乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋在建筑工程中的应用
陈静波1，徐智浩1，丁芳1
(1.海宁安捷复合材料有限责任公司，浙江，海宁 314400）
摘要：由于玻璃纤维强度大，柔软性好等一系列优异的特点，近年来已被配合树脂赋予其形状成为复合筋材料，并在多个建筑工程中得以使用。本文将着重介绍乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋的基本性能，对乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋的成型工艺与应用领域进行了分析和总结,探讨了乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋在建筑工程中应用的广阔前景。
关键词：乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋 建筑工程 应用
中图分类号:TU599 文献标识码：B 文章编号：
Application of epoxy resin based glass fiber reinforced bar in Construction Engineering
Chen Jingbo1,XuZhihao1,Ding Fang1
(1.Haining Anjie composite material Co., Ltd,Zhejaing,Haining,314400)
Abstract: Unsaturated polyester resin glass fiber reinforced composite bar is a kind of new composite material with light weight, high strength, acid and alkali. In recent years, it has been gradually replaced by reinforcement in the construction engineering structure to highlight its unique advantages. This paper introduces the characteristics of basalt fiber and unsaturated polyester resin performance, analyzes and summarizes the unsaturated polyester resin of basalt fiber reinforced composite molding technology and application in the field of, unsaturated polyester resin basalt fiber composite bar in engineering application prospects are discussed
Key word:Unsaturated polyester resin glass fiber reinforced composite Architectural engineering Application
1. 前言
多年以来，钢筋混凝土一直是建筑行业备受青睐的基本建筑材料。然而大量的实际工程数据表明，如果钢筋混凝土结构设计不当，施工环境恶劣，钢筋混凝土的耐久性和使用性能都将会受到影响。诸多中外学者经研究认为，用玻璃纤维复合筋代替钢筋是解决该问题的有效方法。乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋是以玻璃纤维长丝为增强材料，以乙烯基酯树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂（如交联单体、引发剂、促进剂、蚀变剂、阻燃剂、阻聚剂、填料、颜料等）经拉挤工艺和特殊的表面处理形成的一种新型复合材料①。本文就将乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋的性能做一个基本介绍，并将简述乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋生产工艺及其应用领域。
2. 乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋性能
2.1 玻璃纤维特性
玻璃纤维是以玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的。除了具有拉伸强度高，抗冲击性能大等优异的力学性能，玻璃纤维还是极好的电绝缘材料和工业防腐、防潮材料，更作为增强材料用以制造增强混凝土，增强水泥等制品。
2.2 乙烯基酯树脂特性
乙烯基酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，具有工艺性能灵活，室温下固化，常压下成型等性能特点，并且拉伸、弯曲、压缩等强度较高，是纤维复合筋热固性聚合物材料的不二之选。
2.3乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋
乙烯基酯玻璃纤维复合筋，其抗拉强度，是同规格普通铜筋、钢筋的2倍以上；其密度在1.25-2.1g/cm3之间，仅为常规普通钢筋的1/4左右。乙烯基酯树脂玄武岩玻璃纤维复合筋的主要技术指标及其与钢筋、铜筋的对比如下表：
表1乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋技术指标及其与钢筋的对比
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名称
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乙烯基酯树脂玄武岩纤维复合筋
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钢筋
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密度（g/cm3）
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1.25-2.1
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7.8-7.9
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抗拉强度（MPa）
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≥600
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≥500
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屈服强度（MPa）
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≥600
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≥300
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抗压强度（MPa）
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≥500
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-
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弹性模量（GPa）
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≥40
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210
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伸长率（%）
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≥1.5
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≥1.8
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玻璃纤维复合筋的低密度减轻了施工工程自身的重量，使运输、施工和安装过程更加方便；乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋抗拉强度极高，在达到抗拉强度的极限时，复合筋也不会产生实质性的变形；乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋易于切割，施工方便: 刀盘可直接切割，可按不同工程要求生产各种不同规格的标准及非标准件。
此外，乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋还具有优异的化学性能，其耐酸碱溶液腐蚀性能是其他任何纤维材料制品都不可比拟的；其热膨胀系数与混凝土相近，替代钢筋用于混凝土，握裹力更强。表2是乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋耐碱性、热膨胀系数及其与钢筋、铜筋的对比：
表2乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋耐碱性、热膨胀系数及其与钢筋的对比
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名称
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乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋
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钢筋
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热膨胀系数（横向）
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21-22
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11.7
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耐碱性（%）
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≥75
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差
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乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋耐腐蚀性极强，尤其对PH值溶液或腐蚀物质都具有较高的包容度。不论是在露天潮湿会淋雨的的地区还是在酸碱环境恶劣的地区，其用于桥梁，路面混凝土结构都具备较好的耐腐蚀性，使用寿命普遍长于传统钢筋。
3. 乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋生产工艺
乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋主要是以玻璃纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，辅以适量交联单体、引发剂、促进剂、蚀变剂、阻燃剂、填料等，经引纱、浸润树脂、环向纤维缠绕、预成型、固化、喷砂、裁切等处理制造而成。以缠绕牵引预成型和红外固化方式取代了传统的固化模具，使复合材料受热固化更均匀，更彻底，同时提高了生产效率。通过独特的喷砂工艺，极大改善了原有材料抗磨性能，提高与混凝土的结合牢度低的问题。此外，通过添加不同的功能性填料，可提高复合筋的粘结力、机械强度、抗磨强度、润滑性、导电导热性等。
玻璃纤维复合筋产品生产流程: 纱架、排纱器引纱→浸润乙烯基酯树脂→环向纤维缠绕预成型→红外固化→喷砂、裁切处理→复合筋产品成品[2]。其中，在生产过程中应有几个注意点：
1.乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋在使用过程中，容易因为这两种材料结合力不佳而导致产品整体性能下降。而硅烷偶联剂的使用可以极大地改善玻璃纤维和乙烯基酯树脂之间的界面粘合力，使玻璃纤维增强材料与乙烯基酯树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了玻璃纤维材料与乙烯基酯树脂之间粘合强度，提高了复合筋的性能。
2.可根据乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋不同的使用要求，在基材中添加不同的填料以提高复合筋的各项性能。
4.乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋应用领域
4.1 在地铁隧道工程中的应用
由于玻璃纤维筋的收缩系数与混凝土大致相同，并且能够很好的粘结混凝土，具有较低的抗剪强度，易于以被盾构机的磨削破碎和刀盘切割，所以在地铁盾构井围护结构中可以使用玻璃纤维筋取代普通钢筋，以减少人工切割，并实现大大减少盾构刀盘的切割损耗，盾构进出洞的效率提高的目的，同时有效提高地铁施工的安全性，还可以提高经济效益；除此之外，玻璃纤维筋的施工工艺简便，施工工序精简，操作极为方便[3]。
4.2在岩土锚杆支护中的应用
玻璃纤维复合筋具有较高的抗拉强度，耐腐蚀性能强，特别是经过乙烯基酯树脂改性过得玻璃纤维复合筋，用于岩土锚支护具有和传统钢筋锚杆造价相当的优点，尤其在国外（德国、北美、澳大利亚）已经十分普遍，比如瑞士的公路隧道，美国英国的边坡隧道，意大利的公路隧道，中国常吉高速公路蓖麻溪隧道边坡等等。
国际预应力协会对35个锚杆断裂实例进行了调查，其中长期锚杆占69%，临时锚杆占31%。使用期在2年和2年以上的螺栓发生腐蚀断裂的几率各占一半，虽然这引起了工程界的足够重视，如采用封装水泥砂浆，波形管的外套等，但是仍然有待解决保证工程使用50-70年的使用的问题，甚至是花了大量的资金进行防腐，效果不是很理想，并陷入缺乏有效的防腐措施的尴尬境地，然而乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋的出现就很好的解决了这个问题，其优异的抗腐蚀性能完全可以保证工程的使用寿命[4]。
4.3在混凝土路面的使用
由于乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋具有强度高、耐久性强、整体性好、行车舒适、养护成本低等优点, 能有效避免使用普通钢筋在“连续配筋混凝土路面”时由于雨水等渗入导致混凝土路面裂缝的扩展，最后引发钢筋锈蚀断裂的情况；并且由于玻璃纤维复合筋筋的热膨胀系数接近于混凝土，所以相应的由于温度应力作用导致的路面开裂情况将会减少，进而改善“连续配筋混凝土 路面”的路用性能。
5.总结
乙烯基酯树脂玻璃纤维复合筋结合了乙烯基酯树脂与玻璃纤维优异的力学、物理、化学性，被广泛用来解决隧道、路面、桥面混凝土结构的腐蚀问题。其良好的性价比、施工简便、优异的防腐蚀性等优点使其在特殊领域逐步取代钢筋，并在建筑工程领域占据一席之地，对国民经济的发展发挥着重要作用。
参考文献
[1]王岚,陈阳,李振伟. 连续玄武岩纤维及其复合材料的研究[J]. 玻璃钢/复合材料,2000,06:22-24.
[2]中国建筑科学研究院． GB 50010—2010 混凝土结构设计规范［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2011．
[3]刘刚. 玻璃纤维筋在地铁施工中的应用研究[J]. 智能城市,2016,04:191+194.
[4]JGT406-2013《土木工程用玻璃纤维增强筋》编制说明.
