匡華云 鄧經(jīng)緯

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學院 湖南 衡陽 421001）

以高強玻璃纖維為增強材料，以合成樹脂為基體材料，并摻入適量輔助劑復(fù)合而成的復(fù)合材料，稱為玻璃纖維增強塑料 （英文縮寫：FRP），俗稱玻璃鋼，主要有“玻璃纖維鋼筋”和“玄武巖纖維鋼筋”（見圖1）。它相對于普通鋼筋具有很多優(yōu)勢，絕對的防腐性能、絕熱絕緣性、抗拉強度高、便于切割、重量輕（僅為普通鋼筋的1/4），而且和普通鋼筋相比具有很大的增效性。

圖1 玻璃纖維鋼筋

0 前言

玻璃纖維增強材料是國外20世紀初開發(fā)的一種新型復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、高強、防腐、保溫、絕緣、隔音等諸多優(yōu)點，目前已經(jīng)在美國等發(fā)達國家廣泛使用，在國內(nèi)許多重大工程項目上也有應(yīng)用。

1 產(chǎn)品特點

1.1 抗拉強度高：抗拉強度優(yōu)于普通鋼材，高于同規(guī)格鋼筋的20%，而且抗疲勞性好。

1.2 質(zhì)量輕：僅為同體積鋼筋的1/4；密度在1.5～1.9（g/cm3）之間。

1.3 耐腐蝕性強：耐酸堿等化學物的腐蝕可抵抗氯離子和低PH值溶液的侵蝕，尤其是抗碳化合物和氯化合物的腐蝕性更強。

1.4 材料結(jié)合力強：熱膨脹系數(shù)與鋼材相比更接近水泥，因此FRP筋材與混凝土結(jié)合握裹力更強。

1.5 可設(shè)計性強：彈性模量穩(wěn)定。熱應(yīng)力下尺寸穩(wěn)定，折彎等形狀可任意熱成形；安全性能好，不導熱、不導電、阻燃抗靜電，通過配方改變與金屬碰撞不會產(chǎn)生火花。

1.6 透磁波性能強：FRP筋材是一種非磁性材料，在非磁性或電磁性的混凝土構(gòu)件中不用做脫磁處理。

1.7 施工方便：可按用戶要求生產(chǎn)各種不同截面和長度的標準及非標準件，現(xiàn)場綁扎可用非金屬拉緊帶，操作簡單。

2 國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家

2.1 淮南市金德實業(yè)有限公司主要產(chǎn)品有樹脂錨固劑、高強化學錨栓、注射式植筋膠、建筑結(jié)構(gòu)膠泥、粘鋼膠等5個系列錨固產(chǎn)品及玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼）筋材和玻璃纖維增強塑料錨桿等2個系列復(fù)合材料產(chǎn)品，并擁有加固工程施工資質(zhì)。其中錨固產(chǎn)品在國家體育館、國奧村、奧運棒球場館、奧運自行車場館、奧體中心多功能訓練館、北京體育總局等項目上得到了應(yīng)用。成功應(yīng)用于中國石太高速公路、甘肅蘭州地震監(jiān)測站、北京地鐵4號線、上海復(fù)興東路隧道、上海宜山輕軌車站、國內(nèi)大型電解槽廠以及市政工程窨井蓋等，同時還遠銷美國、歐洲、中東以及東北亞等國際市場。

2.2 南京鋒暉復(fù)合材料有限公司主營產(chǎn)品玻璃鋼鋼筋、玻璃鋼錨桿、玻璃鋼筋材、玄武巖纖維筋、碳纖維筋材，公司產(chǎn)品目前已成功運用在煤礦巷道、半煤巖巷道支護、邊坡支護、巖面錨固、軌道交通、圍海工程、建筑基坑支護等多個領(lǐng)域，解決了這些領(lǐng)域的防靜電、高腐蝕、重復(fù)開發(fā)地下空間等技術(shù)難題。并遠銷歐美國家。

另外，國內(nèi)中山市浦美復(fù)合材料有限公司、海寧安捷復(fù)合材料有限責任公司等廠家也有生產(chǎn)。

3 應(yīng)用案例

3.1 國際案例（以美國為例）

美國佛蒙特州一座用特殊材料建造的21世紀之橋以塑膠加固，并配有光纖傳感器，這樣在80公里以外就可以對橋上的交通情況進行監(jiān)控。 該橋的獨特之處在于它的加固鋼筋和格柵不是用鋼條制成的，而是用玻璃纖維聚合物制成的。這種玻璃纖維鋼筋絕不會被腐蝕，而且很輕，便于移動。這是該州選擇這種材料建橋的主要原因。因為每年冬天佛蒙特州都會被冰雪和路鹽困擾。玻璃纖維鋼筋的成本要比傳統(tǒng)的鋼筋高一些，但橋的使用壽命延長了一倍。

3.2 國內(nèi)案例（以地鐵為例）

地鐵施工中利用玻璃纖維筋高抗拉強度、低抗剪強度的特性，以玻璃纖維筋替代盾構(gòu)穿越影響范圍內(nèi)圍護樁的鋼筋，盾構(gòu)通過時可直接切削，減少人工拆除圍護樁及鋼筋這道工序，有效消除這個過程中極易發(fā)生的人身傷害，減少對周圍環(huán)境的影響。

①天津地鐵2號線沙柳路站的中間部分設(shè)置了一換乘段，遠期將實施與地鐵7號線的換乘。其北側(cè)地連墻作為7號線車站端頭井的一部分可采用鑿除方式，而南側(cè)地連墻作為盾構(gòu)區(qū)間的一部分，既要保證2號線地連墻的入土深度及受力要求，又要保證盾構(gòu)機能夠穿越。因此設(shè)計在-19.7m標高以下的地連墻中采用了一種新型材料——玻璃纖維筋代替普通鋼筋來受力，C10砼代替C30砼來澆筑地連墻。

②深圳地鐵5號線大學城站盾構(gòu)井連續(xù)墻設(shè)計中應(yīng)用玻璃纖維鋼筋，車站為地下二層3跨箱型結(jié)構(gòu)，圍護結(jié)構(gòu)采用800mm厚的地下連續(xù)墻+鋼管內(nèi)支撐體系，在盾構(gòu)井段設(shè)置2副玻璃纖維鋼筋連續(xù)墻，每幅寬3.5m，在正對盾構(gòu)刀盤中心上下左右7.0m×7.0m范圍內(nèi)布置玻璃纖維筋。

③成都地鐵1、2號線端頭井圍護結(jié)構(gòu)采用Φ1200mm的人工挖孔樁，間距1200mm～2400mm，盾構(gòu)洞門處設(shè)置Φ1500mm的人工玻璃纖維筋挖孔樁。樁頂設(shè)冠梁，樁間掛鋼筋網(wǎng)，噴射100mm～150mm厚混凝土，基坑采用Φ609mm的鋼管內(nèi)支撐。盾構(gòu)開挖范圍內(nèi)圍護樁樁體主筋采用Φ25mm、箍筋采用Φ12mm的玻璃纖維鋼筋，主筋之間和主筋與箍筋之間均采用綁扎連接，搭接長度是普通鋼筋搭接長度的1.3倍，樁體設(shè)計C30混凝土，嵌入坑底土層深度為3.5m。每個盾構(gòu)隧道洞門范圍內(nèi)玻璃纖維筋圍護樁3～5根。

4 結(jié)束語

目前，玻璃纖維鋼筋可廣泛應(yīng)用于公路、橋梁、機場、碼頭、車站、水利工程、地下工程等領(lǐng)域；適合應(yīng)用于污水處理廠、化工廠、電解槽、窨井蓋、海防工程等腐蝕環(huán)境；應(yīng)用在許多具體工程項目上，包括隧道工程、基坑和邊坡支護、防腐工程、防電磁干擾工程、磚混結(jié)構(gòu)加固工程；盾構(gòu)機進出口洞門處用來代替普通鋼筋有便于切割的優(yōu)點、礦山法施工中的錨桿有便于安裝、永久防腐的優(yōu)點、制成土釘、泥釘、預(yù)應(yīng)力錨桿等，軍事工程、保密工程、特殊工程等需絕緣脫磁環(huán)境、醫(yī)院的核磁共振室、機場設(shè)施、高壓電設(shè)備及附近工程、加固磚混結(jié)構(gòu)抵抗地震臺風沖擊波以及對局部發(fā)生開裂或者變形結(jié)構(gòu)進行修復(fù)等。

［1］張恒，陳壽根，趙玉報，李茂文.玻璃纖維筋在盾構(gòu)井圍護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究[J].鐵道標準設(shè)計，2011（3）.

［2］徐澤.玻璃纖維筋在成都地鐵工程中的應(yīng)用[J].安徽建筑，2010，17(1).

［3］盧致強，劉建偉，徐曉鵬.玻璃纖維筋混凝土在地鐵工程中的設(shè)計與應(yīng)用[J].四川建筑科學研究，2010，36(5).

［4］蔣小銳.玻璃纖維筋在地下連續(xù)墻中的應(yīng)用[J].鐵道標準設(shè)計，2009（10）.