Cốt sợi thủy tinh và ứng dụng trong kiến trúc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH K H O A Thầy T R Ú C NGUYỄN HUY VĂN & CÔNG NGHỆ THIÊT KẾ - XÂY DỰNG MỚI GVHD: K I Ế N NHÓM SINH VIÊN C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H V À Ứ N G D Ụ N G T R O N G K I Ế N T R Ú C MỤC LỤC: KHẢI NIỆM CÔNG NGHỆ 1.1 Khái niệm: nhựa FRP Khái niệm: Sợi thuỷ tinh 1.3 Thạch cao gia cố sợi thuỷ tinh 1.4 Bê tông gia cố sợi thuỷ tinh - GFRC 1.5 Nhựa gia cố sợi thuỷ tinh – GFRP 1.6 Lược sử ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA GFRP 2.1 Về đặc tính chịu lực 2.2 Về đặc tính cấu trúc 2.3 Về đặc tính lý - hoá 2.4 Ưu/ Nhược điểm nhựa GFRP QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHỰA GFRP ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÔNG NGHỆ TRONG KIẾN TRÚC – XÂY DỰNG 4.1 Trung tâm nghiên cứu ứng dụng dầu mỏ Hoàng gia Abdullah – Zaha Hadid 4.2 Cầu không gian Bridge Pavillion – Zaha Hadid 4.3 Trung tâm văn hóa Heydar Aliyev – Zaha Hadid 4.4 Nhà hát Opera Quảng Châu C Ố T S Ợ I T H U Ỷ – Zaha Hadid T I N H V À Ứ N G D Ụ N G T R O N G K I Ế N T R Ú C K H Á I Công nghệ thiết kế - xây dựng | N I Ệ M C Ô N G N G H Ệ KT10-CT K H Á I N I Ệ M : N H Ự A F R P Nhựa (FRP): loại vật liệu tổng hợp (composite) gồm nhựa theo dạng lưới xen kẽ với sợi Nhựa FRP thường sử dụng ngành hàng không vũ trụ, công nghiệp ô tô, đóng tàu, công nghiệp xây dựng Nhựa Cốt chính: Gia cố FRP NHỰA CÓ THỂ ĐƯỢC GIA CỐ BẰNG CÁC CHẤT KHÁC NHAU: sợi thuỷ tinh, sợi carbon (đây công nghệ mới), sợi giấy, sợi gỗ sợi vải, Nhựa sợi (Aramid), tương lai gần, sợi Nano Carbon ứng dụng… Nhựa Polyeste Epoxy Vinylester Nhựa nhiệt rắn Nhựa phenol formaldehyde Sợi thuỷ tinh FRP Sợi Carbon Sợi vải Sợi Amian K H Á I N i Ệ M : S Ợ I T H U Ỷ T I N H Sợi thủy tinh, kéo từ loại thủy tinh kéo sợi (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét Khi sợi nhược điểm thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gãy, mà trở nên có nhiều ưu điểm học Thành phần thủy tinh dệt chứa thêm khoáng chất như: silic, nhôm, magiê, tạo loại sợi thủy tinh khác Dẫn điện tốt SỢI THUỶ TINH Cách điện tốt Sợi thuỷ tinh E Hàm lượng kiềm cao Sợi thuỷ tinh D Độ bền hoá học cao Loại thủy tinh E loại phổ biến, loại khác Sợi thuỷ tinh A Độ bền học cao thường (chiếm 1%) sử dụng ứng dụng riêng biệt Sợi thuỷ tinh C Độ bền học cao Sợi thuỷ tinh R C Á C L O Ạ I C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H Sợi Mat: gồm lớp sợi liên tục gián đoạn phân bố hỗn loạn mặt phẳng sợi giữ với nhờ chất liên kết hoà tan nhựa Sợi MAT Vải thuỷ tinh: tập hợp dây thuỷ tinh dài liên tục đan lại với nhờ vào kỹ thuật dệt Vải thuỷ tinh thường dùng để gia cố lớp đầu cuối sản phẩm để tăng khả chịu lực sản phẩm Sợi Roving (vải thuỷ tinh) CỐT SỢI THUỶ Kevla TINH Sợi Rovinggun: sợi kéo thành từ dây dài đóng thành cuộn Sợi Povinggun thường dùng cho súng phun hỗn hợp nhựa Polyester để dùng đan sản phẩm mỹ nghệ Sợi Rovinggun Sợi Kevla(Giáp): loại đặc biệt không dệt từ thuỷ tinh mà dệt từ sợi tổng hợp có tác dụng liên kết giống Roving có nhiều màu sắc khác Loại sợi có tính đặc biệt gia cường Polyester trở thành vật liệu có tính siêu việt: Chống mài mòn, chịu nhiệt độc cao, không biến dạng, chịu đàn hồi, có độ rắn tốt C Á C L O Ạ I C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H Sợi MAT Sợi Roving (vải thuỷ CỐT SỢI THUỶ TINH tinh) Sợi Rovinggun Sợi Rovinggun MAT Vải thuỷ tinh Sợi Kevla Kevla T H Ạ C H C A O G I A C Ố Thạch cao Cốt gia cố sợi chính: thủy tinh Thạch cao S Ợ I T H U Ỷ T I N H Gia cố: Sợi thuỷ tinh Glass Fiber Reinforced Gypsum Fibre - Reinforced Plastic FRP Thạch cao gia cố sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Gypsum), loại vật liệu tổng hợp (composite), sở chất xi măng portland gia cố sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên cấu trúc (thay cho thép) cộng thêm loại phụ gia khoáng polymer khác Trần thạch cao gia cố sợi thuỷ tinh Phục chế chi tiết cổ điển B Ê Glass Fiber Reinforced Concrete T Ô N G C Ố T S Ợ I T H U Ỷ T I N H Xi măng portland Fibre - Reinforced Plastic FRP GFRC Bê tông cốt sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Concrete – GFRC), loại vật liệu tổng hợp (composite), sở chất thạch cao gia cố sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên cấu trúc (thay cho khung thạch cao) cộng thêm loại phụ gia khoáng polymer khác Nhờ có tính chất ưu việt so với bê tông thông thường độ bền cao sợi thủy tinh không bị gỉ thép, sản phẩm GFRC thường đúc rỗng mỏng, có chiều dày khoảng từ 1/2 " đến 3/4" N H Ự A C Ố T Nhựa cốt sợi thủy tinh S Ợ I T H U Ỷ T I N H Cốt Gia cố: Sợi chính: Nhựa thuỷ tinh Glass Fiber Reinforced Plastic Nhựa Polyeste Epoxy GFRP Fibre - Reinforced Plastic FRP Nhựa cốt sợi thủy tinh (Glass Fiber Reinforced Plastic – GFRP gọi tắt “Nhựa GRP”) , loại nhựa tổng hợp (composite), sở chất nhựa Polyeste Epoxy gia cố sợi thủy tinh phân bố ngẫu nhiên cấu trúc nhựa cộng thêm loại phụ gia khác GFRP – lợp cho Bảo tàng NT đương đại Buenos Aires Kết cấu khung dàn thép đáp ứng hình dạng cong tự Nhưng thể tải trọng hệ dàn thép lớn, sử dụng vật liệu bao che có tải trọng nặng bê tông phần đỉnh vỏ bao che Một yếu tố quan trọng đầy thách thức dự án phát triển kiến trúc vỏ tòa nhà Để đạt bề mặt liên tục đồng nhất, đòi hỏi loạt lý luận xây dựng hệ thống kỹ thuật quy tụ tích hợp vào vỏ công trình Sợi thủy tinh gia cố bê tông (GFRC) sợi thủy tinh gia cố Polyester (GFRP) chọn vật liệu ốp lý tưởng, chúng đáp ứng dẻo dai mạnh mẽ thiết kế tòa nhà_đáp ứng nhu cầu chức riêng biệt liên quan đến loạt chức năng: quảng trường, khu chuyển tiếp vỏ bao che Hệ dàn khung thép có tải trọng 5200 phủ 40,000 m2 panel GFRP với khoảng 15,000 panel có hình dạng khác sản xuất riêng biệt, có khoảng 3000 panel GFRC phủ lên công trình Toàn hệ thống panel mô máy tính Sau xử lý khớp nối cách giả định Tiếp theo thi công hang loạt dựa số liệu mô nhà máy cuối chuyển đến công trường lắp ráp PHÂN TÍCH ĐỊNH HÌNH CHO VỎ BAO CHE Các tham số xác định định hướng đường nối ốp mô hình NURBS (một mô hình toán học sử dụng kĩ thuật đồ họa máy tính để biểu diễn đường cong bề mặt) Giải pháp nhựa sợi thủy tinh ( GFRP ) bố trí đỉnh hệ vỏ bao che để giảm bớt tải trọng vỏ Phần chân vỏ bao che bố trí hệ panel GFRC Một số hình ảnh thi công lắp ghép panel vào khớp nối hệ khung không gian Mero - TSK tay công trường Vật liệu GFRC GFRP giải thách thức cho vỏ bao che công trình, giúp công trình có hình khối mềm mại có không gian linh hoạt ý tưởng thiết kế N h h t O p e r a Q u ả n g C h â u ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ NỘI THẤT NHÀ HÁT OPERA QUẢNG CHÂU Thiết kế: Zaha Hadid với Patrik Schumacher Giám đốc dự án: Woody K.T Yao Trưởng nhóm dự án: Simon Yu Thành viên: Jason Guo, Yang Jingwen, Long Jiang, Ta-kang Hsu, Yi-ching Liu, Zhi Wang, Christine Chow, Cyril Shing, Filippo Innocenti, Lourdes Sanchez, Hinki Kwong, Junkai Jiang Vật liệu: + ngoại thất: bê tông, kính, thép + nội thất: sợi thủy tinh gia cố thạch cao Vị trí: Quảng Châu, Trung Quốc Một yếu tố vô quan trọng mà nhà hát cần, giữ cách âm Để hiệu âm phát huy tối đa, họ dùng vật liệu hạt thủy tinh gia cố thạch cao toàn nội thất, khu vực khán phòng phòng tập hình thức lắp đặt thạch cao cốt sợi thủy tinh bên khán phòng hình thức lắp đặt thạch cao cốt sợi thủy tinh bên nội thất Các tường trần nhà hình thành từ ốp thạch cao cốt sợi thủy tinh có độ dày 40 - 50mm, ốp sản xuất theo hệ khuôn sau lắp đặt vào hệ khung cố định bước cuối xử lí bề mặt để có không gian nội thất theo ý tưởng thiết kế kiến trúc sư Khu phòng tập: Do ảnh hưởng hình khối kiến trúc bên nên việc sử dụng bảng điều khiển âm việc thiết kế nội thất phòng tập giải pháp hiệu việc thiết kế trang âm.Giải pháp đặt sử dụng thạch cao cốt sợi thủy tinh cho tường trần không gian phòng tập, ốp với độ rộng 1,4m dày 25mm đục lỗ bề mặt với đường kính từ 5mm đến 91mmm để hấp thụ tần số âm thấp; việc hấp thự tần số âm cao giải cách chèn sợi thủy tinh mật độ cao tích hợp vào phần đuôi ốp Các nếp gấp uốn lượng nội thất tạo góc nhìn đầy kịch tính tiếp nối từ hành lang, cầu thang đến không gian phụ trợ, giải pháp hoàn hảo cho ánh sáng tự nhiên vào sâu bên công trình Vật liệu GFRC tạo hình cách tự theo ý tưởng nhà thiết kế kết hợp với đèn LED chiếu sáng giúp hành lang cầu thang có góc nhìn uốn lượn dòng chảy sông chạy dài bất tận T Ư L I Ệ U T H A M K H Ả O BÀI VIẾT CÓ SỬ DỤNG NHỮNG TƯ LIỆU HỮU ÍCH THAM KHẢO TỪ NHỮNG NGUỒN SAU: Glass Fiber Reinforced Concrete Panels Carbon Fibre Reinforced Plastics (CFRP), Composites Market Forecast 2014-2024 http://www.neg.co.jp/arg/en/grc_en.html http://buildipedia.com/aec-pros/featured-architecture/zaha-hadids-library-and-learning-center http://www.dezeen.com/2012/10/29/galaxy-soho-by-zaha-hadid-architects/ http://ronaradweb.squarespace.com/ys-store/ http://detail-online.com/inspiration/technology-grp-in-interior-design-107918.html http://chothietke.vn/doc-dao-kien-truc-phong-nhan-ban-te-bao-va-lien-ket-tinh-the-king-abdullah-petroleum-studies-research-center-97.htm [...]... sóng siêu vi để làm nóng thuỷ tinh Đóng rắn nhanh Quy trình tốn kém QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÊ TÔNG CỐT SỢI THỦY TINH * QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO * QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO CỐT SỢI THỦY TINH Tương tự như nhựa cốt sợi thủy tinh, thạch cao cốt nhựa thủy tinh được làm như sau: CHUẨN BỊ KHUÔN ĐẶT SỢI THỦY TINH VÀO KHUÔN PHUN THẠCH CAO ... hạn chế cho cấu kiện nhựa Trong thành phần của nhựa sợi thủy tinh GFRP, các sợi được bố trí theo kiểu dệt 2 chiều hoặc 3 chiều, như thế loại trừ được khả năng điểm yếu của cấu kiện nhựa Đ Ặ C N H T Í N H Ự A G C Ủ A F R P 2.2 VỀ ĐẶC TÍNH CẤU TRÚC Sợi thủy tinh là một vật liệu nhẹ, cực kỳ bền, và cứng Mặc dù thuộc tính vật lí của sợi thủy tinh thấp hơn so với sợi carbon: nó ít cứng, ít giòn, nhưng các... Phôi sợi là sợi được sản xuất trước khi đúc với Vải thô (thuỷ tinh) Vải lụa (thuỷ tinh) nhựa phôi sợi thường được sản xuất ở dạng tấm rời hay tấm liên tục, hoặc sợi dài liên tục dùng cho máy phun sợi Bốn cách chính để sản xuất phôi sợi là ứng dụng kỹ thuật của kỹ thuật dệt may gồm, dệt, đan, bện và khâu - phôi sợi được sản xuất theo dạng sợi 2 chiều hoặc 3 chiều Các kiểu dệt khác nhau Sợi liên tục Sợi. .. được sử dụng rộng rãi, đặc biệt trong ngành hàng không Phát hiện sợi thủy tinh (Fiber Glass) và đưa vào nghiên cứu Nhựa cốt sợi thủy tinh (GRP) được hãng Du Pont (Hoa Kỳ) tìm ra và phát triển Sản xuất chiếc thuyền đầu tiên bằng nhựa tổng hợp thay cho gỗ, thép Bắt đầu sản xuất nhựa sợi carbon Cuộc chạy đua vào Vũ trụ đẩy nhanh quá trình tìm tòi vật liệu nhựa tổng hợp mới 1960 Sản xuất nhựa sợi bông... hơn so với sợi carbon: nó ít cứng, ít giòn, nhưng các nguyên vật liệu rẻ hơn GFRP nhìn bằng mắt thường Ta có thể thấy rõ các sợi của nó Hình ảnh của nhựa cốt sợi thuỷ tinh Hình ảnh của nhựa cốt sợi thuỷ tinh Hình ảnh của nhựa cốt sợi thuỷ tinh Hình ảnh của nhựa cốt sợi thuỷ tinh phóng to x 50 lần phóng to x 200 lần phóng to x 500 lần phóng to x 1000 lần 2.3 VỀ ĐẶC TÍNH LÝ - HOÁ Vật Liệu Polyester resin... Sợi ngắn Tấm sợi dệt Tấm sợi ngắn QUY TRÌNH LIÊN KẾT PHÔI SỢI VỚI CẤU TRÚC NHỰA a) Làm khuôn Phương pháp thủ công - sử dụng chất đóng rắn nguội: Xử lí bề mặt Đổ lớp bề mặt khuôn (đánh lên khuôn (loại bóng, wax chất nhựa độ cứng cao chống dinh…) hơn) Đặt cốt thuỷ tinh - dặm nhựa lỏng Để khô Xử lý Tách khuôn bề mặt b) Phương pháp sử dụng chất đóng rắn nóng: Chuẩn bị Quấn sợi lõi quấn thuỷ tinh Đóng rắn... thủ trình kéo trình chuốt sử dụng dung công, sử dụng chất đóng li tâm cơ học dịch lỏng rắn nguội Sợi ngắn Sợi dài Sợi ngắn Sản phẩm chất lượng Sản phẩm chất lượng cao, thấp, ô nhiễm môi trg tính kinh tế cao Theo phương pháp sử dụng chất đóng rắn nóng QUY TRÌNH CÁN QUY TRÌNH PHUN LIÊN KẾT QUÁ TRÌNH LIÊN KẾT Sợi thuỷ tinh: Cấu tạo - Bao gồm 2 loại: sợi dài (dạng chỉ) và sợi ngắn, có dạng hình trụ tròn... Ngày nay, việc sử dụng nhựa tổng hợp đã trở nên phổ biến trong tất cả ngành Kiến trúc – Xây dựng đang ứng Ngày nay dụng những thành tựu công nghệ này để phát triển vươn đến những hình khối mới 2 Đ Ặ C Công nghệ thiết kế - xây dựng mới | T Í N H C Ủ A N H Ự A KT10-CT G F R P Đ Ặ C T Í N H C Ủ A N H Ự A G F R P 2.1 VỀ ĐẶC TÍNH CHỊU LỰC Tuỳ vào từng trường hợp mà khả năng của sợi thủy tinh đem lại lợi... Lõi kim loại được sản xuất với chất lượng cao, mạ crom để tăng độ cứng và độ bóng láng giúp dễ dàng tháo lõi Quy trình sản xuất theo phương pháp đóng rắn nóng: 2 Quấn sợi thuỷ tinh: - Một lượng gồm nhiều bó sợi hoặc sợi đan kéo từ một dãy các cuộn sợi, kéo qua máng nhúng nhựa (có xúc tác và phụ gia) - Có 2 phương pháp quấn: quấn ướt và quấn khô Phương pháp quấn ướt Phương pháp quấn khô Quy trình sản... Rovings Laminate 70% E-glass 2.4 TRIỂN VỌNG T H U Ỷ T I N H TRONG TƯƠNG LAI Nhờ khả năng linh hoạt trong điều chỉnh thành phần để có các đặc tính vật liệu khác nhau, nhựa GFRP nói riêng và các loại vật liệu composite sử dụng cốt sợi Ư U Đ i Ể M C Ủ A N H Ự A C Ố T S Ợ I thuỷ tinh nói chung có khả năng phát triển rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực, trong đó mũi nhọn là công nghệ cao N H Ư Ợ C Đ i Ể M C ... CAO CỐT SỢI THỦY TINH Tương tự nhựa cốt sợi thủy tinh, thạch cao cốt nhựa thủy tinh làm sau: CHUẨN BỊ KHUÔN ĐẶT SỢI THỦY TINH VÀO KHUÔN PHUN THẠCH CAO QUY TRÌNH SẢN XUẤT THẠCH CAO CỐT SỢI THỦY TINH. .. I N H Sợi MAT Sợi Roving (vải thuỷ CỐT SỢI THUỶ TINH tinh) Sợi Rovinggun Sợi Rovinggun MAT Vải thuỷ tinh Sợi Kevla Kevla T H Ạ C H C A O G I A C Ố Thạch cao Cốt gia cố sợi chính: thủy tinh Thạch... thuỷ tinh FRP Sợi Carbon Sợi vải Sợi Amian K H Á I N i Ệ M : S Ợ I T H U Ỷ T I N H Sợi thủy tinh, kéo từ loại thủy tinh kéo sợi (thủy tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét Khi sợi