玻璃鋼筋材的發展及現狀
早在20世紀初人們就考慮在加筋混凝中或預應力混凝土中用玻璃纖維筋材代替鋼材。然而,初期研究遇到了玻纖與混凝土的粘結、筋材的錨固和表面保護膜等問題。大部分研究工作陷入休止狀態約20年,在20世紀50年代到60年代,美國、英國、前蘇聯又開展較多的研究活動,但這些研究未達到預計應用的實用化階段,60年代末、70年代初,用耐腐蝕性優異的人造纖維,如玻璃纖維、碳纖維、芳族聚酸胺纖維等增強材料來代替鋼材制造混凝土增強筋材研究提上了議事日程。雖然,將人造纖維短切直接混入混凝土中也可以形成FRC(纖維增強混凝土)起到防裂和增強作用,但由于FRC應用中,纖維隨機取向和纖維加入量有限等原因,纖維的增強效果有限。而纖維增強塑筋材是用樹脂被覆連續纖維制成能發揮FRP設計自由度大的特性,使纖維配置達到佳方向,增強效果好。國外實際應用中,由于玻璃纖維筋材增強塑料筋材的物理力學性能以及低成本使得它成為土木建筑工程中用量較大的理想材料。經科學技術人員的不懈努力,直到80年代初,國外在混凝土中應用纖維增強塑料筋包括如玻璃纖維增強塑料、碳纖維增強塑料、有機纖維增強材料等已得到認可,拉擠法生產纖維增強筋材開始了商業化生產,逐漸形成批量。據《增強塑料》雜志報道20世紀90年代初西方每年消耗纖維增強塑料筋達30億美金。歐洲、日本、英國、加拿大等國FRP筋及其混凝土結構的性能研究工程應用也異常迅猛。
歐洲于1998年成立了研究纖維塑料增強混凝土結構的聯合攻關組織,同時設立了研究該材料及其混凝土結構性能的重大歐共體合作研究項目,簡稱“EURO - CRETE”,并投入了雄厚的人力、物力,該項目的目的是研制適宜的纖維增強塑料產品以及制定相應的纖維增強塑料加固混凝土結構的試驗方法、標準和設計施工規程。加拿大在1995年成立了專門研究纖維增強塑料加固混凝土結構的專家委員會,簡稱ISIS,該委員會由加拿大研究院著名高校和公司的有關專家組成。采用席專家及行業專家負責的聯合攻關組,1997和1998年政府投入3000多萬加元用于開發新型的纖維增強塑料制品以及研究纖維增強塑料加固混凝土結構的性能;美國也成立相應的委員會( ACI Committee-440 )編制了纖維增強塑料及其混凝土結構的試驗方法標準及設計施工過程。日本的土木工程學會(JSCE)等多家機構從事纖維增強塑料及其應用于土木工程的研究。主要進行纖維增強塑料產品的研制,纖維增強塑料試驗方法及混凝土構件設計方法等系統研究,1997年JSCE提出了連續纖維材料增強混凝土結構的設計施工建議。
在我國FRP在土木工程中應用的基礎研究已引起科研工作者的極大興趣。尤其是得到了自然科學基金委員會、科技部、教育部、水力部、建設部、部隊院所、許多省市科委主管部門以及一些具有遠見卓識的企業家的關注、資助和支持。使我國在該領域的基礎研究從開始就本著“高起點發展,高水平推進,高效益應用”的方針迅速發展。同濟大學、東南大學、河海大學、鄭州大學、山東大學、廣西大學、南京玻璃纖維研究設計院等科研院所及博士站相繼承擔級、省市級相關的基礎研究課題,發表了大量的學術論文,取得了一大批科研成果,大、早實現拉擠成型玻璃鋼產品的專業廠家、南京玻璃纖維研究設計院、南京興亞玻璃鋼有限公司于1997年就開展纖維增強塑料筋的研發工作,為有關的院所提供了大量的產品樣品,并在一些工程試驗段進行了應用試驗,取得較多的經驗。
盡管基礎研究非常紅火,但未形成批量及商業化生產,還有很多問題需要探討。比如:
?、貴RP筋的預應力錨固體系問題,現有的錨具多為填充樹脂型,需專門定制生產,成本較高,施工復雜,且質量不太穩定;
?、跊]有引入與現代結構工程基本理論與設計方法相銜接的延性設計思想,對脆性破壞的FRP筋增強混凝土結構沒有給出明確的控制結構設計的延伸性指標;
?、墼囼灩に嚩酁閱握{荷載(如拉伸、彎曲等),疲勞負載,而長期負載,地震荷載,運動負載,爆炸性荷載等工況的研究很少;
?、軐RP筋混凝土結構的受力結構的受力機理和理論模型方面的研究有待進一步深入;
?、萆a工藝單一、機械化程度低、生產效率低;帶凹凸螺紋鋼一次性生產工藝還不成熟。因此,商業化生產與國外仍存在較大差距;
?、迣嶋H應用研究薄弱,宣傳力度不夠,建筑結構設計師了解甚少、可指導性規范不全,從而阻礙科研成果轉化,影響了該行業的發展。
由此必須對FRP筋及其增強混凝土構件進行深入研究,結合現代化的鋼筋混凝土結構設計的理論,制定適合我國國情的FRP筋混凝土的結構設計規范,力爭早日在國內各大工程中應用。
歐洲于1998年成立了研究纖維塑料增強混凝土結構的聯合攻關組織,同時設立了研究該材料及其混凝土結構性能的重大歐共體合作研究項目,簡稱“EURO - CRETE”,并投入了雄厚的人力、物力,該項目的目的是研制適宜的纖維增強塑料產品以及制定相應的纖維增強塑料加固混凝土結構的試驗方法、標準和設計施工規程。加拿大在1995年成立了專門研究纖維增強塑料加固混凝土結構的專家委員會,簡稱ISIS,該委員會由加拿大研究院著名高校和公司的有關專家組成。采用席專家及行業專家負責的聯合攻關組,1997和1998年政府投入3000多萬加元用于開發新型的纖維增強塑料制品以及研究纖維增強塑料加固混凝土結構的性能;美國也成立相應的委員會( ACI Committee-440 )編制了纖維增強塑料及其混凝土結構的試驗方法標準及設計施工過程。日本的土木工程學會(JSCE)等多家機構從事纖維增強塑料及其應用于土木工程的研究。主要進行纖維增強塑料產品的研制,纖維增強塑料試驗方法及混凝土構件設計方法等系統研究,1997年JSCE提出了連續纖維材料增強混凝土結構的設計施工建議。
在我國FRP在土木工程中應用的基礎研究已引起科研工作者的極大興趣。尤其是得到了自然科學基金委員會、科技部、教育部、水力部、建設部、部隊院所、許多省市科委主管部門以及一些具有遠見卓識的企業家的關注、資助和支持。使我國在該領域的基礎研究從開始就本著“高起點發展,高水平推進,高效益應用”的方針迅速發展。同濟大學、東南大學、河海大學、鄭州大學、山東大學、廣西大學、南京玻璃纖維研究設計院等科研院所及博士站相繼承擔級、省市級相關的基礎研究課題,發表了大量的學術論文,取得了一大批科研成果,大、早實現拉擠成型玻璃鋼產品的專業廠家、南京玻璃纖維研究設計院、南京興亞玻璃鋼有限公司于1997年就開展纖維增強塑料筋的研發工作,為有關的院所提供了大量的產品樣品,并在一些工程試驗段進行了應用試驗,取得較多的經驗。
盡管基礎研究非常紅火,但未形成批量及商業化生產,還有很多問題需要探討。比如:
?、貴RP筋的預應力錨固體系問題,現有的錨具多為填充樹脂型,需專門定制生產,成本較高,施工復雜,且質量不太穩定;
?、跊]有引入與現代結構工程基本理論與設計方法相銜接的延性設計思想,對脆性破壞的FRP筋增強混凝土結構沒有給出明確的控制結構設計的延伸性指標;
?、墼囼灩に嚩酁閱握{荷載(如拉伸、彎曲等),疲勞負載,而長期負載,地震荷載,運動負載,爆炸性荷載等工況的研究很少;
?、軐RP筋混凝土結構的受力結構的受力機理和理論模型方面的研究有待進一步深入;
?、萆a工藝單一、機械化程度低、生產效率低;帶凹凸螺紋鋼一次性生產工藝還不成熟。因此,商業化生產與國外仍存在較大差距;
?、迣嶋H應用研究薄弱,宣傳力度不夠,建筑結構設計師了解甚少、可指導性規范不全,從而阻礙科研成果轉化,影響了該行業的發展。
由此必須對FRP筋及其增強混凝土構件進行深入研究,結合現代化的鋼筋混凝土結構設計的理論,制定適合我國國情的FRP筋混凝土的結構設計規范,力爭早日在國內各大工程中應用。










































