每年12月，Composites World雜志均會(huì)撰寫系列文章介紹當(dāng)年復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域如航空航天、體育休閑、壓力容器、可再生能源等的應(yīng)用最新進(jìn)展情況，并對(duì)新一年的發(fā)展進(jìn)行展望。本文概述了2022年復(fù)合材料在公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的市場(chǎng)分析。
附：2022年復(fù)合材料市場(chǎng)回顧系列文章
根據(jù)美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)（ American Society of Civil Engineers，ASCE）發(fā)布的2021年基礎(chǔ)設(shè)施報(bào)告，為了滿足電力基礎(chǔ)設(shè)施老化以及適應(yīng)氣候變化導(dǎo)致的極端天氣事件的需要，近年來用于公共設(shè)施的更新和資金投入獲得了一定程度的推動(dòng)，但這還有很長(zhǎng)的路要走。
公共基礎(chǔ)設(shè)施包括電線桿和電纜、管道和手機(jī)信號(hào)塔等，過去一直嚴(yán)重依賴于更傳統(tǒng)、成本更低的材料，如木材或金屬，但得益于耐久性、更長(zhǎng)的壽命和耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，復(fù)合材料越來越多地在上述應(yīng)用中被用作替代材料。
右側(cè)的舊混凝土和石棉覆蓋物容易破損、維護(hù)成本高昂；預(yù)計(jì)左側(cè)藍(lán)色的復(fù)合材料蓋壽命更長(zhǎng)，并且可實(shí)現(xiàn)更少的維護(hù)
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值得注意的是，在2021年美國(guó)頒布了一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施法，宣布為跨越橋梁和道路維修、鐵路、公共交通、電網(wǎng)升級(jí)、電動(dòng)汽車充電器安裝等項(xiàng)目提供超過1850億美元的資金。2022年11月，在新法案實(shí)施一年后，白宮報(bào)告了里程碑成果，包括投資更新電網(wǎng)以傳輸更多清潔能源并抵御極端天氣、清潔水基礎(chǔ)設(shè)施、啟動(dòng)2800個(gè)新的橋梁修復(fù)和更換項(xiàng)目、為5000多輛新的清潔交通和校車提供資金，并批準(zhǔn)了電動(dòng)汽車充電網(wǎng)絡(luò)、高速互聯(lián)網(wǎng)部署和水資源資金的州際計(jì)劃。
隨著業(yè)已老化的木制和金屬電線桿的更換，玻璃纖維纏繞或拉擠復(fù)合材料電線桿提供了一種耐用、耐腐蝕的替代品解決方案，據(jù)報(bào)道其使用壽命可達(dá)75年。
如今許多電線桿的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過使用耐火樹脂、樹脂添加劑或其他解決方案來提高耐火性。2022年10月，美國(guó)Creative Composites Group的拉擠纖維增強(qiáng)聚合物（FRP）FireStrong桿在美國(guó)加利福尼亞州阿納海姆舉行的CAMX 2022上獲得了CAMX無與倫比的創(chuàng)新獎(jiǎng)。拉擠FRP管使用CCG的耐氣候StormStrong桿作為內(nèi)部底座，并具有一個(gè)專有的外部防火套管，根據(jù)UL94標(biāo)準(zhǔn)被列為V0級(jí)自滅火。FireStrong電線桿還包括自動(dòng)監(jiān)測(cè)溫度計(jì)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以讓檢查人員查看基礎(chǔ)電桿的強(qiáng)度水平。
近年來，其他值得注意的例子包括加拿大RS Technologies的電線桿和FRP防火盾防護(hù)產(chǎn)品，這些產(chǎn)品于2019年首次通過了各種防火測(cè)試；2020年，該公司宣布在美國(guó)猶他州圣喬治建立一個(gè)新的復(fù)合材料公用電線桿生產(chǎn)廠，以應(yīng)對(duì)美國(guó)公用電線桿需求的增加。同樣在2020年，英國(guó)Technical fiber Products公司宣布，其Tecnofire膨脹型非織造材料生產(chǎn)線可為各種應(yīng)用提供防火保護(hù)，目前正用于美國(guó)Valmont Industries Inc.生產(chǎn)的耐火復(fù)合材料電線桿。
除了電線桿，復(fù)合材料也越來越多地用于電力電纜和其他公用電纜，特別是拉擠碳纖維復(fù)合材料作為導(dǎo)電芯，使電力能夠通過電纜傳輸。據(jù)說，碳纖維可以增加電線的容量，并減少能量損失和因過熱而導(dǎo)致的電線下垂。在過去的20年里，許多公司都在該領(lǐng)域提供了解決方案，例如美國(guó)TS Conductor公司于2022年8月宣布與一家專注于能源的投資公司成立一家新的1億美元的合資企業(yè)，旨在用TS Conductors的產(chǎn)品翻新現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施。
芬蘭Exel Composites公司在其產(chǎn)品中還提供了長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的連續(xù)拉擠導(dǎo)體芯。在法國(guó)，拉擠和拉繞專家Epsilon Composite正在銷售一系列產(chǎn)品，其中包括100%碳纖維導(dǎo)體芯、混合玻璃纖維/碳纖維芯和具有保護(hù)性外層涂層或嵌入式纖維等集成功能的芯。
公用設(shè)施塔、塔和保護(hù)結(jié)構(gòu)
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除電線桿外，復(fù)合材料還可用于其他公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，如天線罩、手機(jī)信號(hào)或其他公用設(shè)施塔，以及壕溝、井蓋或外樓等保護(hù)結(jié)構(gòu)。2022年，CW發(fā)布了一份關(guān)于美國(guó)Orenco Composites公司DuraFiber一件式或兩件式建筑的報(bào)告，該建筑通過玻璃纖維增強(qiáng)聚合物（GFRP）和泡沫芯的真空注入制造，可用作保護(hù)配電中心、通信設(shè)備等的副建筑。在這種情況下，GFRP提供了重量輕、抗腐蝕和易安裝等系列優(yōu)點(diǎn)。
DuraFiber建筑鋪設(shè)、固化并配備了電氣面板、負(fù)載中心和變壓器，以及各種HVAC設(shè)備，從而最大限度地減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的勞動(dòng)力和時(shí)間
對(duì)于諸如管道和下水道等地下公共設(shè)施，復(fù)合材料已用于建造或修復(fù)公共設(shè)施隧道墻壁。美國(guó)QuakeWrap公司展示了碳纖維或玻璃纖維織物以最短的安裝時(shí)間修復(fù)和加固隧道的應(yīng)用案例。2019年，該公司發(fā)布了一份報(bào)告，詳細(xì)介紹了QuakeWrap產(chǎn)品在亞利桑那大學(xué)校園地下一條多功能隧道的緊急維修中的使用情況。此外，QuakeWrap還提供遠(yuǎn)程維修管道的產(chǎn)品。
對(duì)于通信基礎(chǔ)設(shè)施，美國(guó)IsoTruss公司的工程師定制了碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP）柵格塔，用于固定和保護(hù)天線和其他設(shè)備。在給定重量下，IsoTruss?碳纖維柵格塔的強(qiáng)度是鋼的12倍，或者說在給定負(fù)載情況下，碳纖維柵格塔的重量只有鋼重量的十二分之一，與鋼塔建造相比，IsoTruss?碳纖維柵格塔降低了運(yùn)輸、安裝和設(shè)備成本。IsoTruss塔設(shè)計(jì)并交付給懷俄明州土地管理局，它取代了一座鉸鏈?zhǔn)浇饘偎摻饘偎诒┗虼箫L(fēng)時(shí)在鉸鏈處不斷斷裂。40英尺高的IsoTruss塔，重量?jī)H250磅，提供了一種輕質(zhì)、防腐的解決方案。
IsoTruss公司開發(fā)的碳纖維復(fù)合材料信號(hào)塔
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為了保護(hù)水利基礎(chǔ)設(shè)施，哥倫比亞復(fù)合材料制造商Soling使用樹脂轉(zhuǎn)移模塑（RTM）建造了復(fù)合材料圓頂，以保護(hù)哥倫比亞Bogotá的一座大型混凝土儲(chǔ)水設(shè)施。同樣在這個(gè)市場(chǎng)中，2021年巴西一家專門生產(chǎn)脫模劑和防腐產(chǎn)品的FCI-Marbocote公司推出了自己的飲用水儲(chǔ)罐涂料。該產(chǎn)品名為Ycon CS Acqua，是應(yīng)模塊化復(fù)合材料儲(chǔ)罐制造商Vantare的要求開發(fā)的。
耐腐蝕管道和水凈化
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復(fù)合材料還可以通過提供耐腐蝕、耐用和持久的地下管道解決方案，在翻新老化的地下飲用水基礎(chǔ)設(shè)施方面發(fā)揮重要作用。
玻璃纖維/聚酯復(fù)合材料在海水反滲透（SWRO）淡化的幾個(gè)階段中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在美國(guó)加利福尼亞州，使用玻璃纖維/環(huán)氧樹脂壓力容器的SWRO工廠為該州日益嚴(yán)重的缺水問題提供了解決方案。復(fù)合材料壓力容器也用于廢水處理設(shè)施，通過對(duì)水的凈化來實(shí)現(xiàn)再利用。
未來，隨著用更持久的解決方案取代老化基礎(chǔ)設(shè)施的機(jī)會(huì)增加，復(fù)合材料在這些領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的機(jī)遇肯定會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
來源：CompositesWorld、碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)
原文鏈接：https://www.compositesworld.com/articles/composites-end-markets-utility-infrastructure-2023
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：復(fù)合材料終端市場(chǎng)：公用事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施 (2023)
