復(fù)合筋產(chǎn)品在建筑行業(yè)中的應(yīng)用

陳靜波，徐智浩，陳沈輝，許黃芳

(1.海寧安捷復(fù)合材料有限責(zé)任公司，浙江 海寧 314400；2.嘉興安立得建設(shè)工程有限公司，浙江 海寧 314400)

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復(fù)合筋產(chǎn)品在建筑行業(yè)中的應(yīng)用

陳靜波1，徐智浩1，陳沈輝2，許黃芳2

(1.海寧安捷復(fù)合材料有限責(zé)任公司，浙江 海寧 314400；2.嘉興安立得建設(shè)工程有限公司，浙江 海寧 314400)

摘要：鋼筋在土木工程應(yīng)用過程中，由于環(huán)境的影響，容易生銹被腐蝕，影響了工程的質(zhì)量。為了解決這一難題，須找到能替代鋼筋的材料。經(jīng)對復(fù)合筋的生產(chǎn)與應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)的研究，發(fā)現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)中用復(fù)合筋產(chǎn)品代替鋼筋，可以有效克服鋼筋的腐蝕問題，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

關(guān)鍵詞：建筑行業(yè)；復(fù)合筋產(chǎn)品；替代鋼筋

由于混凝土價格低廉、抗壓能力強(qiáng)和具有良好的耐久性能，使得近一百年來混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如果結(jié)構(gòu)設(shè)計得當(dāng)、構(gòu)造合理、施工質(zhì)量可靠，在正常環(huán)境條件下具有良好的耐久性。但是當(dāng)上述條件不滿足時，常常會因?yàn)殇摻畹匿P蝕而影響結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性，特別在惡劣的環(huán)境中，結(jié)構(gòu)處于高應(yīng)力狀態(tài)時尤為嚴(yán)重。強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和高應(yīng)力的共同作用，使鋼筋生銹，保護(hù)層剝離，導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提前破壞，若發(fā)現(xiàn)處理不及時將導(dǎo)致災(zāi)難的發(fā)生。

為了解決鋼筋銹蝕問題，國內(nèi)外學(xué)者經(jīng)過多年的分析、研究后認(rèn)為，運(yùn)用復(fù)合筋產(chǎn)品是比較行之有效的。

1生產(chǎn)工藝

復(fù)合筋產(chǎn)品當(dāng)中最為常用的有碳纖維復(fù)合筋、玻璃纖維復(fù)合筋和玄武巖復(fù)合筋三種。為了確保復(fù)合筋產(chǎn)品的品質(zhì)，原材料的選擇以及生產(chǎn)工藝是至關(guān)重要的。

主要的三種復(fù)合筋產(chǎn)品是以碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維為增強(qiáng)材料，以合成樹脂為基體材料，輔以適量交聯(lián)單體、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、蝕變劑、阻燃劑、填料等，經(jīng)引紗、浸潤樹脂、環(huán)向纖維纏繞、預(yù)成型、固化、噴砂、裁切等處理制造而成。以纏繞牽引預(yù)成型和紅外固化方式取代了傳統(tǒng)的固化模具，使復(fù)合材料受熱固化更均勻，更徹底，同時提高了生產(chǎn)效率。通過獨(dú)特的噴砂工藝，極大改善了原有材料抗磨性能，提高與混凝土的結(jié)合牢度低的問題。此外，通過添加不同的功能性填料，可提高復(fù)合筋的粘結(jié)力、機(jī)械強(qiáng)度、抗磨強(qiáng)度、潤滑性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等。

復(fù)合筋產(chǎn)品生產(chǎn)流程：紗架、排紗器引紗→浸潤樹脂→環(huán)向纖維纏繞預(yù)成型→紅外固化→噴砂、裁切處理→復(fù)合筋產(chǎn)品成品[1]。產(chǎn)品外觀見圖1。

圖1　碳纖維復(fù)合筋(上)、玻璃纖維復(fù)合筋(中)、玄武巖纖維復(fù)合筋(下)

2復(fù)合筋產(chǎn)品性能特點(diǎn)

2.1材料特性

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

2)耐腐蝕性強(qiáng)：耐酸堿等化學(xué)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(qiáng)。

3)易切割、施工方便：刀盤可直接切割，可按用戶要求生產(chǎn)各種不同截面和長度的標(biāo)準(zhǔn)及非標(biāo)準(zhǔn)件，現(xiàn)場綁扎可用非金屬拉緊帶，操作簡單。

4)與混凝土結(jié)合力強(qiáng)：熱膨脹系數(shù)與鋼材相比更接近水泥，因此與混凝土結(jié)合握裹力更強(qiáng)。

5)可設(shè)計性強(qiáng)：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(dǎo)熱、不導(dǎo)電、阻燃抗靜電，通過配方改變與金屬碰撞不會產(chǎn)生火花。

6)透磁波性能強(qiáng)：該材料是一種非磁性材料，在非磁性或電磁性的混凝土構(gòu)件中不用作脫磁處理。

2.2性能指標(biāo)

復(fù)合筋產(chǎn)品性能指標(biāo)見表1。

表1　復(fù)合筋產(chǎn)品性能指標(biāo)

3復(fù)合筋產(chǎn)品使用方法

復(fù)合筋產(chǎn)品在現(xiàn)場施工時，使用的方法就是傳統(tǒng)的鋼筋綁扎手法，也可使用非金屬拉緊條綁扎，操作方便。由于復(fù)合筋產(chǎn)品的可塑性極強(qiáng)，可以按照設(shè)計的要求直接生產(chǎn)出多種形狀的復(fù)合筋，如直筋、彎筋、箍筋等復(fù)合筋都可生產(chǎn)，現(xiàn)場直接綁扎成型。免去了鋼筋要在施工現(xiàn)場加工的環(huán)節(jié)，大大地提高了工作效率。

4復(fù)合筋產(chǎn)品的應(yīng)用

4.1混凝土橋梁結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用

在寒冷的冬天，每年要在橋梁、路面上撒布大量的巖鹽，以防冰凍。但鹽水對傳統(tǒng)鋼筋混凝土橋梁的腐蝕十分嚴(yán)重。若使用復(fù)合筋產(chǎn)品可大大減少橋梁腐蝕問題，降低維修成本，增加橋梁使用壽命。

4.2道路建設(shè)中的應(yīng)用

在道路建設(shè)中，主要采用連續(xù)配筋的混凝土路面及預(yù)應(yīng)力混凝土公路都需要提高耐久性。因?yàn)榈缆贩纼鳆}的使用，會加劇鋼筋的腐蝕。為了解決防腐蝕問題，道路采用復(fù)合筋產(chǎn)品顯示出了很大的優(yōu)勢。

4.3在海港、碼頭、沿海、停車場等結(jié)構(gòu)混凝土領(lǐng)域中的應(yīng)用

無論是高層建筑的停車場，地面停車場還是地下停車場都有冬季防凍問題，因而該類建筑物也需要提高其耐鹽性、耐久性。沿海地區(qū)很多建筑物陽臺的鋼筋，由于海風(fēng)中海鹽粒子所含氯化物粒子的腐蝕而發(fā)生明顯的早期劣化。其他如碼頭、橋墩、擋土墻、圍堰、泊船設(shè)施、沉箱、樁柱、漂浮結(jié)構(gòu)、采用平臺、人工島、燈塔、水渠、游泳池等臨海或涉水的海上構(gòu)筑物都有應(yīng)用。

4.4在防腐建筑上的應(yīng)用

生活廢水和工業(yè)廢水是鋼筋的重大腐蝕根源，其他氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài)的化學(xué)品也可以造成鋼筋的腐蝕。而復(fù)合筋產(chǎn)品耐腐蝕性勝過鋼筋，因而它在污水處理廠、廢水處理設(shè)備、石油化工設(shè)備、紙漿和造紙設(shè)備、液化氣體設(shè)備、氮?dú)夤?、空氣罐、礦物燃料管道、冷卻塔、煙囪、核電設(shè)備上都可以廣泛應(yīng)用。

4.5在低導(dǎo)電和非磁性領(lǐng)域的構(gòu)件中應(yīng)用

由于復(fù)合筋產(chǎn)品的電絕緣和易透電磁波特點(diǎn)，可防止因電流感應(yīng)或短路造成人身危害，保護(hù)敏感電子通訊設(shè)備領(lǐng)域的建筑物，充分利用了建筑用玻璃纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合筋非磁性和非導(dǎo)電性特有性能，廣泛應(yīng)用醫(yī)療保健部門的磁共振成像設(shè)施基礎(chǔ)、機(jī)場、軍用設(shè)備、通訊大樓、防雷達(dá)干擾建筑物、高級辦公大樓、地震預(yù)測觀察站、電子設(shè)備廠房、核聚變建筑物。其他還可用于磁浮式超速列車的導(dǎo)軌和超導(dǎo)性機(jī)動車輛的桁架、辦公自動化設(shè)備地板、電信傳輸塔、鋁和銅的冶煉設(shè)備、電子和電信設(shè)備的檢查孔、電視臺、電臺支架等領(lǐng)域[2]。

4.6其他領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著復(fù)合筋產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步擴(kuò)展，可生產(chǎn)帶螺紋復(fù)合筋錨桿用于土壤錨筋、隧道混凝土補(bǔ)強(qiáng)、擴(kuò)批工程、碼頭防撞板、火力發(fā)電站、道路防壁等建筑構(gòu)管的補(bǔ)強(qiáng)。

5國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例

復(fù)合筋產(chǎn)品工程應(yīng)用實(shí)例見表2。

表2　復(fù)合筋產(chǎn)品工程應(yīng)用實(shí)例

6結(jié)語

從國內(nèi)外大量的應(yīng)用實(shí)例中，進(jìn)一步地證明了復(fù)合筋產(chǎn)品用來替代鋼筋的可行性。該產(chǎn)品的成功應(yīng)用，很好地解決了在特殊環(huán)境條件下鋼筋所遇到的難題。它可以應(yīng)用于諸如管線、橋梁、樁、近海結(jié)構(gòu)等土木工程，這一發(fā)展趨勢已為土木工程界和復(fù)合材料界所接受，并成為21世紀(jì)研究的熱點(diǎn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王川，歐進(jìn)萍.FRTP筋制備與基本物理力學(xué)性能試驗(yàn)[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2007(5)：20-23.

[2]李義，費(fèi)傳軍.纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)筋在土木工程中的應(yīng)用[J].玻璃纖維，2005(3)：14-16.

收稿日期：2016-01-19

作者簡介：陳靜波(1981—)，男，浙江海寧人，助理工程師，從事復(fù)合材料生產(chǎn)與研究工作。

中圖分類號：TU599

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)04-0062-03

Application of the Composite ReinforcedProducts in the Construction Industry

CHEN Jingbo1, XU Zhihao1, CHEN Shenhui2, XU Huangfang2