玻璃纤维增强塑料锚杆

玻璃纤维增强塑料锚杆（共7篇）

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇1

1概述

使用金属锚杆、锚索必须解决好锚杆结构的抗腐蚀与耐久性问题[1], 纤维 (玻璃纤维、碳纤维和晴纶纤维) 增强塑料 (Fiber Reinforced Plastic) 本身具有耐腐蚀、强度高、耐疲劳、低松弛、重量轻、耐电磁等特点, 用纤维增强塑料筋代替钢筋制作锚杆具有不需要防腐保护、高强、耐久等优点, 具有广泛的市场应用前景和推广使用价值。但纤维增强塑料锚杆作为一种新工艺、新技术, 在设计制作及理论实践方面还很不成熟很不完善。

2玻璃纤维筋的纵向拉伸性能

2.1 纵向拉伸试验

按照GB/T13096.1-1991 (拉挤玻璃纤维增强塑料杆拉伸性能试验方法) [2], 对GFRP筋进行进行纵向拉伸性能试验, 测定GFRP筋破坏荷载、抗拉强度、弹性模量、破坏伸长率、应力-应变关系等基本力学指标。

2.2 试验仪器与设备

WE-1000型万能材料试验机, 引伸计 (0.001mm) , 接头夹套。

根据文献资料[3], GFRP筋横向抗压强度及层间剪切强度低, 如果把GFRP试件直接夹在材料试验机的夹头上进行测试, 很容易产生拉脱、压碎和“抽芯”现象。为避免以上问题的产生, 本试验特设计制作专用接头夹套具。本试件所用GFRP筋由单向连续纤维拉剂成型工艺制成, 长度700 mm, 直径19 mm。

2.3 试验结果与分析

2.3.1 破坏形式

纤维增强塑料筋拉伸破坏形式大致有三种:杆体的拉裂发散、接头夹套内断裂、杆体滑脱。后两种破坏形式不是因材料本身强度原因引起的, 而是由于杆体与夹具的不良夹持连接造成的, 应尽量避免。试验中, 采用专门设计的夹套效果非常理想, 完全避免了后两种破坏形式。

2.3.2 拉伸弹性模量

计算拉伸弹性模量取加载初期弹性范围内的六级荷载增量里的平均应变增量, 则弹性模量可由下式求得:

undefined (1)

式中 E—拉伸弹性模量, MPa;

ΔP—载荷-变形曲线上初始直线段的载荷增量, N;

L0—试验前的测量标距;

D—试件直径, mm;

Δε—与ΔP对应的应变增量;

ΔL—与ΔP对应的标距L0内的变形增量, mm。

取试件GFRP1 (A=283.4 mm2) 的六级荷载, 测量计算结果。

平均应变增量undefined

平均应力增量undefined

拉伸弹性模量undefined

低于钢筋的弹性模量 (180～250GPa) , 比普通混凝土的弹性模量值大2～3倍。

2.3.3 应力-应变关系

GFRP筋不像普通钢筋有明显的屈服阶段, GFRP筋在破坏之前应力-应变呈线性关系, GFRP筋拉裂破坏属脆性破坏。

2.3.4 拉伸强度

拉伸强度计算按式:

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式中 σb—拉伸强度, MPa;

pb—试件破坏时的最大荷载, N。

计算结果其平均拉伸强度为:877.0 N/mm2。

2.3.5 延伸率

延伸率作为塑性的表征指标, 用引伸计测量试件受荷载前及受荷载后的标距长, 进行拉伸延伸破坏率计算, 计算公式见下式:

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式中 ϕ—拉伸破坏延伸率, %;一试样破坏时标距的总伸长量, mm。

试验结果平均值为:2.059%。

3抗剪试验

本试验测定GFRP筋的横向抗剪强度。所用万能材料试验机型号WE-10B, 最大负荷100 kN;与材料直径相适应的锚环、夹具。试件采用不同类型的两种GFRP杆体, 制作两组试件, 每组3根试件, 试件长度30 mm。

试验数据分析。杆体抗剪试验中, 产生两个剪切破坏面, 极限抗剪力按下式计算;

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式中 Famx—最大剪切力;

A—试件的横载面积。

试验数据:第一组试件的平均极限抗剪切强度为255.1 MPa。

第二组试件的平均极限抗剪切强度为213.5 MPa。

对于I级热轧钢筋, 取其极限抗拉强度fu=375 MPa, 则其纯剪切情况下的极限抗剪强度tu≈0.58, fu=217.5 MPa;对于Ⅱ级热轧钢筋, 取其极限抗拉强度Fu=500 MPa, 则其纯剪切情况下的极限抗剪强度Tu≈0.58, Fu=290 MPa从以上试验数据可以看出, 第一组GFRP纤维棒的极限抗剪强度高于Ⅰ级钢筋的极限抗剪强度, 第二组GFRP纤维棒的极限抗剪强度与Ⅰ级钢筋的极限抗剪强度相差不大, 第一组与第二组GFRP纤维棒的极限抗剪强度都小于Ⅱ级热轧钢筋的。

4结论

(1) 相比普通钢筋, GFRP筋具有较高的拉伸强度, 在岩土锚固中, 可以代替钢筋, 提供更大的拉伸应力, 更好地发挥锚杆系统稳定岩体地效率;

(2) 与以往研究结果 (GFRP筋抗剪切强度低) 不同的是, 随着现代材料科学技术的发展, GFRP筋可以提供与普通钢筋相差无几甚至更高的抗剪强度, 可以代替钢筋应用在对抗剪强度有一定要求的岩体锚固中;

(3) 相比普通钢筋, GFRP筋塑性差, 延伸率低。GFRP锚杆在破坏前, 侧移少, 属于脆性破坏, 应引起足够的注意。

参考文献

[1]程良奎, 范景伦, 许建平, 韩军.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社, 1998.

[2]全国纤维增强塑料标准化技术委员会秘书处编, 纤维增强塑料标准汇编[M].北京:中国标准出版社.

[3]彭亚萍, 徐新生, 初风荣.连续玻璃纤维筋的基本力学性能研究[J].材料研究, 2000, 28 (3) .

玻璃纤维增强塑料施工技术 篇2

关键词：玻璃纤维增强塑料,GRP,安装,施工技术

玻璃纤维增强塑料,简称玻璃钢或GRP,是由合成树脂和玻璃纤维复合而成,具有质轻、高强、耐腐蚀、电绝缘性能好、热绝缘性能好、可设计性强、工艺性优良等优点。玻璃钢在上海某大型主题乐园项目“明日世界”片区主要被用于建筑围护、外立面造型、吊顶、室内复杂造型及装饰板等。

1 工程概况

某大型主题乐园项目位于上海浦东川沙新镇,东至唐黄路,南至航城路,西至A2公路,北至围场河,其中“明日世界”片区位于整个园区西侧,是乐园中乘坐型游乐项目集中的区域。GRP作为“明日世界”片区的重要装饰构件,在各个单体均有涵盖,总量超过2 000m2,其中光300A单体就包含857m2,单片造型面积最大的GRP位于301单体,为330m2。以下主要以301单体的GRP安装为例(见图1),介绍其施工工艺,同时针对其他单体不同的做法进行特别说明。

2 工程难点及解决办法

1) GRP造型整体面积大,板块受热胀冷缩影响严重

玻璃钢的热膨胀系数为2.7×10-6～7.2×10-6 m/K,301单体GRP造型墙整体面积为330m2,尽管深化后分割成多块单元板片,但由于板片拼接处仍需采用原材料进行填缝处理,仍属于一个整体,而且GRP处于室外环境,温度变化剧烈,热胀冷缩会对完成后的GRP造成破坏。

解决办法:在深化时,增加了2条伸缩缝,伸缩缝宽10mm,安装完成后,用密封胶进行填充,后置泡沫棒,2条伸缩缝分别位于造型墙的1/3处。

2) GRP表面肌理众多,施工难度大

GRP表面有许多菱形肌理,大小不一,排布无规律,给工厂生产造成困难的同时,也给现场施工造成很大难度,板块拼接处必须保证肌理对齐,否则将严重影响外观。

解决办法:在实体工程施工前,截取一段带表面肌理的GRP在现场进行实体样板制作,实体样板展现现场GRP安装的各种典型节点样式,在检验产品质量的同时,让工人提前熟悉整个安装过程及质量控制标准。样板经设计师验收通过后,再进行现场GRP的安装。

3)GRP双曲面造型,控制曲面弧度难度大

整个GRP造型呈双曲面,单块GRP板在未正式固定前,其曲面造型会有一定幅度的变化空间,如果板块未严格按照设计弧度安装,会造成板间错台、板缝宽度不一致,最终影响整个曲面效果。

解决办法:根据GRP的设计弧度制作PVC靠模,安装时,靠模紧贴GRP表面,将板弧度调整至与靠模一致,再将GRP板固定牢固(见图2)。

4)单片GRP板面积较大,长期受力易产生变形

根据图纸要求,GRP板厚只有5mm,通过单独的吊点悬挂于主框架上,长期受力,GRP表面容易产生变形。

解决办法:在GRP背面增加纵横双向加强肋,使整体性加强,不易变形,加强肋间距400mm×400mm(见图3)。

3 301单体GRP造型墙设计施工流程及操作要点

3.1 设计施工流程(见图4)

3.2 安装顺序

为便于工厂生产和现场安装,301GRP造型墙经深化后,分割为32块板,每块板大小及形状均不同,其中板块301-15面积最大,约为20m2,板块301-17面积最小,约为1.3m2。

为减小安装累计偏差,采用从中间向两边的安装顺序(见图5),先安装轴和轴之间编号为301P-15的GRP板,然后安排2个安装班组分别沿顺时针和逆时针方向安装,待板片安装到最边缘板时,采取现场实测实量,将301P-1及301P-32的实测尺寸发回工厂加工,生产好后再运至现场安装,保证收边处与混凝土墙紧密贴合。

3.3 操作要点

3.3.1 GRP板块安装固定

GRP板固定方式有2种:一种是悬吊方式;另一种是正面固定方式。悬吊方式应用于GRP板背后有足够空间可进行人员操作的情况;正面固定方式用于背部空间狭窄、人员无法进入的情况。悬吊方式是比较常用的固定形式。

301单体GRP板采用的是悬吊方式,固定于主龙骨上,GRP板在工厂生产时,预先放入T形预埋件,T形预埋件上预开条形孔,通过螺栓将角钢与板后预埋件连接,角钢与主龙骨焊接固定,板高度调整到位后,将螺母与角钢点焊固定(见图6)。

对于正面固定方式,在生产时,预埋件形式为铝片,同时GRP龙骨设计时,也是紧贴GRP背部,安装人员站在板正面用自攻螺栓在预埋件位置打入龙骨,自攻螺栓钉头沉入(GRP面以下,并用腻子填充(见图7)。

这种安装形式对GRP龙骨的表面平整度要求非常严格,正负偏差不能超过3mm,否则会对安装后的GRP表面平整度造成影响

3.3.2 GRP板块拼接处连接固定及接缝处理

因GRP固定方式不同,对应的拼接节点也有差异。

对于301单体悬吊固定方式,GRP板块在深化时都加入了整体翻边,翻边既可减小GRP板的变形,防止翘曲,同时在板拼接时,可以通过对拉螺栓将两块板的相邻翻边连在一起,对拉螺栓连接处,板翻边上应预先埋置30mm×30mm×2mm铝片,板与板之间嵌入5mm厚的PVC或铝片(见图8);对于正面固定的拼接,因为GRP板需紧贴龙骨,所以取消了翻边。

板拼缝处是GRP板强度的薄弱环节,如果拼接不好,容易引起表面错台等问题,因此在生产板时,在保证GRP板厚不减小的情况下,板拼接处各留置宽23mm、深5mm的凹槽,待所有GRP板安装完成并验收通过后,将凹槽打磨成毛面,采用浸透树脂的玻璃纤维填满凹槽接缝,玻璃纤维和树脂均采用生产板时的原材料。这种做法既保证了接缝处的强度,不易开裂,同时50mm宽的凹槽缝能将拼接处的轻微错台完美过渡。

3.3.3 GRP与混凝土连接的典型节点

301单体GRP两侧与混凝土墙相接,顶部与混凝土楼板相接,其连接节点类似。施工步骤:首先根据GRP板边预埋铝板的位置,确定固定点位置,将预先钻好孔的不锈钢角码用膨胀螺栓固定在混凝土上;再用自攻螺栓将GRP板与不锈钢角码固定,使螺栓头置于饰面水平以下,螺钉头部位用腻子填充;GRP板与混凝土的10mm缝隙采用密封胶填充,并每隔500mm固定一处(见图9)。

4 GRP消声处理

GRP板位于游客可接触部位时,需对其进行消声处理,避免游客敲击GRP面板时发出过大声响。常规做法有2种:一是采用硅酸盐水泥砂浆涂抹于GRP背面,厚25mm,无加强筋;二是采用松散填砂或碎石填于GRP板背后空腔处。

对于第1种方式,如果在安装前抹灰,增加了板的自重,使板块的搬运和安装难度加大,如果安装完成后抹灰,板后需有足够的操作空间;第2种方法的优点是材料易得,施工方便,只需直接往安装好的GRP板后填充砂或碎石即可,缺点是砂或碎石长期在板后堆积,堆积高度越高,板后封闭空间越大,GRP板面承受的压力就越大,给GRP的使用寿命带来不利影响。现场需进行消声处理的区域,GRP板后空间基本在200～400mm,满足不了在GRP背后抹灰的操作空间,消声高度需1.5m,如果填碎石或砂,会给板面带来很大压力,尤其在GRP板底部。

为现场更易操作同时满足消声要求,尝试采用新的吸声填料,在GRP板后铺满混有树脂的陶粒。

为测试该做法的实际效果,特意制作了1块400mm×400mm的GRP小样,在其背后铺满20mm厚的陶粒,并用树脂黏结于GRP上,树脂凝固后对GRP正面进行敲击,同在与未进行消声处理的GRP进行对比,测试结果证明该做法能满足消声要求。

陶粒质量很轻,可以在GRP板安装前施工,而且胶凝材料采用的是树脂,与GRP板本身的原材料一致,能与其黏结牢固。施工时,先将GRP板背面朝上平放于地面,将陶粒倒在板背面,均匀铺开,达到适宜厚度后(一般为20～30mm),在其上浇筑树脂,使陶粒与GRP板黏结牢固,陶粒安装高度为1.5m。

5 结语

GRP材料相比较传统的建筑材料优势明显,从上世纪90年代开始,GRP已经在我国大型建筑应用中取得很好的效果,如东方明珠电视塔大堂双曲面屋盖及内装饰件(总面积约5 000m2);方舟大厦尖顶及拼装屋面(约300m2)等,随着上海该大型主题乐园的建成,GRP将会被更广泛地进入人们的视野中。

参考文献

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇3

通过对玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度、管刚度、刚度等级概念进行分析, 明确了环刚度的内涵是管道在外载作用下抵抗变形的一种能力, 管刚度与环刚度并不是同一个概念, 而刚度等级是管材初始特定环刚度的级别。由环刚度的相关概念分析了环刚度设计与测试的基本方法, 并根据设计规范的要求对实际工程中所需要的刚度等级从变形和稳定性两个方面进行了分析, 得到了确定刚度等级的基本原则和方法及其与埋设条件之间的关系。对正确理解玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度以及环刚度的设计、测试及选择都具有一定的参考意义。

(摘自玻璃纤维网)

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇4

1 试验部分

1.1 原材料及设备

试验中所用到的主要原材料见表1。

1.2 复合材料制备与测试

采用手糊成型制备玻璃纤维增强塑料板材。

研究用的所有样条均是从同一块板材, 同一方向上取样, 且分散取样。故所有的样条结构相同, 原材料相同, 制作环境也相同。所有样条测试前, 均在干燥器内放置24小时。

弯曲性能试验按《GB/T 1446-2005纤维增强塑料性能试验方法总则》和《GB/T1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法》。本试验所有样条的测试速度相同, 为2 mm/min。测试结果选取8个有效试样的平均值。

2 结果与讨论

2.1 加工精细度对FRP弯曲测试结果的影响

样条从板材上切割下来后, 加工面比较粗糙。为了了解加工的精细程度是否对弯曲测试结果产生影响, 对精修和粗糙的样条分别测试。测试结果如下, 见表2。

A组样条切割时留有一定余量, 余量用砂纸精修。B组样条切割下来后直接测试。两组样条外形尺寸相同, 且取样方向与布纹平行。两组测试均选取无明显层剪破坏的数据。两组样条的制作过程中, 都尽力保证加工面平直, 避免因加工平整度而导致的测试结果分散性。

从表2中可以看出, 原材料相同、结构相同、制作环境相同, 测试方法也相同的样条, A组经过精修的工序后, 强度提高了5.4%, 离散系数也明显低于B组。但是精修对模量的影响并不显著。

2.2 取样方向偏差对FRP弯曲测试结果的影响

复合材料是各向异性材料, 所以测试前应根据测试目的明确取样方向。目前取样方向选择与材料的主方向平行。但实际制作时, 由于手工操作的因素, 并不能严格保证方格布经纬成直线。所以, 这种制品取样时, 样条虽与表层的布纹平行, 但不能保证里层布纹也与样条平行。

制备两组外形尺寸相同, 且精修过的样条, 对其分别进行弯曲性能测试。A组样条与布纹平行, C组样条取样时与布纹偏离15°。两组测试均选取无明显层剪破坏的数据。测试结果见表3。

从表3中可以看出, C组弯曲强度的测试结果相对A组降低9.16%, 两组强度离散系数相差不大, 均比较小。两组的弯曲弹性模量无明显差异。

2.3 破坏的有效性层剪破坏数据取舍对FRP弯曲测试结果的影响

从精修且与布纹平行的样条中挑出那些明显有层剪破坏样条的测试数据与A组比照, 见表4。

从表4可以看出, 发生层剪破坏的样条强度测试结果偏低16.24%。

3 结论

样条加工时, 必须要经过精修的工序。精修能提高强度测试结果, 降低离散系数, 但对模量无明显影响。要说明的是, 精修并不是提高材料的强度, 而是改善切割导致的强度降低, 使测试结果更接近材料本质。

取样角度的偏差能降低强度测试结果, 但对模量无明显影响。根据现阶段弯曲测试目的, 取样时样条必须严格与布层平行。制样时, 也应仔细认真的铺覆每一层方格布。

当样条发生层剪破坏后, 测试强度偏低。整理数据时应舍弃那些明显带有层剪破坏模式的数据

摘要：本文对弯曲性能测试中, 样条的取样方式, 加工方式和数据取舍进行比照试验, 研究了测试过程中存在的人为因素对弯曲测试结果的影响。

关键词：复合材料,玻璃纤维增强塑料,弯曲

参考文献

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇5

1 试验过程简述

环刚度的定义:初始环刚度系指单位长度的管环在外压力作用下, 在一定径向变形下所承受的荷载大小。它表征管环抵抗外荷载能力。

试验样品:本文试样选择玻璃纤维增强塑料夹砂管 (以下简称夹砂管) 内径系列的FRPM-I-800-0.6-5000GB/T 21238-2007, 共10根, 试样长度为300mm, 垂直切割试样端部, 切割时保证切割面无毛刺和锯齿边缘。

试验所用设备:钢卷尺 (测量范围0~2m, 精确度1mm) 、游标卡尺 (测量范围0~1000mm, 精确度0.02mm) 、数显游标卡尺 (测量范围0~150mm, 精确度0.01mm) 、荷载传感器 (测量范围0~30k N, 准确度1.0级) 。

试验环境: (23±2) ℃、 (50±10) %。

试验方法:按照GB/T 21238-2007试验方法进行试验, 将试样置于加载板的中心位置, 安装变形测量仪表于合适位置, 施加初载使上加载板与试样接触。检查并调整变形测量系统, 使整个系统处于正常工作状态, 此时作为测量变形起点, 按规定的加载速度, 对试样加载。试验示意图如下:

2 数学模型

夹砂管初始环刚度试验是将试样放置于两平行板之间, 以恒速对其径向施荷, 由管直径变化3%时的线荷载计算初始环刚度, 公式如下:

由于输入量彼此独立, 于是不确定度为:

式中:

S0……………………………………………………初始环刚度;

F…………………………………………与ΔΥ相对应的线荷载;

ΔΥ………………………管直径变化量, 取试样计算直径的3%;

μrel (rep) ………………………试验的总重复性引起的不确定度;

μrel (S0) ……………试样初始环刚度的相对合成标准不确定度;

μrel (F) ……………………与ΔΥ相对应的线荷载的不确定度;

μrel (ΔΥ) ……………………………管直径变化量的不确定度;

3 夹砂管初始环刚度标准不确定度分量及其评定

3.1 夹砂管初始环刚度重复性引起的相对不确定度评定

重复性引起的相对不确定度主要来源于力的测量、长度测量、内径及厚度测量引起测量的重复性。

按GB/T 21238-2007规定进行试验, 根据公式:

由试样的计算直径和实际厚度计算得到试验的加荷速度为mm/min, 10次初始环刚度试验测量结果见表1。

3.2 与ΔΥ相对应的线荷载F的不确定度分量评定

影响F测量的不确定度主要来源于负荷传感器、钢卷尺、仪器校准的不确定度。

3.2.1 负荷传感器带来的标准不确定度评定

(1) 示值误差带来的标准不确定度评定

1.0级荷载传感器示值误差为±1.0%, 按均匀分布考虑, 故 , 则试验机的相对标准不确定度μ1rel (F0) 为:

(2) 设备校准引入的不确定度评定

1.0级荷载传感器是借助0.3级标准测力仪进行校准的, 检定证书给出该校准源的不确定为0.3%, 置信因子k=2, 故由此引入的相对标准不确定度μ2rel (F0) 为:

由于传感器的示值可以峰值保持, 检测人员读取示值的不确定度不计。

荷载传感器的相对不确定度可合成为:

3.2.2 长度L测量的不确定度分量评定

试样长度测量使用的钢卷尺最小分度值为1mm, 按均匀分布考虑, 故 , 由此引起的相对不确定度为:

3.2.3 与ΔΥ相对应的线荷载F的不确定度分量评定

线荷载F=F0/L, F0、L彼此独立, 故线荷载F的相对不确定度为:

3.3 管直径变化量ΔΥ的不确定度分量评定

管直径变化量与试样的计算直径有关, 计算直径D=Dn+t, 故与内径和厚度的测量设备有关。

3.3.1 内径Dn测量的不确定度分量评定

试样内径采用游标卡尺测量, 检定证书上给出卡尺不确定度为U=0.02mm, k=2, 该卡尺的标准不确定度为μ=0.02mm/2=0.01mm, 相应的相对标准不确定度为:

3.3.2 厚度t测量的不确定度分量评定

试样厚度采用数显游标卡尺测量, 检定证书上给出卡尺不确定度为 (U=0.01mm, k=2) , 该卡尺的标准不确定度为μ=0.01mm/2=0.005mm, 相应的相对标准不确定度为:

3.3.3 管直径变化量ΔΥ的不确定度分量评定

管直径变化量ΔΥ=3%D, D中两分量相互独立, 故管直径变化量ΔΥ的相对不确定度为:

4 夹砂管初始环刚度标准不确定度评定

由于输入量彼此独立, 相对合成标准不确定度为:

5 扩展不确定度评定

取置信概率p=95%, 按kp=2。夹砂管初始环刚度的相对扩展不确定度为:

合成修约不确定度后, 可得其扩展不确定度为:

检测结果可表示为:

6 小结

通过此评定, 可以知道影响初始环刚度试验结果的主要因素来自于人员和仪器设备。试验人员进行试验时重复性测量、读数的准确度会对结果造成影响。设备的计量较准和设备的精度同样对试验结果造成一定影响, 因此, 要进一步提高本试验的准确性, 必须加强检测人员的培训和提高仪器设备计量的精度。

参考文献

[1]GB/T 21238-2007玻璃纤维增强塑料夹砂管[S].

[2]GB/T 5352-2005纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法[S].

[3]JJF 1059-2012测量不确定度评定与表标[S].

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇6

随着城市建设规模的不断增大, 有利促进了土木工程施工材料的迅速发展, 日益增长了对建筑工程质量的要求。而建筑材料种类不断增多, 使具有抗疲劳、强度高等特点的纤维塑料增强筋这一新型材料广泛应用于土木工程中。

2纤维增强塑料筋概述

纤维增强塑料筋属于复合型建筑材料, 一般有有机与无机两类, 在结构上主要是增强和基体材料, 其重要构成基础就是高性能纤维, 是将较高承重力赋予纤维增强塑料筋的关键。合成树脂通常被认为是基体材料, 材料中的混杂纤维等有机纤维比玻璃纤维、金属纤维等无机纤维多, 目前玻璃、钢纤等纤维增强复合材料广泛应用于建筑行业中。纤维增强塑料筋尽管只有较小密度, 较轻质量, 而具有较高强度, 可超越钢筋十倍以上, 可明显降低施工劳动强度。在桥梁建筑方面具有重要表现, 在抗拉度上也具有显著优势, 可使桥梁结构提高极限跨度, 达到减震效果。此外, 外界温度几乎不会影响纤维增强塑料筋, 而产生变形等问题, 能够切实保护好并达到良好稳定性的建筑结构, 使建筑实用价值发挥得更加明显。

3土木工程中纤维增强塑料筋的应用

3.1桥梁工程建设。美国近年来采用纤维增强塑料筋的设计建造的第一座桥构造科学合理, 桥梁质量只有10%的水泥桥面质量。 建造的这座桥, 为在施工中采用复合材料及纤维增强塑料筋打下了坚实的基础。另外, 日本、加拿大等其它发达国家在桥梁等重要工程建设中也相继采用纤维增强塑料筋。该类桥梁建造成功使纤维增强塑料筋与应用于桥梁设计施工的可行性得到充分验证, 在土木工程施工中, 对各施工环节加强管理, 采取现场监督指导方式, 可使桥梁应用纤维增强塑料筋建造的目标得以实现。

3.2海洋工程建设。因海水中具有较高的盐分, 可严重腐蚀各类工程建筑, 在目前建设海洋工程的过程中, 普遍采用15厘米钢筋混凝土对土木建筑工程进行防腐设计, 但这只能保证建筑工程的使用寿命在20年左右, 相对于海洋工程发展的要求存在较大的差距。所以, 在海洋工程建筑方面具有较强耐腐蚀性能的纤维增强塑料筋而逐渐成为首选施工材料, 使海洋工程建设中的难题得到有效解决, 为促进海洋事业发展发挥了十分积极地作用。此外, 因海风中也具有较高的盐分, 在第一定程度上容易腐蚀破坏周边陆地建筑, 并逐渐产生早期劣化现象, 进而对建筑工程寿命产生十分不利的影响。 所以, 在沿海建筑中应用纤维增强塑料筋, 可对建筑工程中海风中盐粒子的破坏作用进行一定抵御。在海洋工程建筑中, 很多发达国家已广泛采用纤维增强塑料筋, 不只是使资源得到明显节约, 使建筑成本得到降低, 使海洋腐蚀问题得到有效解决, 进而促进海洋事业的健康发展。

3.3岩土工程建设。岩土工程与土壤之间具有十分密切的关系, 岩土工程的锚杆受含有机物、水等物质的土壤中的腐蚀作用较强, 高抗拉强度钢筋是应用于岩土工程中的锚杆是重要材料, 复试后的锚杆, 容易造成钢锚杆锚固工程难以达到的作用, 而比较严重的情况, 将造成安全事故。所以, 近二三十年, 发达国家逐渐将钢筋锚杆采用纤维增强塑料筋代替, 锚杆采用纤维增强塑料筋构造, 在地质比较恶劣情况下, 可使其抗腐蚀、抗拉强度等性能得到有效发挥, 而无需采取其它措施进行防护。此外, 因构成纤维增强塑料筋材料所具有的特殊性, 以及比较轻便等特点, 便于运输, 尤其在具有复杂地形区域岩土工程建筑中更为适合。因此, 在岩土工程建筑中, 可将其在临时基坑支护锚杆等工程中进行应用, 进而达到岩土工程建筑的实际要求, 以利于促进岩土工程的可持续发展。

3.4特殊工程建设。土木工程涉及比较广泛的范围, 不仅涉及岩土、海洋等工程建筑, 还涉及非导电与非磁性结构工程等特殊工程。 一是应用于在建设非导电与非磁性结构工程中, 若采用钢筋等材料建设施工, 对钢筋采用绝缘防护措施就需要比较复杂的施工环节。 但纤维增强塑料筋的电绝缘性与非磁性绝佳, 可达到工程建筑实际要求, 并能有效解决该问题, 特别是应用于军事方面, 能够在机场及敏感军用设施中广泛应用, 有效避免受到雷达及电磁的干扰影响, 以保证军事信息的可靠安全。二是对建筑材料而言, 高寒环境工程具有较高的要求, 需要较高的维护和保养成本, 也具有较大难度。采用纤维增强塑料筋建设高寒工程建筑中的基础设施, 可使维护项目明显减少, 不但可把建筑工程质量在一定程度上提高, 还能明显缩短施工建设工期, 使成本得到有效节约, 进而达到高寒工程耐用性及长时间使用的要求, 对高寒地区资源达到更为科学合理地开发, 使我国经济社会得到快速发展。三是应用于防护地质灾害工程。因自然灾害具有较大的预见难度, 且后果严重影响人们生产生活, 加强建设防护地质灾害工程的建设意义十分重要。随着应用预应力锚固支护技术近年来成为对山体滑坡进行有效治理的一种主要方法, 但不能避免山体对钢筋锚固的影响, 而腐蚀锚固后将降低其防护作用。所以, 在防护地质灾害工程中应用纤维增强塑料筋可有效解决该问题, 从而发挥好该材料的重要作用。

4结论

综上所述, 社会发展不断提高对土木工程的质量要求, 传统材料性能已难以达到预期建筑效果。所以, 纤维增强塑料筋因具有与众不同的优势而备受关注, 而广泛用于建筑工程中的重要材料, 尤其在特殊建筑工程中, 其特性优势得到充分展现, 对于促进各领域发展具有非常明显的效果。因此, 在土木工程中加强纤维增强塑料筋的普及应用具有具有十分重要的意义。

摘要：随着城市建设规模的不断增大, 有利促进了土木工程施工材料的迅速发展, 也日益增长了对建筑工程质量的要求, 尤其是在桥梁、机场等比较重要的项目建设中。科技的进步使土木工程建筑材料得到极大丰富, 重要项目建设也更倾向于选择轻便、腐蚀性强的建筑材料。作为新型材料的纤维增强塑料筋, 备受土木工程技术研究领域的关注, 并逐渐成为一个研究热点。所以, 在土木工程中加强纤维增强塑料筋应用技术的研究就显得尤为重要。本文较深入地探讨了纤维增强塑料筋的特点及应用优势, 对于促进我国土木工程建筑领域的健康发展具有十分积极的意义。

关键词：土木工程,纤维塑料增强筋,建筑材料

参考文献

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[4]马建锋, 李波, 丛绍运.浅谈FRP在土木工程领域中的研究与应用[J].科技信息, 2015, 10.

玻璃纤维增强塑料锚杆 篇7

钢筋混凝土结构在当前土木工程中最为常用, 具有强度高、便于就地取材、可塑性强等优点, 但钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题也是不容忽视的一点, 钢筋一旦发生锈蚀就会对结构的耐久性造成严重的影响, 据统计, 由于钢筋锈蚀的原因造成的钢筋混凝土结构破坏比例在60%以上, 不仅由此增加了大量的研究经费, 而且一旦维修不及时就有可能造成严重的事故。针对钢筋易锈蚀这一问题, 随着科技的发展, 一种纤维增强塑料筋开始在土木工程中得到不断推广, 具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优点, 在混凝土结构中有望作为普通钢筋的替代品, 从而从根本上解决由于钢筋锈蚀而造成的耐久性差的问题, 因此具有非常广阔的应用前景。

1 纤维增强塑料筋及其优点

纤维增强塑料筋由高性能纤维与基体材料构成, 其中纤维是主要受力材料, 具有加劲作用, 纤维按照材料不同可以分为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维以及混杂纤维等, 而基体材料起到粘接、保护以及传递剪力的作用。根据纤维种类的不同制成的纤维增强塑料筋也就可以分为玻璃纤维增强塑料筋、碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋以及混杂纤维增强塑料筋等, 实际工作中需要根据实际情况选择。

纤维增强塑料筋由于主要材料是各种纤维, 因此其比重极小, 与钢材相比只占其1/6左右, 在相同的直径条件下, 纤维增强塑料筋的强度对重量比和刚度对重量比可达到钢筋的十几倍, 由于这样的特点, 使得结构的布筋工作劳动强度大幅降低, 节约人力成本, 而且其轻质高强的特点也使得结构本身的自重大幅减轻, 提高结构的抗震能力, 尤其对于大跨度斜拉桥及各种悬索桥来说使用纤维增强塑料筋有助于提高桥梁结构的极限跨径, 使建筑具有更大的设计空间, 而且具有节材的特点。对于纤维增强塑料筋来说其热膨胀系数根据纤维的种类、纤维的含量以及基体树脂的种类不同而有差异, 一般来说, 纵向热膨胀系数与纤维有关, 而横向热膨胀系数与树脂有关, 纵向热膨胀系数往往低于横向热膨胀系数, 而且, 纤维增强塑料筋的热膨胀系数与混凝土十分接近, 因此在温度发生变化时, 纤维增强塑料筋与混凝土结构二者基本可做到同等幅度的膨胀和收缩, 因此二者之间的粘接面基本不会受到破坏, 确保了纤维增强塑料筋与混凝土实现协同工作。然而, 纤维增强塑料筋也不是在各个方面均强于普通钢筋, 不同纤维成分的增强塑料筋的力学性能具有较大差别, 且纤维增强塑料筋本身属于脆性材料, 其拉伸应力与应变具有正比例关系, 在材料达到抗拉强度极限之前不会如普通钢筋那般产生塑性改变, 因此不利于结构的安全性。

2 纤维增强塑料筋在土木工程中的应用

2.1 在桥梁工程中的应用

使用纤维增强塑料筋用于桥梁的建造, 可利用其良好的力学性能, 增强桥梁的耐久性, 且有助于降低桥面的重量。近年来, 美国应用纤维增强塑料筋等复合材料建造了世界上第一座复合材料桥, 通过合理的设计以及科学的施工管理, 使得这座桥梁可以满足安全性、适用性和耐久性的要求, 且桥身重量只有普通水泥桥面的十分之一, 对于抵抗地震等自然灾害具有重大意义。而后, 一些建筑业较为发达的国家, 如日本、加拿大等国也陆续使用纤维增强塑料筋进行桥梁的设计和建造, 取得了成功, 例如加拿大的joff桥、日本的飞翔桥等等, 这些都充分证明了纤维增强塑料筋在桥梁设计施工中应用的可行性。使用纤维增强塑料筋来替代普通钢筋的桥梁施工过程中, 由于其与传统的钢筋混凝土结构有较大的不同, 因此其施工管理和现场监督就显得格外重要。

2.2 在海洋工程中的应用

在海洋工程中, 由于海水的侵蚀作用较为强烈, 虽然在钢筋混凝土结构中混凝土在一定程度上可作为钢筋的保护层, 但由于混凝土结构中存在的毛细孔洞可使海水不断渗透, 造成对钢筋的腐蚀, 当前, 为了延缓这种腐蚀作用, 通常的做法是采用15厘米以上厚度的混凝土作为保护层, 并同时采取其他防腐措施, 这样的结构可将耐久年限提高到20年左右, 但仍然无法满足海洋工程对耐久性的要求。在这样的情况下, 使用耐腐蚀性能较强的纤维增强塑料筋来替代普通钢筋是具有现实意义的。理论上来说, 海水对于这种复合材料基本上不具备破坏力, 因此在跨海桥梁、港口、水道等结构中使用纤维增强塑料筋作为防裂筋可有效解决海水中氯离子的侵蚀作用, 具有非常好的效果。

2.3 在岩土工程中的应用

在岩土工程中, 锚杆是一种极为常见的加强措施, 常作为独立结构用作基坑临时支护以及作为土钉墙的组成部分, 实际工程中常用高抗拉强度钢筋及钢绞线等制作锚杆, 虽然初期可体现出非常好的锚固效果, 但随着钢材料的锈蚀使得锚固工程被破坏, 失去功效, 严重时还可能发生安全事故。为此, 采用纤维增强塑料筋来替代钢筋制作锚杆, 可不需要其他任何防腐措施, 因此简化了施工工艺, 具有结构简单, 重量轻、易于安装、使用寿命长等优点, 因此可满足岩土工程的设计和使用要求。

2.4 在特殊工程中的应用

第一, 在非导电和非磁性结构工程中, 如果使用钢筋就必须对钢筋进行绝缘和屏蔽处理, 而纤维增强塑料筋本身不具备任何导电性和导磁性, 因此可有效用于军事设备等特殊场合中。

第二, 在高寒地区基础工程中, 对于工程的维护成本较高, 使用纤维增强塑料筋代替普通钢筋用作混凝土结构, 可基本实现工程的免维护。

第三, 在地质灾害防治工程中, 采用预应力技术被认为是极为有效的, 但预应力钢筋会发生锈蚀, 因此存在一定的安全隐患, 用预应力纤维增强塑料筋替代预应力钢筋、钢绞线可妥善解决这类问题。

3 结束语

综述所述, 在土木工程领域中对于工程的安全性和耐久性要求不断提高的前提下, 使用纤维增强塑料筋来替代传统的建筑材料, 优势明显, 具有非常广阔的应用前景, 相信随着土木工程学科的不断进步, 这种复合材料在土木工程中会得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]涂锐.纤维增强塑料筋在土木工程中的应用[J].江西建材, 2014 (23) :1.