新型材料玻璃纖維鋼筋的應用

匡華云 鄧經緯

（湖南高速鐵路職業技術學院 湖南 衡陽 421001）

以高強玻璃纖維為增強材料，以合成樹脂為基體材料，并摻入適量輔助劑復合而成的復合材料，稱為玻璃纖維增強塑料 （英文縮寫：FRP），俗稱玻璃鋼，主要有“玻璃纖維鋼筋”和“玄武巖纖維鋼筋”（見圖1）。它相對于普通鋼筋具有很多優勢，絕對的防腐性能、絕熱絕緣性、抗拉強度高、便于切割、重量輕（僅為普通鋼筋的1/4），而且和普通鋼筋相比具有很大的增效性。

圖1 玻璃纖維鋼筋

0 前言

玻璃纖維增強材料是國外20世紀初開發的一種新型復合材料，具有質輕、高強、防腐、保溫、絕緣、隔音等諸多優點，目前已經在美國等發達國家廣泛使用，在國內許多重大工程項目上也有應用。

1 產品特點

1.1 抗拉強度高：抗拉強度優于普通鋼材，高于同規格鋼筋的20%，而且抗疲勞性好。

1.2 質量輕：僅為同體積鋼筋的1/4；密度在1.5～1.9（g/cm3）之間。

1.3 耐腐蝕性強：耐酸堿等化學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。

1.4 材料結合力強：熱膨脹系數與鋼材相比更接近水泥，因此FRP筋材與混凝土結合握裹力更強。

1.5 可設計性強：彈性模量穩定。熱應力下尺寸穩定，折彎等形狀可任意熱成形；安全性能好，不導熱、不導電、阻燃抗靜電，通過配方改變與金屬碰撞不會產生火花。

1.6 透磁波性能強：FRP筋材是一種非磁性材料，在非磁性或電磁性的混凝土構件中不用做脫磁處理。

1.7 施工方便：可按用戶要求生產各種不同截面和長度的標準及非標準件，現場綁扎可用非金屬拉緊帶，操作簡單。

2 國內主要生產廠家

2.1 淮南市金德實業有限公司主要產品有樹脂錨固劑、高強化學錨栓、注射式植筋膠、建筑結構膠泥、粘鋼膠等5個系列錨固產品及玻璃纖維增強塑料（俗稱玻璃鋼）筋材和玻璃纖維增強塑料錨桿等2個系列復合材料產品，并擁有加固工程施工資質。其中錨固產品在國家體育館、國奧村、奧運棒球場館、奧運自行車場館、奧體中心多功能訓練館、北京體育總局等項目上得到了應用。成功應用于中國石太高速公路、甘肅蘭州地震監測站、北京地鐵4號線、上海復興東路隧道、上海宜山輕軌車站、國內大型電解槽廠以及市政工程窨井蓋等，同時還遠銷美國、歐洲、中東以及東北亞等國際市場。

2.2 南京鋒暉復合材料有限公司主營產品玻璃鋼鋼筋、玻璃鋼錨桿、玻璃鋼筋材、玄武巖纖維筋、碳纖維筋材，公司產品目前已成功運用在煤礦巷道、半煤巖巷道支護、邊坡支護、巖面錨固、軌道交通、圍海工程、建筑基坑支護等多個領域，解決了這些領域的防靜電、高腐蝕、重復開發地下空間等技術難題。并遠銷歐美國家。

另外，國內中山市浦美復合材料有限公司、海寧安捷復合材料有限責任公司等廠家也有生產。

3 應用案例

3.1 國際案例（以美國為例）

美國佛蒙特州一座用特殊材料建造的21世紀之橋以塑膠加固，并配有光纖傳感器，這樣在80公里以外就可以對橋上的交通情況進行監控。 該橋的獨特之處在于它的加固鋼筋和格柵不是用鋼條制成的，而是用玻璃纖維聚合物制成的。這種玻璃纖維鋼筋絕不會被腐蝕，而且很輕，便于移動。這是該州選擇這種材料建橋的主要原因。因為每年冬天佛蒙特州都會被冰雪和路鹽困擾。玻璃纖維鋼筋的成本要比傳統的鋼筋高一些，但橋的使用壽命延長了一倍。

3.2 國內案例（以地鐵為例）

地鐵施工中利用玻璃纖維筋高抗拉強度、低抗剪強度的特性，以玻璃纖維筋替代盾構穿越影響范圍內圍護樁的鋼筋，盾構通過時可直接切削，減少人工拆除圍護樁及鋼筋這道工序，有效消除這個過程中極易發生的人身傷害，減少對周圍環境的影響。

①天津地鐵2號線沙柳路站的中間部分設置了一換乘段，遠期將實施與地鐵7號線的換乘。其北側地連墻作為7號線車站端頭井的一部分可采用鑿除方式，而南側地連墻作為盾構區間的一部分，既要保證2號線地連墻的入土深度及受力要求，又要保證盾構機能夠穿越。因此設計在-19.7m標高以下的地連墻中采用了一種新型材料——玻璃纖維筋代替普通鋼筋來受力，C10砼代替C30砼來澆筑地連墻。

②深圳地鐵5號線大學城站盾構井連續墻設計中應用玻璃纖維鋼筋，車站為地下二層3跨箱型結構，圍護結構采用800mm厚的地下連續墻+鋼管內支撐體系，在盾構井段設置2副玻璃纖維鋼筋連續墻，每幅寬3.5m，在正對盾構刀盤中心上下左右7.0m×7.0m范圍內布置玻璃纖維筋。

③成都地鐵1、2號線端頭井圍護結構采用Φ1200mm的人工挖孔樁，間距1200mm～2400mm，盾構洞門處設置Φ1500mm的人工玻璃纖維筋挖孔樁。樁頂設冠梁，樁間掛鋼筋網，噴射100mm～150mm厚混凝土，基坑采用Φ609mm的鋼管內支撐。盾構開挖范圍內圍護樁樁體主筋采用Φ25mm、箍筋采用Φ12mm的玻璃纖維鋼筋，主筋之間和主筋與箍筋之間均采用綁扎連接，搭接長度是普通鋼筋搭接長度的1.3倍，樁體設計C30混凝土，嵌入坑底土層深度為3.5m。每個盾構隧道洞門范圍內玻璃纖維筋圍護樁3～5根。

4 結束語

目前，玻璃纖維鋼筋可廣泛應用于公路、橋梁、機場、碼頭、車站、水利工程、地下工程等領域；適合應用于污水處理廠、化工廠、電解槽、窨井蓋、海防工程等腐蝕環境；應用在許多具體工程項目上，包括隧道工程、基坑和邊坡支護、防腐工程、防電磁干擾工程、磚混結構加固工程；盾構機進出口洞門處用來代替普通鋼筋有便于切割的優點、礦山法施工中的錨桿有便于安裝、永久防腐的優點、制成土釘、泥釘、預應力錨桿等，軍事工程、保密工程、特殊工程等需絕緣脫磁環境、醫院的核磁共振室、機場設施、高壓電設備及附近工程、加固磚混結構抵抗地震臺風沖擊波以及對局部發生開裂或者變形結構進行修復等。

［1］張恒，陳壽根，趙玉報，李茂文.玻璃纖維筋在盾構井圍護結構中的應用研究[J].鐵道標準設計，2011（3）.

［2］徐澤.玻璃纖維筋在成都地鐵工程中的應用[J].安徽建筑，2010，17(1).

［3］盧致強，劉建偉，徐曉鵬.玻璃纖維筋混凝土在地鐵工程中的設計與應用[J].四川建筑科學研究，2010，36(5).

［4］蔣小銳.玻璃纖維筋在地下連續墻中的應用[J].鐵道標準設計，2009（10）.