiết uốn, vì chúng phải tạo hình tại nhà máy. Kỹ sư sẽ trả lời trong vòng một ngày làm việc kèm báo giá, trọng lượng để bạn tính cước và các bản dữ liệu kỹ thuật. Nếu tiết diện của bạn vẫn còn phải thiết kế lại cho GFRP, hãy nói ra và chúng tôi sẽ cho biết kỹ sư sẽ cần những gì.
