GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材技术现状和发展趋势

徐超

摘 要：GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材按增强纤维种类分为碳纤维筋材（CFB）、玻璃纤维筋材（GFB）、芳纶纤维筋材（AFB）和玄武岩纤维筋材（BFB）。其既具有钢筋的高强特性，又具有耐腐蚀的特点，特别对潮湿、含氯离子的环境极不敏感，因此可以显著地提高混凝土材料的耐腐蚀性能，较好地解决混凝土材料在复杂环境中容易腐蚀导致结构失效的问题。目前国内外此项技术正迅猛发展，但是在我国要真正广泛应用到工程建设中，尚需要从设计和施工等方面进行研究和大力推广。

关键词：GERP聚合物筋材 耐久性标准化 发展现状

中图分类号：TU599 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0067-01

1 国外技术现状和发展趋势

GFRP筋材相对其他产业在土木工程中的应用相较而言还是比较滞后的，主要体现在两个方面。首先就是因为建筑物造价太高造成的；其次是由于工程经验不足。大部分工程师需提高在GFRP筋材结构的预期以及先见效果的设计，来更好的面对实践性问题。在混凝土结构及钢结构领域，有着一系列规程和标准丰富的设计理论和工作经验，但是对于GFRP玻璃纤维增强聚合物筋材加强结构设计的标准和研究还相对的匮乏。直至2010年GB 50608-2010发布实施后，GFRP筋材在土木工程中的应用在国内才有法可依、有据可查。但是在九十年代初期，GERP的使用在土木工程中的一些特殊领域取得了巨大发展。

1.1 国外技术发展现状

GFRP在土木工程领域有着不俗的地位，这很大程度上取决于GFRP复合材料的特性。美国1991年用于修复由于耐久性不足而损坏的桥梁，耗资910亿美元。英国为解决海洋环境下钢筋混凝土构筑物的腐蚀与防护问题，每年就花费将近20万英镑。日本引以为豪的新干线使用不到10年，就出现大面积混凝土开裂、剥蚀现象。从最早期的GFRP材料应用开始，20世纪60年代，美国即生产出早期的GGFRP筋用于混凝土结构。80年代，日本、美国和欧洲发达国家的有关高等学校、科研机构和材料生产厂家在GFRP材料用于工程结构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对混凝土结构进行抗震加固，由于GGFRP现场加固技术具有高强高效、施工便捷、耐久性好等优点，为抗震救灾和震后恢复重建工作赢得了充足的时间。在GFRP筋混凝土方面，GFRP筋最主要的优势是不锈蚀和高强度。GFRP筋可以替代普通钢筋，解决普通钢筋容易锈蚀的问题。另外，它们很轻，没有磁性，而且拥有非常好的抗疲劳性。在研究与应用的规范与标准化方面，各国也给予了相当的重视。日本土木学会成立GFRP加固委员会，并完成了使用GFRP片材的混凝土维修、加固技术草案。美国混凝土协会推出了有关设计指南。欧洲《高性能GFRP加固混凝土结构设计指南》也已正常运行。

1.2 国外技术发展趋势

GFRP筋材广泛应用与现状土木工程应用技术研究中，在国外有明显的发展趋势，如（1）在对单一品种高性能GFRP复合材料研究与应用的基础上，更加重视与强调由不同种类高性能GFRP复合材料混杂与复合后的改性问题。从而克服材料本身存在的弱点，使之能够在现代土木工程中得到合理运用，以此满足实际需求。（2）只有充分利用并强调采取预应力的方法，GERP和AGFRP的高性能特点才能得到充分发挥。（3）在国外领域，为了抢占海洋工程的制高点，特别在日本投入了大量的资金以此进行该方面的应用材料与应用技术的研发，该方法在很大程度上保证海洋工程建设占据了技术统治地位。（4）土木工程中应用的高性能GFRP复合材料的品种已越来越多元化。随着经济的发展以及材料性能的提高，就导致成本有所下降，就使得越来越多的GFRP复合材料被运用到各个方面的土木工程中。如从最初的GGFRP发展到CGFRP和AGFRP，再发展到PBO纤维、超高强聚乙稀纤维和玄武岩纤维等。

2 国内技术特点及现状

就我国而言，混凝土工程耐久性问题已经不容忽视，据统计，我国公路桥梁中危桥约35.4%，因为耐久性问题，在北京市多做高架桥都有不同程度的耐久性损伤。虽然高性能GFRP复合材料发展速度很快，但在我国土木工程应用中起步较晚，研究和应用也较少，未形成规模也不配套。这在某种程度上也制约其发展。

我国在GFRP加固的规范制定方面还是比较落后，直到2010年GB 50608--2010《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》的颁布实施，GFRP筋材在土木工程中的应用在我国才逐渐进入标准化轨道。先后相继颁布了：GB/T 26743--2011《结构工程用纤维增强复合材料筋》、JG/T 351--2012《纤维增强复合材料筋》、GJJ/T 192--2012《盾构可切削混凝土配筋技术规程》、JG/T 406--2013《土木工程用玻璃纤维增强筋》等相关标准。目前在国内土木建筑方面的应用产品已达数十种，而GFRP材料应用技术和研究在我国的开发应该从20世纪90年代开始，当时数家单位对GFRP应用与材料技术进行了研究，如：冶金工业部建筑研究总院（国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心）、清华大学、东南大学、华侨大学等。

3 结语

GFRP筋材是一种高性能新型结构材料，目前，国内外对GFRP筋材的开发应用均十分重视，相应的国家和行业规范及技术标准也相应出台。虽然GFRP筋材不能大面积的将传统刚才和混凝土材料代替，但它必将以一种高性能材料对传统结构材料做必要补充，使工程中的疑难杂症得以解决，也给土木与建筑工程的发展带来了新的契机，而且对综合经济和社会效益也起到了不容忽视的作用。

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