徐超

摘 要：GFRP玻璃纖維增強(qiáng)聚合物筋材按增強(qiáng)纖維種類分為碳纖維筋材（CFB）、玻璃纖維筋材（GFB）、芳綸纖維筋材（AFB）和玄武巖纖維筋材（BFB）。其既具有鋼筋的高強(qiáng)特性，又具有耐腐蝕的特點(diǎn)，特別對(duì)潮濕、含氯離子的環(huán)境極不敏感，因此可以顯著地提高混凝土材料的耐腐蝕性能，較好地解決混凝土材料在復(fù)雜環(huán)境中容易腐蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外此項(xiàng)技術(shù)正迅猛發(fā)展，但是在我國(guó)要真正廣泛應(yīng)用到工程建設(shè)中，尚需要從設(shè)計(jì)和施工等方面進(jìn)行研究和大力推廣。

關(guān)鍵詞：GERP聚合物筋材 耐久性標(biāo)準(zhǔn)化 發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TU599 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0067-01

1 國(guó)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

GFRP筋材相對(duì)其他產(chǎn)業(yè)在土木工程中的應(yīng)用相較而言還是比較滯后的，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先就是因?yàn)榻ㄖ镌靸r(jià)太高造成的；其次是由于工程經(jīng)驗(yàn)不足。大部分工程師需提高在GFRP筋材結(jié)構(gòu)的預(yù)期以及先見效果的設(shè)計(jì)，來(lái)更好的面對(duì)實(shí)踐性問(wèn)題。在混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，有著一系列規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)豐富的設(shè)計(jì)理論和工作經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于GFRP玻璃纖維增強(qiáng)聚合物筋材加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和研究還相對(duì)的匱乏。直至2010年GB 50608-2010發(fā)布實(shí)施后，GFRP筋材在土木工程中的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)才有法可依、有據(jù)可查。但是在九十年代初期，GERP的使用在土木工程中的一些特殊領(lǐng)域取得了巨大發(fā)展。

1.1 國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

GFRP在土木工程領(lǐng)域有著不俗的地位，這很大程度上取決于GFRP復(fù)合材料的特性。美國(guó)1991年用于修復(fù)由于耐久性不足而損壞的橋梁，耗資910億美元。英國(guó)為解決海洋環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)筑物的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題，每年就花費(fèi)將近20萬(wàn)英鎊。日本引以為豪的新干線使用不到10年，就出現(xiàn)大面積混凝土開裂、剝蝕現(xiàn)象。從最早期的GFRP材料應(yīng)用開始，20世紀(jì)60年代，美國(guó)即生產(chǎn)出早期的GGFRP筋用于混凝土結(jié)構(gòu)。80年代，日本、美國(guó)和歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)和材料生產(chǎn)廠家在GFRP材料用于工程結(jié)構(gòu)加固方面投入了很大的研究力量，并取得了很大的成效。1995年日本阪神地震，采用GGFRP對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固，由于GGFRP現(xiàn)場(chǎng)加固技術(shù)具有高強(qiáng)高效、施工便捷、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，為抗震救災(zāi)和震后恢復(fù)重建工作贏得了充足的時(shí)間。在GFRP筋混凝土方面，GFRP筋最主要的優(yōu)勢(shì)是不銹蝕和高強(qiáng)度。GFRP筋可以替代普通鋼筋，解決普通鋼筋容易銹蝕的問(wèn)題。另外，它們很輕，沒(méi)有磁性，而且擁有非常好的抗疲勞性。在研究與應(yīng)用的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)化方面，各國(guó)也給予了相當(dāng)?shù)闹匾?。日本土木學(xué)會(huì)成立GFRP加固委員會(huì)，并完成了使用GFRP片材的混凝土維修、加固技術(shù)草案。美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)推出了有關(guān)設(shè)計(jì)指南。歐洲《高性能GFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》也已正常運(yùn)行。

1.2 國(guó)外技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

GFRP筋材廣泛應(yīng)用與現(xiàn)狀土木工程應(yīng)用技術(shù)研究中，在國(guó)外有明顯的發(fā)展趨勢(shì)，如（1）在對(duì)單一品種高性能GFRP復(fù)合材料研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，更加重視與強(qiáng)調(diào)由不同種類高性能GFRP復(fù)合材料混雜與復(fù)合后的改性問(wèn)題。從而克服材料本身存在的弱點(diǎn)，使之能夠在現(xiàn)代土木工程中得到合理運(yùn)用，以此滿足實(shí)際需求。（2）只有充分利用并強(qiáng)調(diào)采取預(yù)應(yīng)力的方法，GERP和AGFRP的高性能特點(diǎn)才能得到充分發(fā)揮。（3）在國(guó)外領(lǐng)域，為了搶占海洋工程的制高點(diǎn)，特別在日本投入了大量的資金以此進(jìn)行該方面的應(yīng)用材料與應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)，該方法在很大程度上保證海洋工程建設(shè)占據(jù)了技術(shù)統(tǒng)治地位。（4）土木工程中應(yīng)用的高性能GFRP復(fù)合材料的品種已越來(lái)越多元化。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及材料性能的提高，就導(dǎo)致成本有所下降，就使得越來(lái)越多的GFRP復(fù)合材料被運(yùn)用到各個(gè)方面的土木工程中。如從最初的GGFRP發(fā)展到CGFRP和AGFRP，再發(fā)展到PBO纖維、超高強(qiáng)聚乙稀纖維和玄武巖纖維等。

2 國(guó)內(nèi)技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)狀

就我國(guó)而言，混凝土工程耐久性問(wèn)題已經(jīng)不容忽視，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)公路橋梁中危橋約35.4%，因?yàn)槟途眯詥?wèn)題，在北京市多做高架橋都有不同程度的耐久性損傷。雖然高性能GFRP復(fù)合材料發(fā)展速度很快，但在我國(guó)土木工程應(yīng)用中起步較晚，研究和應(yīng)用也較少，未形成規(guī)模也不配套。這在某種程度上也制約其發(fā)展。

我國(guó)在GFRP加固的規(guī)范制定方面還是比較落后，直到2010年GB 50608--2010《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》的頒布實(shí)施，GFRP筋材在土木工程中的應(yīng)用在我國(guó)才逐漸進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化軌道。先后相繼頒布了：GB/T 26743--2011《結(jié)構(gòu)工程用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋》、JG/T 351--2012《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋》、GJJ/T 192--2012《盾構(gòu)可切削混凝土配筋技術(shù)規(guī)程》、JG/T 406--2013《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前在國(guó)內(nèi)土木建筑方面的應(yīng)用產(chǎn)品已達(dá)數(shù)十種，而GFRP材料應(yīng)用技術(shù)和研究在我國(guó)的開發(fā)應(yīng)該從20世紀(jì)90年代開始，當(dāng)時(shí)數(shù)家單位對(duì)GFRP應(yīng)用與材料技術(shù)進(jìn)行了研究，如：冶金工業(yè)部建筑研究總院（國(guó)家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心）、清華大學(xué)、東南大學(xué)、華僑大學(xué)等。

3 結(jié)語(yǔ)

GFRP筋材是一種高性能新型結(jié)構(gòu)材料，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)GFRP筋材的開發(fā)應(yīng)用均十分重視，相應(yīng)的國(guó)家和行業(yè)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)出臺(tái)。雖然GFRP筋材不能大面積的將傳統(tǒng)剛才和混凝土材料代替，但它必將以一種高性能材料對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料做必要補(bǔ)充，使工程中的疑難雜癥得以解決，也給土木與建筑工程的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)，而且對(duì)綜合經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益也起到了不容忽視的作用。

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