Producción de refuerzo compuesto. Revisión de equipos para la producción industrial de refuerzo de fibra de vidrio. ¿Cuánto dinero se necesita para iniciar un negocio de producción de refuerzo compuesto?

¿De qué está hecho realmente el refuerzo compuesto de fibra de vidrio?

El director general de Obninsk Composite Materials Plant LLC, Maxim Vladimirovich Klimenko, responde:

"Buenas tardes. En primer lugar, me gustaría señalar de inmediato que los productos de Obninsk Composite Materials Plant LLC se fabrican desde hace 3 años únicamente con los mejores materiales aglutinantes y fibra de vidrio de fabricación extranjera.
Nos ponemos "a la vanguardia" calidad del producto por lo que se han celebrado acuerdos con líderes mundiales para la producción de materias primas para la producción de materiales compuestos. ¿De qué está hecho realmente el refuerzo compuesto de fibra de vidrio?

Este es el material principal en la producción de refuerzo compuesto de fibra de vidrio. La empresa Jushi (Yushi o Jushi) produce mechas de vidrio a base de lubricantes de silano modificados No. 386 y No. 312, que se desarrollan especialmente y se utilizan con éxito juntos en la producción de productos compuestos de fibra de vidrio mediante el método de pultrusión.
La fibra de vidrio fabricada por Jushi es actualmente el producto de mayor calidad en el mercado de fibra de vidrio. Puede soportar enormes cargas de rotura, superando varias veces a sus competidores. La planta de materiales compuestos de Obninsk es el principal consumidor de fibra de vidrio Jushi en Rusia y tenemos un acuerdo para el suministro de fibra de vidrio.

Resina epoxica Es el principal polímero utilizado en la producción de refuerzo de fibra de vidrio. Para la producción de fibra de vidrio por pultrusión, incluso en la producción de refuerzos compuestos de fibra de vidrio, soportes - clavijas para plantas y otros productos, utilizamos resinas epoxi de alta calidad CYD 128, producidas por Sinopec (China) y resinas epoxi KER 828, producidas por la marca surcoreana Kumho. La planta de materiales compuestos de Obninsk también tiene contratos a largo plazo con estas empresas para el suministro de resinas epoxi.

IMHPA (anhídrido isometiltetrahidroftálico) Es el principal endurecedor en la producción de refuerzo de fibra de vidrio. IMTHF es ideal para el curado de resinas epoxi a alta temperatura. La producción de refuerzo de fibra de vidrio se realiza a altas temperaturas en hornos especiales, la temperatura alcanza los 340 ° C. Por lo tanto, cuando se utiliza IMTHF, los productos compuestos adquieren excelentes propiedades físicas y mecánicas y características de alta resistencia.

Catalizador es un compuesto especial que combina las propiedades del dietilenglicol diglicidil éter (DEG-1) y el alcofen (DMP). Al utilizar estos componentes, el producto final adquiere propiedades de alta resistencia química."

El interés por el refuerzo no metálico surgió a mediados del siglo XX debido a diversas circunstancias. El uso de estructuras de hormigón armado se ha ampliado en estructuras críticas operadas en ambientes altamente agresivos, donde era difícil asegurar la resistencia a la corrosión del refuerzo de acero. Es necesario garantizar las propiedades antimagnéticas y dieléctricas de algunos productos y estructuras. Y, finalmente, había que tener en cuenta la limitada oferta de minerales aptos para la producción de acero y los siempre escasos aditivos de aleación. Una solución práctica al problema ha sido posible gracias al desarrollo acelerado de la industria química. En varios países técnicamente desarrollados (Alemania, Países Bajos, URSS, Japón, Estados Unidos, etc.) se iniciaron las correspondientes investigaciones científicas.

Como base de soporte para refuerzos no metálicos de alta resistencia se adoptó por primera vez fibra de vidrio resistente a los álcalis con un diámetro de 10 a 15 micrones, cuyo haz se combinó en una varilla monolítica utilizando resinas sintéticas: epoxi, epoxifenol, poliéster, etc. .

En la URSS (Minsk, Moscú, Jarkov), se desarrolló una tecnología continua para la producción de dicho refuerzo con un diámetro de 6 mm a partir de fibra de vidrio resistente a los álcalis con una composición baja en circonio de grado Shch-15 ZhT, y sus propiedades físicas y mecánicas. Las propiedades fueron estudiadas en detalle.

Se prestó especial atención al estudio de la resistencia química y la durabilidad de la fibra de vidrio y del refuerzo a base de ella en el hormigón cuando se exponen a diversos ambientes agresivos. Se ha identificado la posibilidad de obtener refuerzo de vidrio, plástico y hierro forjado con los siguientes indicadores: resistencia a la tracción temporal - hasta 1500 MPa; módulo elástico inicial - 50.000 MPa; densidad -1,8-2 t/m * con un contenido de fibra de vidrio del 80% (en peso); el diagrama de trabajo en tensión es lineal hasta la rotura (máximo

las deformaciones en este punto alcanzan el 2,5-3%)); resistencia a largo plazo del refuerzo en condiciones normales de temperatura y humedad: 65% de la resistencia temporal; coeficiente de expansión lineal - 5,5-6,5×10*6

Se estudiaron exhaustivamente elementos experimentales de flexión pretensados ​​con dicho refuerzo bajo la influencia de cargas estáticas, se desarrollaron reglas tecnológicas para la fabricación de refuerzo y recomendaciones para el diseño de estructuras de hormigón con refuerzo no metálico y se delinearon las áreas apropiadas de su aplicación.

Se instalaron modelos experimentales de travesaños aislantes eléctricos de soportes de líneas eléctricas en tramos piloto de líneas eléctricas en Bielorrusia, RSFSR y Adjara. Se han realizado investigaciones sobre el uso de refuerzo de vidrio y plástico en los soportes de la red de contactos y en tuberías de presión. Los accesorios de vidrio y plástico también se han utilizado en baños de hormigón polímero en talleres de electrólisis de empresas de metalurgia no ferrosa y en losas de varios almacenes de fertilizantes minerales.

Lamentablemente, no fue posible organizar la producción en fábrica de refuerzo de fibra de vidrio; Estos accesorios se produjeron en pequeñas cantidades en el laboratorio de NTPO Beletroinauka en Minsk.

En los últimos años, el mundo ha comenzado a prestar más atención al estudio de los refuerzos no metálicos hechos de fibra de basalto, cuya producción requiere menos mano de obra y las materias primas son bastante accesibles. Se puede afirmar que en la actualidad se han desarrollado los datos iniciales básicos para la producción industrial de refuerzo de fibra de vidrio, se han delineado el diseño y fabricación de diversas estructuras pretensadas con dicho refuerzo y se han delineado las áreas de su aplicación.

En Alemania se desarrolló y estudió en detalle un refuerzo de fibra de vidrio con un diámetro de 7,5 mm a partir de fibra de vidrio de aluminoborosilicato y resina de poliéster llamado “polisacero”. Los ensayos de cargas estáticas, dinámicas y de larga duración permitieron establecer las siguientes características iniciales de este refuerzo; resistencia a la tracción a corto plazo - 1650 MPa; módulo de elasticidad - 51000 MPa; alargamiento de rotura - 3,3% resistencia a largo plazo - 1100 MPa; pérdida de tensión por relajación: 32%; diferencia de tensiones a 2*106 ciclos de carga - 55 MPa; coeficiente de expansión térmica - 7×10*6

Después de probar las vigas experimentales, se desarrollaron disposiciones básicas para el cálculo y diseño de estructuras de ingeniería críticas. En los últimos años se han construido diez puentes viarios y peatonales de uno, dos y tres vanos con refuerzo de poliacero. Las luces del puente, que alcanzaron los 25 m, se reforzaron con haces de varillas de vidrio y plástico de 7,5 mm de diámetro y se tensaron sobre hormigón. Sobre las varillas se aplicó una capa protectora de poliamida de 0,5 mm de espesor. El número de varillas en el haz es 19, la fuerza de tensión de trabajo del haz es 600 kN.

Se presta especial atención al desarrollo del problema de la creación y utilización de refuerzos no metálicos de alta resistencia en Japón. Se ha dominado la producción de refuerzos fibroplásticos a base de fibras de carbono y aramida y se han estudiado sus propiedades físicas y mecánicas. Los alambres y cables están hechos de fibra de carbono con un diámetro de 7 micrones y una resistencia a la tracción de 3600 MPa. El cable está formado por 12 mil fibras unidas entre sí con plástico. Se tejen cuerdas de diferente capacidad de carga con alambre y se someten a un tratamiento térmico después de su colocación.

Se ha desarrollado una gama prometedora de refuerzo, que incluye alambre y cables de 7, 9 y 37 hilos con una fuerza de 10 a 100 kN. Por ejemplo, se han establecido las características de los cables de carbono y plástico de 7 hilos: resistencia a la tracción - 1750 MPa; módulo elástico - 140.000 MPa; alargamiento de rotura: 1,6%; densidad - 1,5 t/m3; relajación del estrés: 2,5%; resistencia al calor - 200 JC; altos niveles de ácidos y álcalis.

Se ha desarrollado un refuerzo de fibras de aramida con un diámetro de 3 a 16 mm con una fuerza de rotura de 8 * 250 kN. Las varillas se producen tejiendo hebras de fibras continuas, seguido de una impregnación con plástico y un tratamiento térmico. El alargamiento máximo de rotura del refuerzo es del 2%, el módulo de elasticidad es de 66.000 MPa. Cabe señalar que este refuerzo de pequeños diámetros (hasta 5 mm) es adecuado para el refuerzo transversal en espiral^ de estructuras. A

En Japón se ha llevado a cabo una importante serie de estudios sobre estructuras experimentales de vigas con varios tipos de refuerzo no metálico, se han construido puentes para automóviles y peatones de pequeñas luces. Se están realizando investigaciones activas sobre la posibilidad de utilizar refuerzos de fibra de carbono en diversos campos de la construcción. Así, se comenzaron a utilizar cintas de alta resistencia de varias secciones transversales hechas de fibra de carbono para fortalecer estructuras de hormigón armado en estructuras operativas críticas.

Cabe destacar el trabajo pionero realizado en Holanda con refuerzos no metálicos fabricados a partir de fibras de aramida. El material acumulado sobre las propiedades de dichas armaduras rectangulares y redondas se informó por primera vez en el Congreso de la FIB en 1986 y despertó un gran interés. Posteriormente, en el mismo país, se desarrolló un alambre compuesto de 5 mm de diámetro a partir de fibras de carbono y un aglutinante epoxi. La resistencia a la tracción del alambre varía de 2300 a 3300 MPa, dependiendo de la resistencia de la fibra y de la proporción de su contenido en la sección transversal. Se ha dominado la producción de dicho alambre y se ha adquirido experiencia en su uso como refuerzo pretensado en pilotes. Se observan las perspectivas de utilizar haces de cables compuestos en tirantes de puentes de gran luz y para el refuerzo externo de diversas estructuras pretensadas.

Científicos de EE. UU. y Canadá llevaron a cabo un gran experimento en un tramo de un puente de carretera con vigas pretensadas, reforzadas con alambre y cuerdas de fibra de carbono fabricadas en Japón. El uso de modernos sistemas de medición y las pruebas continuas hasta el fallo permitieron obtener un amplio conjunto de datos necesarios para una evaluación positiva de los puentes con dicho refuerzo.

El constante aumento del número de publicaciones sobre armaduras no metálicas de alta resistencia y el trabajo activo de la comisión FIB en este tema confirman la promesa de este material para el hormigón armado pretensado y la necesidad de una actitud más atenta a este problema en el mundo. \

2. Desarrollo histórico y experiencia en el uso de refuerzo compuesto en la URSS, Rusia y el extranjero.

El interés por el refuerzo no metálico surgió a mediados del siglo XX debido a diversas circunstancias. El uso de estructuras de hormigón armado se ha ampliado en estructuras críticas operadas en ambientes altamente agresivos, donde era difícil asegurar la resistencia a la corrosión del refuerzo de acero. Es necesario garantizar las propiedades antimagnéticas y dieléctricas de algunos productos y estructuras.

Y, por último, hay que tener en cuenta la limitada oferta de minerales adecuados en el futuro para satisfacer las necesidades cada vez mayores de acero y los siempre escasos aditivos de aleación.

Como base de soporte del refuerzo no metálico de alta resistencia desarrollado, se adoptó por primera vez fibra de vidrio continua resistente a los álcalis con un diámetro de 10 a 15 micrones, cuyo haz se combinó en una varilla monolítica utilizando resinas sintéticas (epoxi, epoxifenol , poliéster, etc.).

En la URSS (Minsk, Moscú, Jarkov), se desarrolló una tecnología continua para la producción de dicho refuerzo con un diámetro de 6 mm a partir de fibra de vidrio resistente a los álcalis con una composición baja en circonio de grado Shch-15 ZhT, y sus propiedades físicas y mecánicas. Las propiedades fueron estudiadas en detalle.

Se prestó especial atención al estudio de la resistencia química y la durabilidad de la fibra de vidrio y de las armaduras a base de ésta en el hormigón en diversos ambientes agresivos. Se ha identificado la posibilidad de obtener refuerzo de fibra de vidrio con los siguientes indicadores: resistencia a la tracción temporal hasta 1500 MPa, módulo de elasticidad inicial 50.000 MPa, densidad 1,8-2 t/m3 con un contenido en peso de fibra de vidrio del 80%, diagrama de trabajo en tensión es lineal hasta la rotura, las deformaciones límite en este momento alcanzan el 2,5-3%, la resistencia a largo plazo del refuerzo en condiciones normales de temperatura y humedad es el 65% de la resistencia temporal, el coeficiente de expansión lineal es 5,5-6,5 × 10 * 6.

Se estudiaron exhaustivamente elementos experimentales de flexión pretensados ​​con dicho refuerzo LSD bajo la influencia de cargas estáticas, se desarrollaron reglas tecnológicas para la fabricación de refuerzo y recomendaciones para el diseño de estructuras de hormigón con refuerzo no metálico, y se delinearon las áreas apropiadas de su aplicación.

Se desarrollaron modelos experimentales de travesaños aislantes eléctricos de soportes de líneas eléctricas y las copias fabricadas se instalaron en tramos piloto de líneas eléctricas en Bielorrusia, Rusia y Adjara. Se han realizado investigaciones sobre el uso de refuerzo de fibra de vidrio en soportes de redes de contacto y tuberías de presión. Las pilas de refuerzo de plástico también han encontrado aplicación en baños de hormigón polímero en talleres de electrólisis en empresas de metalurgia no ferrosa y en losas de varios almacenes de fertilizantes minerales.

Desafortunadamente, en ese momento no fue posible organizar la producción en fábrica de refuerzo de fibra de vidrio.

En los años 70 del siglo XX se utilizaban armaduras no metálicas en estructuras de hormigón ligero (hormigón celular, hormigón de madera, etc.). así como en cimentaciones, pilotes, baños de electrólisis, vigas y travesaños de pasos superiores, estructuras de soporte de baterías de condensadores, losas de sujeción de taludes, sin travesaños aislantes y otras estructuras.

En 1976 se construyeron dos almacenes móviles en las zonas de Rogachev y Cherven. Los elementos portantes inclinados de la cuerda superior de los arcos se refuerzan con cuatro varillas de fibra de vidrio pretensadas de 6 mm de diámetro. Las varillas están situadas en dos ranuras con una sección transversal de 10×18 mm. elementos seleccionados en la placa inferior. Las secciones de soporte de los elementos (en la cumbrera y las unidades de soporte) se refuerzan con superposiciones de madera hechas de tableros de 20 mm de espesor.

El ahorro de madera en elementos portantes reforzados ascendió al 22%. El coste se redujo en un 9%, el peso de las estructuras se redujo en un 20%. El coste de construcción en comparación con las soluciones de almacén estándar existentes de la misma capacidad se redujo 1,7 veces.

En la estación ácida de la planta de fibra artificial de Svetlogorsk, los pisos sobre las galerías tecnológicas están hechos de hormigón polímero FAM con refuerzo de vidrio, plástico y hierro forjado. Las losas se reforzaron con varillas de fibra de vidrio de 6 mm de diámetro con pretensado de las nervaduras y losa en sentido transversal. Los herrajes de distribución de la estantería se realizan sin pretensado. El efecto económico como resultado de la reducción de los costes por 1 m2 de suelo ascendió a 57,95 rublos.

En 1969, el ISiA Gosstroy de la BSSR junto con el Selenergoproekt GPI (Moscú) desarrollaron y estudiaron crucetas aislantes eléctricamente para líneas eléctricas de 10 kV y 35 kV.

En 1970 En la región de Kostromá se puso en funcionamiento un tramo piloto de una línea de transmisión de energía de 10 kV con crucetas de hormigón de fibra de vidrio.

En 1972, en la región de Stavropol, se puso en funcionamiento una sección piloto de una línea de transmisión de energía de 35 kV con crucetas de hormigón y fibra de vidrio aislantes eléctricamente. La estructura transversal constaba de tres elementos (vigas) de hormigón de fibra de vidrio pretensados ​​conectados mediante pernos a una placa de acero, que se fijaba con abrazaderas a la parte superior del soporte de hormigón armado.

En 1975, en Grodno y Soligorsk, se pusieron en funcionamiento dos tramos piloto de líneas de transmisión de energía de 10 kV con crucetas de hormigón de fibra de vidrio. La estructura transversal es prefabricada, de tres vigas, consta de dos elementos rectilíneos de hormigón de fibra de vidrio pretensado: uno horizontal, sobre el que se ubican dos alambres, y uno vertical, encima del cual se fija un tercer alambre. El travesaño prefabricado en la base del elemento vertical se fija al soporte de la línea eléctrica de hormigón armado mediante abrazaderas de acero. Los travesaños están fabricados de hormigón aislante eléctricamente. Refuerzo: cuatro varillas con un diámetro de 6 mm en cada elemento.

En 1979, en la zona de Batumi, se pusieron en funcionamiento dos tramos experimentales de soportes de líneas de transmisión de energía de 0,4 y 10 kW con travesaños de hormigón polímero reforzado con refuerzo de fibra de vidrio de 6 mm de diámetro.

La planta de metalurgia no ferrosa de Ust-Kamenogorsk ha dominado la producción de baños de electrólisis pretensados ​​de hormigón polímero FAM, reforzado con varillas de fibra de vidrio de 6 mm de diámetro. Las dimensiones de la bañera en planta son 1080×2300 mm, altura 1650 mm, espesor de pared 100 mm. Las paredes y el fondo están reforzados con doble refuerzo simétrico con una separación entre varillas de 200 mm. El efecto económico por baño, excluyendo los costos asociados con la interrupción de la producción al reemplazar los baños de hormigón armado, es de 1015,5 rublos.

En 1975, según el proyecto del Departamento de Puentes y Túneles del Instituto Politécnico de Khabarovsk, se completó la construcción del primer puente de madera laminada del mundo, de 9 m de largo, cuyas vigas tenían una sección transversal de 20x60 cm. de madera de abeto y reforzado con cuatro vigas pretensadas de cuatro varillas de fibra de vidrio de 4 mm de diámetro.

El segundo puente de la URSS con refuerzo de fibra de vidrio se construyó en 1981 en el territorio de Primorsky, al otro lado del río. Shkotovka. El tramo del puente consta de seis vigas en I metálicas n.º 45. pretensado con tirantes de 12 varillas de fibra de vidrio de 6 mm de diámetro. Las vigas están unidas por una losa monolítica de hormigón armado de la calzada. El vano tiene una longitud de 12 m, las dimensiones de la calzada y aceras son G8+2x1 m, las cargas de diseño son N-30, NK-80.

En el territorio de Jabárovsk se construyó en 1989 un puente con refuerzo de fibra de vidrio. En la sección transversal del tramo de 15 m de longitud se instalaron 5 vigas nervadas sin ensanchamiento en la zona inferior. El refuerzo de las vigas de la superestructura del puente se adoptó de forma combinada: la creación de tensiones iniciales en ellas se realizó mediante cuatro haces de 24 varillas de fibra de vidrio con un diámetro de 6 mm en cada una y un haz estándar de alambres de acero. Se mantuvo sin cambios el refuerzo de vigas con armadura no pretensada de clases A-I y A-ll.

Desarrollo histórico del uso de refuerzo compuesto en el extranjero.
(basado en materiales del US Concrete Institute)

La historia del desarrollo del refuerzo de FRP se remonta al uso generalizado de compuestos después de la Segunda Guerra Mundial. La industria aeroespacial reconoció ampliamente los beneficios de la alta resistencia y el peso ligero de los materiales compuestos, y durante la Guerra Fría, los avances en la industria aeroespacial y de defensa llevaron a un uso aún mayor de compuestos. Además, con una economía en rápido crecimiento, Estados Unidos necesitaba materiales baratos para satisfacer la demanda de los consumidores. La producción de plásticos de fibra orientada coaxialmente se convirtió en un método rápido y económico para formar piezas con un perfil de sección constante, y los plásticos compuestos hechos de fibras continuas se utilizaron para fabricar palos de golf y cañas de pescar. Sin embargo, no fue hasta los años 60 que estos materiales comenzaron a considerarse seriamente en la producción de refuerzo de hormigón armado.

La proliferación de sistemas de carreteras federales en la década de 1950 aumentó la necesidad de mantenimiento durante todo el año. Se ha generalizado el uso de sales para eliminar el hielo en puentes de carretera. Como resultado, el uso de refuerzo de acero en tales estructuras, así como en estructuras expuestas a la acción corrosiva a largo plazo de la sal marina, se ha convertido en una preocupación importante. Se han investigado varios recubrimientos protectores, incluidos recubrimientos de zinc, recubrimientos por pulverización electrostática, concretos poliméricos, recubrimientos epóxicos y refuerzo de fibra de vidrio (ACI 440R). De todo lo anterior, el refuerzo de acero con recubrimiento epoxi resultó ser la mejor solución y comenzó a utilizarse en condiciones corrosivas agresivas. El uso de refuerzo de FRP no se consideró una solución eficaz debido a su elevado coste y no se generalizó comercialmente hasta finales de los años 70.

En 1983, se estableció el primer proyecto del Departamento de Transporte de Estados Unidos, Aplicaciones de la tecnología de materiales compuestos en el diseño y la construcción de puentes (Plecnik y Ahmad 1988).

Marshall-Vega Inc. Lideró el desarrollo inicial del refuerzo de fibra de vidrio en EE. UU. Inicialmente, el refuerzo de fibra de vidrio se consideró una alternativa eficaz al acero para el hormigón polímero debido a la incompatibilidad con las características de expansión térmica entre el hormigón polímero y el acero. A finales de los años 70, International Grating Inc. ingresó al mercado norteamericano de refuerzo de FRP. Marshall-Vega e International Grating investigaron y desarrollaron barras de refuerzo de FRP hasta la década de 1980.

Se utilizaron varillas de fibra de vidrio para construir la plataforma del puente Crowchild en la región de Calgary en Alberta, Canadá, en 1997.

En la década de 1980, existía una demanda en el mercado de accesorios no metálicos para tecnología avanzada específica. La mayor demanda de accesorios aislantes eléctricos fue la de equipos médicos de resonancia magnética. El refuerzo de FRP se ha convertido en el estándar para este tipo de estructuras. Otras aplicaciones del refuerzo de FRP se han vuelto más conocidas y demandadas, especialmente en estructuras de rompeolas, bases de reactores para subestaciones eléctricas, pistas de aterrizaje y laboratorios de electrónica (Brown y Bartholomew 1996).

En la década de 1970 comenzaron a crecer en Estados Unidos los problemas relacionados con el deterioro de los puentes debido a la corrosión provocada por la acción de los iones cloruro, cuyo impacto sobre las armaduras de acero provocaba el rápido envejecimiento de los puentes. (Boyle y Karbhari 1994). Además, el descubrimiento de la corrosión en barras de refuerzo recubiertas de epoxi ha aumentado el interés en métodos alternativos para evitarla. Una vez más, el refuerzo de FRP fue visto como la principal solución a los problemas de corrosión en tableros de puentes y otras estructuras (Benmokrane et al. 1996).

Hasta mediados de los años 90, el refuerzo de FRP era el refuerzo más utilizado en Japón. Incluso entonces, había más de 100 proyectos comerciales que lo utilizaban en el país. Se incluyó información detallada sobre el diseño con FRP en las Directrices de Diseño y Construcción de JSCE (1997). En Asia, China se ha convertido recientemente en el mayor consumidor de refuerzo compuesto, utilizándolo en nuevas estructuras que van desde tableros de puentes hasta obras subterráneas (Ye et al. 2003).

Se utilizó refuerzo de vidrio y plástico para construir una bodega en Columbia Británica en 1998.

El uso de refuerzo de FRP en Europa comenzó en Alemania con la construcción de un puente de carretera de FRP pretensado en 1986 (Meier 1992). Tras la construcción del puente, se pusieron en marcha en Europa programas para el estudio y utilización del refuerzo FRR, en el marco del Proyecto Europeo BRITEEURAM, “Elementos compuestos de fibra y tecnología para el uso de refuerzo no metálico”, ensayos y análisis de materiales FRP. se llevaron a cabo entre 1991 y 1996 (Taerwe 1997). Posteriormente, EUROCRETE lideró el programa europeo de investigación y demostración.

Ingenieros civiles canadienses desarrollaron disposiciones de aplicación para refuerzo de FRP para el Código de Diseño de Puentes de Carreteras de Canadá y construyeron una serie de proyectos de demostración. El puente Headingley en Manitoba utilizó refuerzo de CFRP y GFRP (Rizkalla 1997). Además, durante la construcción del puente en Kent County Road No. 10, se utilizó refuerzo de CFRP para reforzar las zonas de momento negativo (Tadroset al. 1998).

Durante la construcción del puente Joffre sobre el río Saint-Francois, ubicado en Sherbrooke. Quebec, se utilizó refuerzo de CFRP en las losas de presión, así como refuerzo de GFRP en la barrera de la carretera y la acera. El puente, que se abrió al tráfico en diciembre de 1997, estaba equipado con sensores de fibra óptica integrados en la estructura de refuerzo de FRP para el monitoreo remoto de las deformaciones (Benmokrane et al. 2004). Canadá sigue siendo líder en el uso de refuerzo de FRP en la construcción de tableros de puentes (Benmokrane et al. 2004).

En los EE.UU., se ha registrado anteriormente un uso generalizado de refuerzo de FRP (ACI 440R). Se está generalizando el uso del refuerzo de PRFV en la construcción de ampliaciones de habitaciones de hospital para resonancia magnética. El refuerzo compuesto también se ha convertido en una solución estándar en industrias como instalaciones portuarias, refuerzo de malla superior para cubiertas de puentes, diversos productos prefabricados de hormigón armado y hormigón ornamental y arquitectónico. Algunos de los proyectos más grandes incluyen el edificio Gonda de la Clínica Mayo en Rochester, Minnesota, los Institutos Nacionales de Salud en Bethesda, Maryland para imágenes por resonancia magnética, el puente del condado de Potter en Texas y el puente Bettendorf en Iowa para refuerzo de pisos (Nanni 2001). ).

El refuerzo de GFRP se utilizó en la construcción de túneles para el muro de hormigón que debía construirse detrás de una tuneladora y desde entonces se ha utilizado ampliamente en la construcción de muchos de los metros más grandes del mundo, incluidos Asia (por ejemplo, Bangkok, Hong Kong y Nueva Delhi). ) y Europa (por ejemplo, Londres y Berlín).

Fuente: Guía ACI 440.1R-06 para el diseño y construcción de concreto estructural reforzado con barras de FRP. (Reportado por el Comité ACI 440).

Experiencia en el desarrollo y aplicación de refuerzos no metálicos en Rusia.

2000

Por iniciativa del gobierno de Moscú, en 2000 se reanudó la investigación sobre el desarrollo de refuerzos de plástico basáltico con mayor durabilidad. El NIIZhB trabaja en colaboración con la Empresa Unitaria del Estado Federal "Centro Nacional de Investigación MATI" que lleva su nombre. K.E. Tsiolkovsky y OJSC "ASP" (Perm).

Se desarrollaron e instalaron dos plantas piloto utilizando el principio tradicional de pultrusión y la nueva tecnología de hilado de abejas. La última tecnología proporciona una productividad significativamente mayor en la producción de refuerzos compuestos de basalto, plástico y fibra de vidrio no metálicos, por lo que esta tecnología fue elegida como la más prometedora.

Reemplazar el refuerzo de acero por refuerzo no metálico elimina el daño a las estructuras reforzadas debido a la corrosión del acero y la destrucción de la capa protectora, y le permite mantener la calidad y apariencia de las estructuras durante la operación y reducir los costos operativos al aumentar el tiempo entre reparaciones.

Se recomienda el uso de refuerzo compuesto no metálico (NCR) en hormigón, que se caracteriza por un efecto protector reducido en relación con el refuerzo de acero:

• en hormigones a base de cemento Portland con un contenido de álcalis no superior al 0,6% se destinó a cemento Portland, cemento puzolánico, aglutinantes mixtos (yeso-cemento-puzolánico, cementos con baja demanda de agua, con alto contenido de aditivos minerales activos);
• en hormigón monolítico con aditivos anticongelantes que contienen cloro y que no contienen álcalis (cloruro de calcio KhK, nitrato-cloruro de calcio NHK, nitrato-cloruro de calcio con urea NHKM, etc.);
• en hormigón de poros grandes para tuberías de drenaje, hormigón ligero de poros grandes, hormigón celular monolítico;
• para reforzar estructuras expuestas a ambientes agresivos con cloruros; Adoquines, pavimentos, etc.

El área de aplicación recomendada de NKA es la capa exterior de paneles tricapa y conexiones flexibles, que mejora la apariencia del edificio (sin manchas de óxido) y aumenta el rendimiento térmico de las paredes, así como en paredes estratificadas con flexibles. conexiones.

Un área de aplicación eficaz de NKA son las estructuras expuestas a corrientes de fuga. Con la obtención de datos experimentales durante períodos de prueba más prolongados y la mejora de las propiedades del ABP, se puede ampliar el ámbito de aplicación del refuerzo no metálico.

A partir de los resultados del examen de tres tramos de puentes, cuyas estructuras portantes están pretensadas con refuerzo de vidrio y plástico, se pueden sacar conclusiones;

1. En los vanos de puentes experimentales de madera laminada (31 años de operación), vanos de hormigón armado (25 años de operación) y vanos de concreto de fibra de vidrio (17 años de operación) se conserva el efecto del pretensado ASP.
2. Se justifica el uso de ASP como anclajes en estructuras portantes a base de resinas epoxi.
3. Se obtienen resultados positivos con el uso de armaduras compuestas no metálicas en la construcción viaria y civil-industrial

3. Refuerzo compuesto: una nueva etapa en el desarrollo de la construcción en Rusia

El uso del refuerzo compuesto no metálico (NCR) en la construcción rusa comenzó hace unos diez años, y durante este tiempo se utilizó sin que GOST lo describiera. Gracias al esfuerzo de las empresas productoras de refuerzo compuesto, finalmente se desarrolló y puso en funcionamiento en 2014.

En 2003, SNiP 52-01 permitió el uso de refuerzo compuesto de fibra de vidrio (en particular, se hizo posible su uso en estructuras de hormigón armado). La introducción del nuevo GOST 31938-2012 ha elevado el uso de NCA en la construcción a un nuevo nivel, permitirá a las empresas manufactureras mejorar significativamente su calidad e incluso introducir ofertas de suministro en el mercado mundial.

Los fabricantes confían en que la implementación del nuevo GOST 31938-2012 conducirá a una expansión significativa del alcance de los accesorios no metálicos. Esperan poder aumentar los volúmenes de ventas y, en consecuencia, las ganancias, así como mejorar la calidad de los productos ofrecidos.

Después de Moscú, San Petersburgo, Novosibirsk y Krasnodar, que lo utilizan activamente en la construcción, el refuerzo compuesto se hará popular en otras regiones rusas que necesitan materiales modernos de alta tecnología para la construcción de edificios residenciales y estructuras industriales. La introducción de GOST para los productos NKA diversificará el mercado y los consumidores tendrán la oportunidad de convencerse de la eficiencia tecnológica y económica del uso de composites.

4. Perspectivas del uso de refuerzo compuesto en estructuras de hormigón.

Varias circunstancias han llevado a que los especialistas presten mayor atención al refuerzo no metálico. Este interés surgió a mediados del siglo XX. Dado que la construcción se lleva a cabo en diferentes condiciones climáticas y para diferentes necesidades, era difícil mantener la resistencia a la corrosión del refuerzo metálico. Como resultado, surgió la necesidad de utilizar refuerzo compuesto, que tenga propiedades antimagnéticas y dieléctricas. Y, por supuesto, la humanidad en desarrollo debe tener en cuenta el hecho de que las reservas de mineral para la producción de armaduras metálicas no son ilimitadas y que el uso de material creado artificialmente para la producción de armaduras tiene excelentes perspectivas que se dirigen hacia nuestro futuro.

La aparición del refuerzo compuesto no fue un accidente, sino un patrón. Debido al mayor desarrollo de la industria química en los países desarrollados, aparecieron los primeros accesorios no metálicos.

El material principal para la producción de refuerzo compuesto es la fibra de vidrio, que se une en una sola varilla y se mantiene unida con resinas sintéticas. El nuevo material fue probado minuciosamente, también se examinó su resistencia, elasticidad y resistencia al desgaste y se sometió a diversas cargas en condiciones duras. La investigación superó todas las expectativas, el material resultó bastante resistente a diversos tipos de influencias.

Los científicos han desarrollado una tecnología para la producción de refuerzo no metálico de alta calidad, recomendaciones para el diseño de estructuras de hormigón utilizando refuerzo no metálico e identificado las áreas más aceptables de su aplicación.

En varios países occidentales, el refuerzo no metálico se utiliza mucho más que en Rusia y los países de la antigua Unión.

Por ejemplo, en Alemania se ha desarrollado y estudiado en detalle el refuerzo de fibra de vidrio, también conocido como “Polistal*”. Los diseñadores han desarrollado diseños para puentes en cuya construcción es posible utilizar dicho refuerzo. En los últimos años, se han desarrollado y construido más de diez puentes peatonales y de carretera utilizando dicho refuerzo.

El refuerzo compuesto es un invento particularmente importante para Japón. Ya que aquí, a la hora de diseñar edificios, es necesario tener en cuenta las zonas propensas a terremotos. Este país produce refuerzos fibroplásticos a base de fibras de carbono y aramida. Se trata de varillas muy resistentes y bastante elásticas que se utilizan para la construcción de edificios.

Se amplían las perspectivas para la producción de refuerzo y su uso en diversos campos de la construcción. Se produce un material más confiable y de mayor calidad que resistirá muchos factores destructivos, como el agua, la radiación ultravioleta y la electricidad.

En Japón, se está explorando de forma especialmente activa la posibilidad de utilizar refuerzos no metálicos en diversas estructuras. Aquí se construyen puentes para automóviles y peatones, y este refuerzo también se utiliza para reforzar diversas estructuras de hormigón.

En los Países Bajos también se está trabajando activamente para crear una nueva generación de válvulas. Cabe señalar que en este país se creó un alambre compuesto de fibras de carbono unidas con epoxi. La posibilidad de utilizar este tipo de alambre en la producción de cables para soportar puentes de mayor luz ya está cerca. También se utilizará para refuerzo exterior de estructuras pretensadas.

En los últimos años, otros países desarrollados, como Canadá y Francia, se han interesado en los avances en la producción y el uso de refuerzos no metálicos. EE.UU. y muchos otros.

El número de materiales y publicaciones sobre este tema ha aumentado significativamente, se están realizando investigaciones y se estudian las propiedades de materiales como el refuerzo compuesto. Por tanto, la perspectiva de su uso en la construcción es muy importante, y el estudio de este material en Rusia y la CEI se está llevando a cabo de forma intensiva para estar a la altura de otros países desarrollados.

5. Dinámica del mercado de refuerzo compuesto.

La información se refiere a la dinámica de desarrollo del mercado de refuerzo compuesto durante los últimos 2 años. Tras observar las estadísticas de los servicios de Yandex y Google, podemos concluir que ha habido un aumento significativo en el interés de los usuarios por productos como la fibra de vidrio o el refuerzo compuesto. Por ejemplo, veamos el gráfico del servicio de estadísticas Yandex, donde se puede ver la dinámica de crecimiento de las consultas que contienen las palabras "refuerzo de fibra de vidrio". Aquellos. Todas estas son solicitudes como "comprar refuerzo de fibra de vidrio", "revisiones de refuerzo de fibra de vidrio", "equipos para la producción de refuerzo de plástico de vidrio", etc.

Debajo del gráfico se encuentran los valores absolutos para esta consulta. Por ejemplo, en junio de 2012 sólo hubo 11.605 solicitudes de este tipo, y un año después, en junio de 2013, ya eran 25.227. el aumento fue del 217%. Además, en ambos años el pico de solicitudes se produce en los meses de verano.

A modo de comparación, veamos los datos obtenidos al analizar las estadísticas proporcionadas por el servicio de Google. El color rojo en el gráfico muestra las estadísticas de las consultas que contienen la frase "refuerzo de fibra de vidrio", hay más consultas al respecto, y el color azul muestra las estadísticas de la frase "refuerzo compuesto", estas consultas son menos populares, pero su dinámica son similares. El inicio fue alrededor del segundo semestre de 2011 y el rápido crecimiento posterior.

A continuación veremos un par de imágenes más con información bastante interesante para su análisis. La primera imagen es un mapa de Rusia con regiones marcadas en diferentes colores. La intensidad de las solicitudes en esta región cambia de gris y amarillo a rojo. El mapa muestra una instantánea de los datos de junio de 2013.

Para entender esta imagen, veamos una breve tabla que muestra la popularidad regional de las consultas que contienen la frase "refuerzo de fibra de vidrio".

La popularidad regional es la proporción que ocupa una región en impresiones para una frase determinada, dividida por la proporción de todas las impresiones de los resultados de búsqueda que cayeron en esa región. La popularidad de una palabra/frase igual al 100% significa que esa palabra no se distingue por nada en esta región. Si la popularidad es superior al 100%, esto significa que hay un mayor interés en esta palabra en esta región, si es inferior al 100%, significa un interés disminuido.

Impresiones por mes		Popularidad regional
Moscú	3 617	66%
Ekaterimburgo	3 109	453%
Nizhny Novgorod	1 684	225%
Pérmico	1597	507%
San Petersburgo	1209	75%
Novosibirsk	1016	170%
Ufá	909	223%
Rostov del Don	818	141%

6. Ámbito de aplicación del refuerzo compuesto.

Según SNiP 52-01-2003 y MGSN 2.08-01 C y teniendo en cuenta las propiedades del refuerzo de fibra de vidrio AKS (GOST 31938-2012), se recomienda su uso en las siguientes estructuras:

7.Tendencia del mercado de refuerzo compuesto

Según Research Tec hart, el mercado de refuerzo compuesto está creciendo rápidamente. Los especialistas de esta empresa estiman su crecimiento en un 12% anual. Según las previsiones preliminares, la tasa de crecimiento del mercado de refuerzo compuesto debería superar a los años anteriores y ascender a aproximadamente el 16% anual. Los mercados con un desarrollo más dinámico para la producción y el uso de vidrio, plástico y accesorios relacionados serán países como Rusia, Kazajstán, Uzbekistán, Azerbaiyán y Armenia.

8. Características comparativas del refuerzo metálico y compuesto.

Tabla de reemplazo de metal de igual resistencia.
refuerzo compuesto

9.Ventajas del refuerzo compuesto.

• La resistencia a la tracción es 2 veces mayor que las características de resistencia del refuerzo de acero;
• Material de acero inoxidable;
• La densidad del refuerzo compuesto es 4 veces menor que la del refuerzo de acero y al mismo tiempo aumenta sus propiedades de resistencia elástica. Al reemplazar la jaula de refuerzo con igual resistencia, su peso se reduce más de 10 veces. Le permite reducir significativamente el costo de transporte y operaciones de carga y descarga.
• El refuerzo compuesto no está sujeto a corrosión en la mayoría de los ambientes agresivos, incluido el ambiente alcalino del concreto.
• Los coeficientes de expansión térmica del refuerzo y el hormigón son lo más cercanos posible entre sí, lo que elimina el agrietamiento cuando cambia la temperatura.
• La conductividad térmica del compuesto es más de 100 veces menor que la del acero. No es un puente frío y reduce significativamente la pérdida de calor.
• El refuerzo compuesto no pierde sus propiedades a bajas temperaturas, a diferencia de la fragilidad en frío del refuerzo de acero.
• Los accesorios propuestos son diamagnéticos y tienen propiedades dieléctricas, lo que permite su uso en edificios y estructuras como hospitales, aeropuertos, estaciones de radar y diversas estructuras militares.
• El refuerzo compuesto aumenta la vida útil de las estructuras en comparación con el refuerzo metálico, especialmente cuando se exponen a ambientes agresivos.
• No emite sustancias nocivas y tóxicas.
• Se puede realizar en cualquier longitud, directamente para el proyecto, lo que elimina una gran cantidad de sobras de material.

El refuerzo compuesto o fibra de vidrio es un material de alta tecnología que tiene características técnicas adecuadas a las condiciones del mercado moderno de materiales de construcción, que requiere inversiones de capital relativamente pequeñas. La fibra de vidrio puede reemplazar fácilmente al metal en estructuras de concreto de cualquier tamaño sin requerir un reemplazo tan frecuente como los productos de acero.

Cualquiera que esté familiarizado con la tecnología, los requisitos del espacio y el equipamiento necesario puede iniciar la producción de refuerzo de fibra de vidrio.

Principales ventajas de los herrajes de vidrio.

El refuerzo de fibra de vidrio está ganando cada vez más popularidad entre los compradores y, gracias a sus ventajas, está desplazando a sus homólogos de acero que ocupaban una posición dominante. Entre sus principales ventajas se encuentran:

• ligereza en comparación con el refuerzo de acero: 160 kg de fibra de vidrio en volumen equivalen a dos toneladas de material metálico;
• los costos de producción son un 30% más bajos que las inversiones estándar para la producción de análogos de la competencia;
• recuperación de la inversión alta y rápida;
• la resistencia a la tracción es 3 veces mayor que la de otros materiales;
• sin necesidad de grandes locales, vehículos pesados ​​y personal de servicio numeroso;
• El refuerzo de fibra de vidrio no está sujeto a corrosión.

Materias primas para la producción de refuerzo de fibra de vidrio.

El refuerzo compuesto son varillas con un diámetro de 4 a 18 mm con perfil en espiral. La estructura del material está representada por un tronco principal de fibras paralelas y una capa exterior, que puede variar (devanado simple, devanado bidireccional, pulverización de arena).

El refuerzo se encuentra a menudo en bobinas con un diámetro de 10 mm, es decir, en forma retorcida. Los dos componentes principales del material son la mecha y la resina epoxi. El primero actúa como material de refuerzo y el segundo desempeña el papel de componente aglutinante. Además de la base, también necesitas:

• acetona;
• hilo de tejer;
• etanol;
• Diciandiamida.

En promedio, el costo de fabricación de 1 kg de refuerzo de fibra de vidrio es de 127 rublos.

Equipo necesario para la producción de accesorios.

El elemento central del sistema de fabricación del refuerzo de fibra de vidrio es una línea, o transportador, especialmente diseñada para este fin. Sus componentes incluyen:

• bastidores para mecha;
• unidad para impregnar fibra de vidrio con resina;
• hornear;
• envoltura;
• tolva de acabado;
• horno de magnesita;
• unidad de enfriamiento de aire;
• mecanismo de tracción;
• maquina de cortar;
• bandeja para salida de productos terminados;
• Bloque de control.

A pesar del rápido ritmo de desarrollo de la industria, no todos los proveedores pueden ofrecer equipos adecuados a las necesidades de las pequeñas empresas. Normalmente, la cantidad de opciones disponibles está muy limitada por las capacidades financieras iniciales del emprendedor.

Algunos fabricantes ofrecen equipos que cuestan entre 1 y 1,7 millones de rublos; este rango de precios es el más óptimo para empresarios individuales principiantes, ya que el volumen de dicha producción corresponderá a los indicadores de una pequeña empresa. En este caso, la velocidad de fabricación del refuerzo de fibra de vidrio será de aproximadamente 2-4 m/min. Los equipos cuya productividad sea de 6 a 12 m/min costarán entre dos y tres veces más.

Si no tiene los fondos para comprar equipos nuevos, debería pensar en alquilar o comprar un dispositivo usado. Se ofrece una buena relación calidad-precio tanto en el extranjero, por ejemplo en China, como en el mercado interno ruso.

Requisitos para las instalaciones de producción.

Aun así, es necesario recordar las normas de seguridad. Por este motivo, cualquier local elegido para la producción de refuerzo de fibra de vidrio debe cumplir con las normas generalmente aceptadas para evitar accidentes y problemas con el funcionamiento de la línea de producción. Los principales requisitos incluyen:

Las instalaciones para la producción de refuerzo de fibra de vidrio deben cumplir con todos los requisitos para un funcionamiento normal.

• lejanía de los edificios residenciales; posición;
• la altura y la longitud de la habitación son de al menos 2,5 y 22 m, respectivamente;
• buena ventilación;
• equipamiento técnico: suministro de agua, electricidad y alcantarillado;
• diferencia de altura – no más de 5 cm;
• calentar hasta 16-18 °C.

Además, en la etapa inicial de producción se necesitará una fuente de energía con una capacidad de 12 kW. Luego, después de depurar el proceso de producción, esta cifra se puede reducir a 4 kW. En cuanto a la ventilación, lo más aceptable sería la ventilación forzada de la habitación. El horno de túnel requiere una campana independiente que se puede conectar al sistema general.

No existen requisitos separados para el ancho de la habitación, ya que el transportador es mucho más largo que ancho. Para reducir los costos de alquiler, puede optar por bienes raíces fuera de la ciudad; incluso con un aumento simultáneo en los costos de transporte, esto reducirá significativamente los costos mensuales de mantenimiento del negocio.

Tecnología para la producción de refuerzo de fibra de vidrio.

La clave para producir productos de calidad es el estricto cumplimiento de la tecnología desarrollada. El refuerzo de fibra de vidrio se produce en varias etapas.

Procesamiento itinerante

La fibra de vidrio es la base del refuerzo compuesto, que se obtiene fundiendo vidrio de aluminoborosilicato. El material se estira en un hilo con una sección transversal de 10 a 20 micrones, luego los hilos se impregnan con lubricante y se tejen formando haces. Inicialmente, el material principal se ubica en bastidores especiales, que lo alimentan uniformemente a lo largo de la línea.

Los hilos recogidos en un haz denso se secan y se calientan con aire caliente, y luego la mecha calentada pasa a través de un baño de impregnación, completamente sumergida en resina epoxi. La unidad de impregnación es un mecanismo con cuatro ranuras a través de las cuales se pasan hilos de varios diámetros (de 12 a 18 mm).

Dar forma y envolver

Después del procesamiento, la mecha ingresa a una matriz de formación, que determina el diámetro del futuro material de construcción, y luego a un enrollamiento de cuerda, que ajusta el grosor de las varillas a un parámetro determinado y garantiza la resistencia en contacto con la base de concreto.

Los productos que tienen el espesor requerido quedan como productos terminados, y los que son más finos se espolvorean adicionalmente con arena. La envolvedora, al igual que la unidad de impregnación, consta de cuatro corrientes y está accionada por dos motores eléctricos de correa. Gracias a la trayectoria de rotación circular, el dispositivo de bobinado permite obtener productos con la forma cilíndrica correcta.

Mecha sinuosa

Horno para accesorios

Los productos formados entran en un horno túnel de magnesita de 8 m de longitud para que se produzcan reacciones químicas residuales (polimerización de la resina).

Etapa final

Los productos terminados, pero aún calientes, se envían a un baño lleno de agua corriente para que se enfríen a temperatura ambiente. El último paso es una máquina cortadora que divide el material en varillas según parámetros específicos. Dado que incluso las máquinas más sencillas utilizan una sierra circular recubierta de diamante, el corte es preciso y uniforme.

La línea transportadora para la producción de refuerzo compuesto está totalmente automatizada y controlada por una unidad de software. Antes de comenzar la producción de accesorios, el ingeniero operativo establece todos los parámetros necesarios de los productos futuros.

El refuerzo compuesto ha recibido muchas críticas positivas por parte de especialistas de la industria de la construcción. Según las estimaciones más conservadoras, su producción a pequeña escala puede amortizarse en un año y medio, siempre que el producto se venda por completo. El material de fibra de vidrio es fiable, resistente a factores destructivos externos, fácil de transportar y muy superior al metal en todos los aspectos técnicos y económicos.

¿Podría la producción de refuerzo de fibra de vidrio convertirse en una idea de negocio rentable en el ámbito de los materiales de construcción? Este moderno análogo del refuerzo de acero se distingue por una serie de características positivas que lo hacen extremadamente popular en el mercado. Le decimos cuánto dinero necesita invertir en una empresa de este tipo, qué equipo necesita comprar y cuándo puede esperar obtener una ganancia neta.

El refuerzo de fibra de vidrio o compuesto es un análogo moderno del refuerzo metálico, superándolo en características de calidad. El refuerzo de plástico está formado por varillas de fibra artificial acanaladas con un diámetro de 4 a 18 mm. A menudo, las varillas individuales se conectan entre sí con resinas sintéticas para mayor resistencia.

Este es un material de construcción popular que desplaza gradualmente del mercado a sus análogos metálicos tradicionales. Se distingue por una impresionante lista de características útiles:

1. Alta resistencia. Este material es 3 veces más resistente que el acero.
2. Al mismo tiempo, el material plástico es mucho más ligero que el acero, nada menos que entre 6 y 9 veces.
3. No se oxida y resiste sin sufrir daños el agua de mar o dulce, los ácidos o cualquier otro ambiente agresivo.
4. Dieléctrico: no conduce electricidad, se puede utilizar en trabajos de aislamiento.
5. Resistente a las heladas: no se colapsa ni siquiera a temperaturas muy bajas.
6. No expuesto a campos electromagnéticos.
7. Larga vida útil: al menos 50 años.
8. Posibilidad de estilismo sin costuras.

En cuanto a las desventajas, podemos destacar una elasticidad insuficiente y una mala resistencia a las altas temperaturas. El refuerzo de fibra de vidrio no está soldado, sino atado; de lo contrario, colapsará bajo la influencia de una gran cantidad de calor. Las varillas de fibra de vidrio son tan rígidas que no es posible doblarlas usted mismo: durante la producción, las varillas se doblan en el ángulo deseado. Además, con el tiempo, las características de resistencia del material disminuyen.

El material es muy conocido entre los profesionales, pero los consumidores comunes (también son clientes potenciales de la empresa) no distinguen este material del refuerzo de acero y, a menudo, lo prefieren. Las varillas compuestas no tienen ventajas de marketing pronunciadas ni beneficios obvios para los compradores, lo que también puede considerarse una de sus desventajas.

El refuerzo de fibra de vidrio o compuesto es un análogo moderno del refuerzo metálico, superándolo en características de calidad.

¿Dónde se usa?

El principal ámbito de aplicación de los accesorios de plástico es Construcción vial, industrial y civil. Este material se utiliza para reforzar estructuras de hormigón, incluidos los cimientos. El refuerzo de fibra de vidrio es muy adecuado para sujetar aislamientos térmicos y suelos de hormigón: mejora la adherencia de los elementos de hormigón. El uso de tales refuerzos facilita la construcción y reduce el coste de la obra.

La resistencia a ambientes agresivos ha hecho que este material sea muy solicitado en la construcción de estructuras de hormigón para plantas químicas. La alta resistencia garantiza la popularidad de las fibras artificiales en la construcción de protección de riberas, drenaje y alcantarillado. Al construir carreteras, ayuda a aumentar la resistencia y durabilidad de la superficie de la carretera.

¿Es este negocio relevante?

Cualquier producción de materiales de construcción es un negocio relevante y la producción de materiales modernos e innovadores tiene aún más demanda. Existen muchas áreas de aplicación del refuerzo de fibra de vidrio, por lo que un fabricante de un producto de calidad siempre encontrará canales de venta.

La competencia en este campo es bastante alta, pero el mercado no puede considerarse superpoblado. Como regla general, en cada región hay de 3 a 10 empresas medianas que producen este tipo de accesorios.

Al mismo tiempo, hay muchas más empresas constructoras e instituciones responsables de la construcción de carreteras y de la protección de los bancos. De esto se deduce que siempre habrá demanda del material, por lo que los fabricantes principiantes deben identificar inicialmente las ventajas competitivas y promover activamente sus productos.

El refuerzo compuesto es entre 6 y 9 veces más resistente que el acero.

Organización del negocio

La producción de refuerzo compuesto requiere importantes costes organizativos. La práctica demuestra que pocas personas logran crear una empresa de pleno derecho por menos de 3 millones de rublos. Los equipos y las materias primas son caros. Además, el empresario deberá aportar capital de trabajo durante el período hasta que la empresa venda los primeros lotes de bienes.

Un plan de negocios le ayudará a abordar su trabajo de forma reflexiva. Debe incluir no solo los costos de apertura, sino también un cálculo de rentabilidad, una meta para 6 y 12 meses, una plantilla aproximada de personal y una lista de socios potenciales. Cuanto más rápido un emprendedor encuentre canales de venta estables, más rápido alcanzará la empresa el nivel de beneficio neto.

Producción tecnológica

La producción de refuerzo compuesto se realiza en una línea transportadora. La intervención humana en el funcionamiento del equipo es mínima. La producción comienza con el procesamiento de la mecha de vidrio: el material se estira en hilos con una sección transversal de hasta 20 micrones y se impregna con un resinizador especial. Los hilos empapados se tejen formando haces y se secan con aire caliente. Después del secado, la fibra de vidrio se impregna con resina epoxi.

En la siguiente etapa, los hilos caen en un molde especial para sustancias plásticas (troqueles), donde se determina el diámetro del futuro refuerzo. Luego, las piezas se envuelven con una cuerda: proporciona el espesor necesario y mejora las características de adherencia al hormigón.

La armadura formada y envuelta se cuece en un horno túnel de magnesita. Allí las resinas se polimerizan. En la etapa final, las fibras compuestas se enfrían a temperatura ambiente en agua corriente. Después de esto, el material está prácticamente listo para su uso. Se corta al tamaño requerido con una sierra diamantada. El corte es preciso y uniforme.

Equipo

Un transportador de equipos para la producción de refuerzo compuesto costará entre 1 y 1,7 millones de rublos. Esta es la parte principal de los gastos de apertura de un negocio. La lista de máquinas y equipos incluye:

1. Baño para impregnación de mecha de vidrio con función de centrifugado.
2. Troqueles (moldes para sustancias plásticas).
3. Máquina para trefilar armaduras.
4. Aparato para torcer hilos.
5. Horno de polimerización con función de control de temperatura.
6. Aparato de refrigeración.
7. Sierra/máquina diamantada para cortar armaduras terminadas.
8. Aparato para torcer el refuerzo terminado.

Todas las máquinas están alineadas en una cinta transportadora de 15 a 20 metros de largo. Además de este equipo, deberá adquirir cargadores, básculas, bastidores para materias primas y productos terminados. Este kit será suficiente para la producción en una pequeña empresa.

La producción comienza con el procesamiento de fibra de vidrio: el material se estira en hilos con una sección transversal de hasta 20 micrones y se impregna con un resinizador especial.

Requisitos de las instalaciones

Dado que el transportador de máquinas para la producción de refuerzo de fibra de vidrio tiene al menos 15 metros de largo y aproximadamente medio metro de ancho, la sala debe tener una longitud adecuada. La colocación del equipo debe ser cómoda para los trabajadores. Por tanto, la superficie del local no puede ser inferior a 200 metros cuadrados. El taller se divide en 3 zonas: espacio de trabajo, almacén, sala de personal.

El suelo de la habitación debe ser plano, sin desniveles (como máximo, no más de 5 centímetros). Altura del techo desde 2,5 metros. La producción de refuerzo compuesto requiere mantener una temperatura estable entre 16 y 18 grados, por lo que es recomendable disponer de un sistema especial de control del calor. Una buena iluminación garantiza un trabajo de alta calidad, no debes ignorar esta característica. No será posible prescindir de una ventilación potente (con una salida de aire de al menos 250 litros de aire por minuto). La ubicación del taller no importa mucho, puedes ubicarlo en las afueras o fuera de la ciudad.

Materias primas

¿Qué materiales se necesitan para la producción de refuerzo compuesto? La base es una mecha de vidrio: hilos de vidrio de aluminoborosilicato fundido con un diámetro de 10 micrones. Al fabricar refuerzo, las fibras se suministran en grandes carretes herméticamente cerrados. Se transportan a temperaturas superiores a 35 grados y con un nivel de humedad no superior al 70%.

El segundo componente clave es la resina epoxi. Se trata de un líquido viscoso incoloro o de color amarillo claro, con una consistencia que recuerda a la miel, utilizado en el procesamiento primario de la mecha. Confieren a los futuros accesorios resistencia a ambientes agresivos.

Además de estos dos componentes, la producción de refuerzo compuesto requiere:

• hilo de tejer;
• alcohol;
• acetona;
• Diciandiamida.

Costos comerciales

Para montar una empresa de producción de refuerzo de fibra de vidrio se necesitarán al menos 3 millones de rublos. Aproximadamente la mitad de esta cantidad se gastará en la compra de equipos y equipamiento del taller. Aproximadamente 1 millón - para la compra de materias primas y capital de trabajo para los primeros meses de trabajo. Esto también incluye el costo de alquiler de un taller, transporte y otros gastos.

La cantidad de 3 millones de rublos no puede considerarse pequeña. En comparación con otras industrias de materiales de construcción, la producción de refuerzo compuesto es realmente costosa. El alto precio está asociado con la capacidad de fabricación y la "artificialidad" del material; de hecho, está completamente preparado a partir de componentes químicos.

El refuerzo compuesto se utiliza ampliamente en la construcción y en obras viales.

Cálculo de ganancias

Dependiendo del diámetro, el precio del refuerzo compuesto comienza desde 10 rublos por metro. Pero el costo promedio es mayor: 50-70 rublos. Además, el material siempre se vende en grandes cantidades, generalmente a partir de 1000 metros, es decir, el precio mínimo de compra es de 50 mil rublos. Una empresa de baja potencia produce unos 2.000 metros de material por hora, es decir, 16.000 metros por turno. Los ingresos por turno son de unos 800.000 rublos. Parece que es mucho, pero parte de los fondos (alrededor del 40%) se destinará al coste. Los mismos fondos se utilizarán para pagar costos de servicios públicos, salarios de empleados y otros gastos obligatorios.

Tener canales de venta estables te ayudará a recuperar tu inversión en un promedio de año y medio. Algunos fabricantes logran alcanzar el nivel de beneficio neto más rápidamente, pero esto es más bien una excepción a la regla. 16 a 18 meses es un período más realista, dada la importante cantidad de inversión inicial.

Conclusión

La producción de refuerzo compuesto es sin duda un área prometedora en el mercado de materiales de construcción. Para organizar una empresa, necesitará al menos 3 millones de rublos, mientras que la recuperación de la inversión es posible en un plazo de 16 a 18 meses. El refuerzo de fibra de vidrio ha demostrado su eficacia gracias a sus características de resistencia, pero este producto aún no es muy conocido en el mercado.

El artículo revela los aspectos clave de la producción de refuerzo de fibra de vidrio, la selección de equipos y componentes para su producción. Así como métodos de venta de productos terminados, incluidos cálculos de inversiones de capital y beneficio neto.

Refuerzo de fibra de vidrio es un haz de fibras de vidrio continuas y de alta resistencia combinadas en un solo elemento (barra de refuerzo). El eslabón de conexión de las fibras son las resinas sintéticas, que aseguran el trabajo conjunto de las fibras y las protegen tanto de tensiones mecánicas durante la fabricación del producto como durante el funcionamiento de la exposición a ambientes externos.

Principales características del refuerzo de fibra de vidrio.

• Resistente al desgarro. 3 veces más fuerte que los análogos de acero.
• No sujeto a corrosión.
• Resistente al agua dulce y de mar.
• Altas propiedades elásticas.
• Es un dieléctrico (no conductor de electricidad).
• Tiene baja conductividad térmica.
• Radio transparente y no afectado por campos electromagnéticos.
• No colapsa bajo la influencia de bajas temperaturas.
• Cuando se reemplaza uniformemente en estructuras de concreto, es entre 6 y 9 veces más liviano que el refuerzo de acero.
• Posibilidad de obtener cualquier longitud de diseño.

Área de aplicación

• El refuerzo de fibra de vidrio se utiliza en la construcción de carreteras y en la industria civil.
• En edificios para diversos fines, incluidas estructuras de hormigón.
• Cuando se utilizan mezclas de hormigón ligeras y pesadas: todo tipo de cimientos, suelos de hormigón, hormigón celular.
• Para mampostería estratificada de edificios de ladrillo.
• Como sujetadores (clavijas) para sujetar aislamientos térmicos.
• Como varillas y mallas reforzadas.
• En forma de capa portante, de revestimiento y rígida para la conexión de muros multicapa de piedra y ladrillo.
• Se utilizan para reforzar la costa, así como en estructuras marinas y portuarias.
• Todo tipo de drenajes, recuperación de terrenos y alcantarillado.
• En estructuras de hormigón utilizando productos químicos. producciones

Fotos de opciones para usar refuerzo de fibra de vidrio.

Relevancia de la idea de negocio.

El mercado de la construcción, al igual que el mercado de materiales de construcción, puede clasificarse con confianza como uno de los sectores más prometedores y en desarrollo de la economía. En este sentido, la producción y venta de materiales de construcción siempre tiene una gran demanda. Incluyendo un nuevo producto para este mercado - refuerzo compuesto de fibra de vidrio.

— ¿Cuál es la ventaja de esta idea de negocio?

¿Quién es el comprador potencial de los productos?

El mercado para la venta de refuerzo de fibra de vidrio es bastante amplio: desde desarrolladores individuales hasta grandes empresas. Veamos todos los canales de venta con más detalle.

• Implementación de física personas (desarrolladores). Perspectivas: la oportunidad de crear un mercado de ventas regional fuerte, sujeto a la baja productividad de la empresa.
• Ventas a ferreterías y pequeñas empresas. Perspectivas: la oportunidad de crear una extensa red comercial tanto a nivel regional como a nivel de toda Rusia.
• Ventas a grandes empresas constructoras. Perspectivas: la oportunidad de aumentar significativamente la producción de accesorios s/p mediante la celebración de contratos a largo plazo.

¿Cómo se fabrica el refuerzo de fibra de vidrio?

La producción de refuerzo de fibra de vidrio es un proceso de alta tecnología que consta de las siguientes etapas:

• Impregnación de resina de fibra de vidrio en forma de hilos continuos (roving).
• Introducir la mecha en el troquel de formación para obtener una varilla de cierto diámetro.
• Pasar el material de partida a través de una cámara de polimerización calentada a una temperatura determinada.
• Bobinado y fijación de un perfil para crear una superficie nervada.

¿Qué equipo se requiere para organizar la producción?

Ahora hay mucho, pero no todo satisface las necesidades de las pequeñas empresas. Principalmente por el alto costo. Por tanto, consideremos una opción más óptima: presentada por la empresa “PLAST OSNOVA”.

Productividad de línea en metros por minuto.

Diámetro de refuerzo	Una corriente	dos corrientes

El costo de un conjunto de equipos es de 1.000.350 rublos.

Requisitos para un taller de producción.

Para colocar una línea, la sala debe cumplir los siguientes criterios:

• La longitud de la habitación es de al menos 22 m;
• La altura del techo de la habitación es de al menos 2,5 m;
• La diferencia de altura en el lugar de colocación del equipo no supera los 5 cm;
• Disponibilidad de ventilación con salida de aire de al menos 250 litros por minuto.
• La habitación debe estar calentada. aire no inferior a 16-18°C.

¿Cuánto dinero se necesitará para organizar la producción?

Inversiones

• Compra de bienes de capital: 1.350.000 rublos.
• Compra de herramientas y equipos de trabajo: 250.000 rublos.
• Compra de materias primas: 500.000 rublos.
• Costos de entrega, instalación de la línea y equipamiento del local: 200.000 rublos.
• Otros gastos asociados con la organización de una empresa: 250.000 rublos.
• Total - 2 300 000 frotar.

¿Cuánto se puede ganar con la producción de refuerzo de fibra de vidrio?

El cálculo de la rentabilidad de las actividades se presenta en la tabla:

* En promedio, se necesitan de 3 a 6 meses para alcanzar los ingresos previstos.

¿Cuántos productos necesita producir por mes para que su actividad alcance el punto de equilibrio?

Para lograr la autosuficiencia, es necesario vender productos por valor de 750 mil rublos al mes. (125 mil metros lineales de productos). Así, antes de iniciar este tipo de actividad, es necesario evaluar la posibilidad de vender productos (capacidad de mercado) en la región donde se planea abrir dicha empresa. Si los cálculos realizados indican que la capacidad del mercado es significativamente menor, entonces no se recomienda iniciar este tipo de actividad.