王靜

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們在建筑材料上的了解越來越多，對工程質(zhì)量的要求也越來越高，尤其在碼頭、機場、橋梁、雷達站及巖土工程建設中具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)異性能的材料是他們的首要選擇。近些年來，各種纖維增強塑料（英文簡寫為FRP）像碳纖維、玻璃纖維、紡綸纖維等受到了國內(nèi)外土木工程界的極大關(guān)注，使得這些纖維增強塑料在土木工程中的應用也越來越廣泛。那么這些纖維增強塑料筋（FRP筋），究竟好在哪呢？本文就針對這個疑問詳細介紹一下FRP筋新型材料的性能以及它在土木工程中的應用。

關(guān)鍵詞：FRP；筋性能；應用；工程應用；預應力

1 關(guān)于纖維增強塑料的簡介

纖維增強塑料筋是由增強和基體材料組成的復合型材料。高性能纖維是纖維增強塑料筋中增強材料的重要組成部分，高性能纖維主要有兩種有機纖維與無機纖維，是它提供了纖維增強塑料筋的強度并承受了物體荷載的重量。而基體材料主要指合成樹脂。其中有機纖維的種類較少主要有芳綸纖維和混雜纖維兩種。而無機纖維相對于有機纖維而言品種較多像玻璃纖維、硼纖維、金屬纖維、石英玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維、等。纖維增強塑料筋的物理性質(zhì)是由這些纖維材料的物理性質(zhì)決定的。而不飽和聚酷樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酞胺樹脂是纖維增強塑料筋中最常用的基材。目前，建筑行業(yè)中玻璃纖維增強復合材料、鋼纖維增強復合材料碳纖維增強復合材料、芳綸纖維增強復合材料和混雜纖維增強復合材料是建筑工程中最常采用的復合材料。

2 纖維塑料增強筋在土木工程里的應用

2.1 海洋工程中纖維增強塑料筋的應用

結(jié)構(gòu)防腐問題是建設海洋基礎設施中的重要問題，也是海洋工程中最突出的問題。就正在建設的海洋工程來說，它的鋼混結(jié)構(gòu)大多采用的是最厚的混凝土保護層，但是這種最厚的混凝土保護層耐久年限只有大約20年，相對而言海洋防腐結(jié)構(gòu)的耐久性要求是比較高的，目前的設施是遠遠不夠的。因為纖維塑料增強筋具備良好的抗腐蝕特性，所以要想在海洋工程里從根本上解決鋼筋的銹蝕問題，就需采用纖維塑料增強筋混凝土結(jié)構(gòu)，這對推動海洋工程的建設具有積極的意義。

2.2 橋梁工程中纖維增強塑料筋的應用

纖維增強塑料筋在橋梁工程中得到廣泛的應用。例如加拿大的Joffre大橋，Joffre大橋引入了嵌入式傳感器加固了CFRP格柵筋，它是世界上第一個這樣做的大橋。Joffre大橋是一個5跨的上部結(jié)構(gòu)完成的。Joffre大橋在間隔317米的鋼梁上進行上部結(jié)構(gòu)的承重。Joffre大橋安裝了大量的振動式電阻絲應變傳感器以及電阻應變計、纖維光學傳感器等。這些傳感器都和電話線進行連接用以連續(xù)遙測Joffre大橋。纖維增強塑料筋還應用在美國的DELDOT1-135橋、丹麥的Herning斜拉橋以及日本的飛翔橋上。

2.3 巖石工程中纖維增強塑料筋的應用

在巖土工程建設中，巖石錨固的錨桿大多是類似高強鋼絞線這種抗拉強度很高的鋼材。然而根據(jù)以往的巖石錨固的實際施工來看，大量的失效的鋼錨桿錨固工程以及重大的安全事故的發(fā)生都是由錨桿的銹蝕造成的。從20世紀90年代開始，國外就已經(jīng)采用纖維增強塑料筋這種新型錨桿來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼錨桿。

在長期惡劣的地質(zhì)條件下，纖維增強塑料筋具備很好的抗腐蝕能力，纖維增強塑料筋的抗剪強度低同時它的抗拉強度很高。正是因為這個特點，用纖維增強塑料筋制作的錨桿來代替鋼錨桿是很有必要的。纖維增強塑料筋制作的錨桿結(jié)構(gòu)簡單，不需要防腐保護，易于運輸、制造和安裝，重量輕，預應力損失小。現(xiàn)在，纖維增強塑料筋被廣泛的應用于土木工程中，例如臨時的基坑支護錨桿、土釘墻以及用地下工程盾結(jié)構(gòu)法挖掘豎井的混凝土墻。

2.4 特殊過程中纖維增強塑料筋的應用

在非磁性和非導電結(jié)構(gòu)工程中很難使用鋼筋，因為使用鋼筋就需要讓每根鋼筋都和周圍的鋼材絕緣并需要更加復雜的設計，這是很不現(xiàn)實的。但是纖維增強塑料筋具有非磁性和電絕緣性，能夠在非磁性和非導電結(jié)構(gòu)工程中大量使用。在軍事上，纖維增強塑料筋可以應用在制造防雷達干擾的軍用設備和機場上。同時，纖維增強塑料筋還用于核聚變建筑物、地磁觀測站和機場指揮塔等地。

在高寒環(huán)境下，纖維增強塑料筋也具有它獨特的優(yōu)勢。這種環(huán)境下的基礎工程的維修費用和設施建設都很昂貴，同時還有很長的建設周期。所以，對于擬建和在建的基礎設施來說，縮短建設周期、提高建設質(zhì)量、減少維修費用是很重要的。所以為了延長壽命和提高基礎設施的耐久性，可以根據(jù)纖維增強塑料筋的特性，讓纖維增強塑料筋代替鋼筋成為不用維護的纖維增強塑料筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

纖維增強塑料筋因其輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)異性的特點被國內(nèi)外公認為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ牧现?，隨著國外纖維增強塑料筋領(lǐng)域研究的深入，極大的推動了現(xiàn)代土木工程技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新。而在我國關(guān)于纖維增強塑料筋的研究也越來越多，越來越深入，國產(chǎn)化的進程也不斷加快，研究水平已基本上與國際接軌了。這些趨勢必將推動我國土木工程的繁榮發(fā)展。

[參考文獻]

[l]高娜.纖維增強復合材料FRP的組分對性能的影響[J].山西建筑，2011（11）.

[2]王全風，楊勇新，岳清瑞.FRP復合材料及其在土木工程中的應用[J]. 華僑大學學報，2010（06）.