玻璃钢土木工程论文

2022-04-17

摘要：目前，我国工业建筑的工程事业得到了快速发展，工程的规模和数量也在不断扩大，但在该阶段中也逐渐出现了一些问题，如工业建筑带来的通风和除尘问题，这些问题受到了人们的高度关注。对于工业建筑通风除尘效果还存在一定的不足，该问题的影响因素较多。本文主要分析了影响工业建筑的通风除尘效果的因素主要有哪些，以及有针对性的提出了具体的解决对策。以下是小编精心整理的《玻璃钢土木工程论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

玻璃钢土木工程论文篇1：

螺旋锚和土工合成材料修复膨胀土渠坡实例

摘要：介绍了玻璃钢螺旋锚､土工格栅､土工泡沫和土工合成材料黏土垫(GCL)在修复河南邓州市膨胀土渠道滑坡中的应用。玻璃钢螺旋锚用来锚固水上坡的混凝土框架梁和水下坡的混凝土板，土工格栅提高渠坡抗整体滑动的安全系数，土工泡沫用以减小混凝土板衬砌下的膨胀力，GCL用作混凝土板下的防渗垫层。文中给出设计方法､监测方案和修复工程的竣工情况，还将玻璃钢螺旋锚方案与其他修复方法，如换填非膨胀土法､抗滑桩法以及土工格栅分层加筋法做了技术和经济比较，说明了该法的优越性。

关键词：玻璃钢；螺旋锚；土工合成材料；修复；渠道渠坡；膨胀土

A Case History of Application of FRP Screw Anchor and Geosynthetics in Repairing of Canal Slope of Expansive Soils

WANG Zhao QIU Zong-qiang2 ，CAI Song-tao3 ，HU Huai-liang4，CUI Bai-jun5 ，LU Yue6

(1.School of Civil and Architectural Eng.，Wuhan Univ.，Wuhan 43007 China； 2.Henan Nanyang Bureau of Yindan

Irrigation District，Henan Dengzhou 474100，China； 3.Henan Provincial Water Conservancy Research Institute，Zhengzhou 45000 China； 4.Henan Province Irrigation and Water Conservation of Water and Soil Technical Promotion Station Zhengzhou 45000 China； 5.Jiangsu Jiuding Group，Rugao 226500，China；6.CETCO，Beijing 10002 China)

1引言

玻璃钢螺旋锚是国家自然科学基金“非饱和土坡变形机理和FRP螺旋锚护坡技术研究”的初步成果，参见图1。该锚具有强度高､不锈蚀､可自旋入土等优点。为比较玻璃钢螺旋锚力学加固､泡沫塑料板(FPS)减载和土工合成材料黏土垫(GCL)防渗对膨胀土渠坡稳定的影响，笔者从2006年9月起，将上述材料包括部分土工格栅运用于邓州市引丹灌区北干渠一滑坡的修复，至2007年1月15日已全部竣工。特将修复工程的设计､采用的材料､现场试验和施工情况总结如下。

2 玻璃钢螺旋锚

螺旋锚作为一种锚固技术20世纪50年代就用于岩土工程施工或原位测试的临时锚固措施。70年代加拿大等国将螺旋锚用于超高压输电线路杆塔的基础和拉线地锚 ^[1]。螺旋锚像木螺丝那样，可旋转自进到较深土层，钻进过程扰动的圆柱形土体经过一段时间静置后，强度将有很大程度的恢复，故能承受较大拉拔力；因不需灌浆，施工速度快､无环境污染。螺旋锚曾在基坑支护中采用，锚片由薄钢板制成，焊接在钢管锚杆上，钢管另一端焊有锁紧护坡面板的螺钉。钢制螺旋锚的缺点是为了承担大的入土扭矩需较大截面钢管，而锚能承担的抗拔力所需截面很小，引起材料的浪费，且钢材易生锈^[2]。

FRP(Fibers Reinforced Plastic) 为纤维增强塑料，其中用玻璃纤维增强的俗称玻璃钢。玻璃钢具有质量轻､强度高､蠕变小､较好的切割性能､较强的抗腐蚀能力。

2.1 玻璃钢螺旋锚的结构

FRP螺旋锚由锚头､锚杆和锚尾组成。

图1 玻璃钢螺旋锚的锚头和锚杆截面

螺旋叶片整体成型在锚头的圆筒上，圆筒一端设两道啮合口与下锚钢管啮合，以备下锚。圆筒的内径渐变(形成3锥面)，以便与锚杆通过圆台形楔块锁紧。楔块也是由玻璃钢制成。

锚杆横截面为空心圆环，由六股等弧瓣状组成(参见图1)，锚杆截面尺寸由锚杆的设计抗拔力确定。锚杆插入内径渐变的锚头圆筒内，然后用楔块锁接。锚杆的尾部也是通过楔块，借助内径渐变的钢套管和螺母与坡面的护坡结构连接(图2)。

图2 锚尾部分结构示意图

2.2 锚的特性和设计拉力

玻璃钢的力学特性参见表1。锚的设计抗力取决于材料的允许抗拔力和现场拉拔试验的允许抗拔力。

表1 杆体材料的物理力学性能

(1) 材料的允许抗拔力

Tam=σmAKm(1)

式中：Tam—材料的允许抗拔力(MN)；

σm—材料的拉伸强度(MPa)；

A—锚杆的横截面积(m²)；

Km—材料的安全系数，取Km= 4.0。

(2) 拉拔试验的允许抗拔力

Tap=TupFs(2)

式中：Tap—拉拔试验的允许抗拔力(MN)；

Tup—拉拔试验的极限抗拔力(MN)；

FS—抗拔力安全系数，FRP螺旋锚用于边坡浅层锚固，取2.0。

取Tam 和Tap中的较小者作为锚杆的设计抗力Ta。

本工程使用的螺旋锚为SAF-16型，锚头螺旋叶片的直径为160 mm；锚杆构成空心圆的外直径为14 mm，内径为8 mm，实测抗拉强度为57.6 kN，延伸率为5.08%。在武汉大学完成了三种荷载强度的蠕变试验，历时4个月没有观测到蠕变应变。2006年12月份，在渠坡现场完成了20根试验锚的拉拔试验，参见图3。极限抗拉力在30～40 kN。综上，取锚的设计拉力Ta=14.4 kN。

图3 玻璃钢锚杆的拉拔试验

2.3 锚的安装和坡面锁固

试制的电动拧锚机和安装情况如图4所示，电动机功率为2.5 kW，实测每30 min可下锚1根。

图4 自制拧锚机

坡面锁固方法参见图其中，与水上坡框架梁节点的锁固和与水下坡混凝土板的锁固参见图5(a)和(b)。

(a)水上坡框架梁节点的锁固

(b)水下坡混凝土板的锁固

图5 钢制锥孔螺钉､销钉和螺母锁固六瓣玻璃钢锚杆

3 土工合成材料

3.1 土工泡沫

土工泡沫用以减小混凝土板衬砌下的膨胀力。它是由聚苯乙烯用模室法生产(EPS)。比较了两种EPS材料的固结特性，密度分别为7.5 kg/m³和15 kg/m³，来自洛阳塑料工业公司聚苯泡沫厂。每种密度均进行两个试样的平行试验，切削圆柱形试样的尺寸为面积50 cm²､高2 cm，在高压固结仪中进行侧限固结试验，应力应变关系见图6。

图6 EPS应力应变关系曲线

从图6可见，随压应力增加，压缩应变迅速呈直线增加，当压力增加至一定值后，压应变增加变小，该压力位于曲线的拐点，记为Pt。图6两种EPS的拐点压力分别大约为 50 kPa和100 kPa。根据EPS的应力应变关系､膨胀力和螺旋锚的拉力与拔出位移曲线，可以确定锚承受的实际拉力，参见文献[3]。工程中采用的为密度7.5 kg/m³土工泡沫，厚度为30 mm，参见图7。

图7 浇混凝土板前铺设的土工泡沫

3.2 土工合成材料黏土垫

土工合成材料黏土垫(GCL) 防渗层铺设在混凝土板下，参见图8，沿渠道布置了20 m，作为一种独立的方案比较对膨胀土渠坡稳定的影响。GCL由CETCO公司提供，其特性指标根据美国ASTM标准方法测试，参见表2。

表2 土工合成材料黏土垫(GCL)特性

图8 含GCL 防渗层的混凝土衬砌

因渠坡整体滑动的滑弧距坡面较远，螺旋锚达不到滑弧位置，故用土工格栅提高渠坡抗整体滑动的安全系数，参见图9。工程采用的单向土工格栅抗拉强度为50 kN/m。

4 滑坡修复工程概况

工程位于河南省邓州市陶营引丹灌区北干0+110处，距南水北调渠首陶岔约28 km。渠道滑坡段长约80 m，渠底宽10 m，渠坡高9.5 m，坡度1∶ 渠道水力坡降1/5 000，正常流量32 m³/s，正常水深1.85 m，流速1.3 m/s。因多次滑坡，滑坡体已深入渠底，滑坡体厚6～8m。滑坡所在渠坡土体的特性指标见表3。根据表中自由膨胀率可知，渠坡土体为弱膨胀土。

图9 渠坡修复布置图

表3 渠坡土体特性指标

4.1 修复方案

渠坡修复时设二级边坡，马道宽2 m，马道上边坡高5.5 m，下边坡高4 m，坡度均为1∶ 参见图9。沿滑弧面分层铺设土工格栅，防止可能发生的深层滑动破坏。膨胀土渠坡的破坏大多从坡脚开始，故在坡角处设齿墙防护。由于渠坡临空面大，湿度变化频繁，易产生风化和胀缩变形，强度衰减快，故滑动面常具有浅层性。为防止浅层破坏，坡面采用等间距的螺旋锚锚固，间距为2 m，共计260根，即水上坡设装配式钢筋混凝土框架梁，节点用玻璃钢螺旋锚锁固；水下坡现浇钢筋混凝土板，同样用玻璃钢螺旋锚锁固(参见图10)。在钢筋混凝土板下铺设厚度为5 cm､密度为7.5 Kg/m³的土工泡沫(EPS泡沫塑料板)以减小膨胀力。EPS板仅铺至正常水位以上约0.5 m，并且沿渠线方向只铺设1/3长度(约25 m)，以便与未铺EPS板的滑坡修复段(约25 m)比较。另外20 m长的滑坡段在混凝土板下布置土工合成材料黏土垫(GCL)防渗层。

图10 玻璃钢螺旋锚加固框架梁和板

4.2 稳定分析

运用美国邓肯(Duncan)等人编制的稳定分析程序STABR，按瑞典条分法自动搜索最危险滑弧，求得处理前后稳定安全系数列于表4中。

表4 稳定分析安全系数

在计算稳定安全系数时，对整体边坡，土工格栅的容许抗拉强度取12.5 kN/m；对水上或水下边坡，每根玻璃钢螺旋锚沿锚杆方向提供13.2 kN的拉力，指向坡内。表4中处理后安全系数满足规范^[4]Fs = 1.1～1.3的要求。

5 监测计划

为了评价螺旋锚加固治理措施的质量和效果，了解加固后坡面及内部的受力和变形，同时检验上述设计方法，特安排了试验和监测计划。主要内容是：变形监测､拉力监测､吸力监测和含水量监测。试验点分布在螺旋锚加固段的铺土工泡沫和未铺土工泡沫段的中轴线上，以及铺GCL段的中轴线上，并与滑坡外仅铺混凝土板的渠段比较。

(1)变形监测。边坡变形监测的标记布置在混凝土板和混凝土框架梁上，采用水准仪测沉降､经纬仪测水平方向的位移。在修复段附近设两个基准点；

(2)拉力监测。用测力扳手检测锚尾处锁紧螺母的扭矩，计算得运行期间的实际拉力^[3]；

(3)土压力监测。共布置了JXY-4型振弦式土压力盒9只，其中，3只一组，测水平和垂直方向的土压力(图11)，第三只铺设在混凝土板下，测膨胀压力；

图11 埋设土压力盒

(4)吸力监测。共埋设张力计6支测膨胀土的基值吸力(图12)；

图12 张力计和吸力探头

(5)含水量监测。配合观察井采用小直径的麻花钻，在各监测点取扰动土样用酒精燃烧法测含水量，比较不同衬砌措施的防渗效果，确定含水量有增加的土层厚度，并率定膨胀土含水量与基质吸力间的关系。

6 技术经济分析

6.1 技术分析

目前膨胀土渠坡可能的处理措施主要有：(1)换填非膨胀土；(2)抗滑桩；(3)土工格栅分层加筋；(4)螺旋锚加固的方法。措施(4)的优点对非填方渠坡而言，避免了(1)和(3)的挖填和碾压工序，与措施(2)相比施工较简单，且投资较省(参见经济分析)。

6.2 经济分析

以上述马道下的滑坡处理为例，对4种措施做经济比较。该渠坡马道下坡面长8.9 m，换填非膨胀土1 m厚，或在渠长方向每2 m打入1根长5 m边长30 cm的方桩(体积0.45 m³)，或用抗拉强度50 kN/m的单向土工格栅垂直间隔40 cm､深入坡内水平长度4 m布置，或沿坡长采用4根间隔2 m 布置的5 m长螺旋锚､混凝土板下铺5 cm厚质量为7.5 kg/m³的土工泡沫板。4种处理方案的稳定安全系数均能满足设计要求，它们的经济比较见表5。比较时都省略混凝土衬砌板，并换算成每延米基价。定额参考《湖北省建筑工程消耗量定额及统一基价表》，鄂建[2003]43号文颁发，湖北省建筑工程造价管理总站编印。表中没有列出具体计算分项。

表5 膨胀土渠坡4种处理措施的经济比较

从表5的比较可见，4种方案每延米基价由低到高的排列顺序为：螺旋锚和泡沫塑料，换填非膨胀土，柴油打桩机打预制方桩，土工格栅分层加筋。表5曾经过“河南省南阳引丹灌渠管理局”有关人员校正，并因技术和经济上的优越性，最终方案4被选中。

7 结语

(1) 玻璃钢螺旋锚具有防锈､施工简单和价格较低等优点，缺点是：抗拔力较低，坡面锁固困难，有待进一步改进；

(2) 土工泡沫板的压缩特性表明，在混凝土板衬砌下面铺设可减小膨胀力。

(3) GCL具有铺设简单､防渗性能好的优点。

(4) 从技术经济分析可见，与换填非膨胀土､抗滑桩､土工格栅分层加筋相比，螺旋锚方案具有优越性。特别是在附近没有合适非膨胀土的地段，并考虑到取土对环境的影响。

(5) 初步提交了螺旋锚和土工泡沫应用的设计和监测方法，监测结果将评判哪个方案最适用于稳定膨胀土渠坡。

(6) 螺旋锚和混凝土框架梁结构还可应用于基坑､公路和铁路工程土质边坡的加固。

致谢：

参加现场试验和分析的还有马彦亮､陈春红､刘素锦和代伟，在此深表感谢。

参考文献：

[1] Klym T W，Radhakrishna H S.Helical anchored plate of tower foundation [J].Soil Engineering and Foundation，199 5(2)：39-45.

[2] 王钊，刘祖德，程葆田.螺旋锚的试制和在基坑支护中的应用[J].土木工程学报，199 26(4)：47-53.

[3] 王钊，陈春红，王金忠.玻璃钢螺旋锚在修复膨胀土渠坡中的应用[J].四川大学学报，2007，39(4)：1-5.

[4]GB 50286-98，堤防工程设计规范 [S].

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

作者：王　钊　邱宗强　蔡松桃　胡怀亮　崔伯军　鲁　跃

玻璃钢土木工程论文篇2：

影响工业建筑通风除尘效果的因素与完善措施

摘要：目前，我国工业建筑的工程事业得到了快速发展，工程的规模和数量也在不断扩大，但在该阶段中也逐渐出现了一些问题，如工业建筑带来的通风和除尘问题，这些问题受到了人们的高度关注。对于工业建筑通风除尘效果还存在一定的不足，该问题的影响因素较多。本文主要分析了影响工业建筑的通风除尘效果的因素主要有哪些，以及有针对性的提出了具体的解决对策。希望能为相关建筑部门提供一定的参考意义，共同完善我国工业建筑通风除尘效果，在为人们不断提供一个舒适的生活环境的同时，还能进一步促进生产环境的稳定、可持续发展。

关鍵词：工业建筑;通风除尘;影响因素;解决措施

在工业生产过程中，通风除尘问题占据重要地位。在一定程度上好的通风和除尘效果，可以进一步保障产品质量和设备的正常运行，且能大大减少对环境造成的污染，尽可能避免粉尘爆炸等意外事故的发生。因此我们要加强对工业建筑通风和除尘问题的重视度，不断完善目前工业建筑通风除尘问题存在的主要不足，提高相关技术水平、规范设备操作、建立完善的管理制度等。结合实际生产情况，采取科学有效的解决措施，不断加强建筑通风除尘效果。

1 影响工业建筑通风除尘效果的主要因素

1.1 网路封闭问题

为了不断提高工程建筑通风除尘的效果，最为关键和首要的一步就是确保除尘管路的密闭性，尤其是管路与尘源的密闭性[1-2]。

1.1.1 尽量使尘源密闭

所谓的除尘过程主要是将灰尘处于密封状态之下，再将其吸收的过程。通常来说，除尘设备的吸口处，一般都会设置吸尘罩。对于吸尘罩的设计过程，我们必须保证该设备的设置不能影响除尘设备的进出料，同时还要尽可能的提高该设备的密闭性。

1.1.2 确保管路严密

当管路处于工作状态时，要尽可能的避免漏风现象的发生。当负压管道处于漏风状态时，在很大程度上会影响吸口处的吸风量，从而无法保证灰尘有效吸出，但是漏风问题一般都不被工作人员所重视;当正压管道处于漏风状态时，灰尘会直接从缝隙中漏出去。排气管道内部的尘粒易悬浮在空气之中，在一定程度上威胁了人们的生命健康。为此相关工作人员必须采取有效的措施，进一步加强管路的严密性。

1.2 合理使用除尘设备

1.2.1 除尘器的闭风

一般情况下，当旋风除尘器处于工作状态时，其中心区域处于负压状态，倘若没有及时有效的做好除尘口的相关密闭性工作，这时候外界空气很容易进入其中，使得灰尘难以从出口排出;同时，出口的空气会随之将灰尘带走并进入到袋式过滤器中，这不仅在一定程度上大大降低了旋风除尘器的工作效果，而且还给带式过滤器加重了工作负荷。袋式过滤器一般是处于风机的压出位置，内部气压一般情况下都大于大气压，在该设备的工作过程中，灰尘会不断积累在布袋里面，随之在进入到集灰箱里面。因此我们必须保证排灰口的闭风性，尽可能避免漏风现象的发生，以及灰尘外扬的状况。要在布袋过滤器和旋风除尘器的出口部位，采取有效的闭风方法。

1.2.2 风管的设计与安装

为了不断完善工业建筑通风除尘效果，对风管的设计和安装过程也要加强重视[3]。（1）对于风管的设计和安装，要结合多方面因素，其中主要包括管路中的风速、风管的组合、布袋过滤器的数量、旋风除尘器的参数等。（2）尽可能保证风管的安装质量。无论是对于风管的改造还是新建过程，都必须有专业的技术人员进行安装操作。在风管的安装过程中，最为主要的部分就是必须保证其风管密闭性，才能有效防止漏风现象，或是堵塞现象的发生。

2 不断加强工业建筑通风除尘效果的具体方法

2.1 选择优质材料

工业建筑的通风除尘设备一般都存在较容易腐蚀、不耐磨损等问题，同时为了不断加强环境保护，合理利用资源等，在对通风除尘设备进行设计和选取时，对于通风除尘系统的风管我们可以选择玻璃钢材质的材料。它和铁质风管相比，主要具有以下特点：一是耐腐蚀性能较好，主要体现在对酸碱具有较强的抗腐蚀性，主要承受范围为pH 4～9.5.玻璃钢材质的风管的使用寿命远远超过铁质风管的使用寿命，其玻璃钢材质风管使用寿命长达50年。二是耐磨性较好。将这两种材质的风管分别放在同等条件下的泥浆和细石里面，旋转次数为300万次之后，铁质风管的磨损量为 0.52mm，但是玻璃钢的仅为 0.21mm。三是由于玻璃钢材质风管外表比较光滑，因此摩擦阻力较小以及输送能力较高，可以有效解决管内杂质堆积等现象的发生。因此基于玻璃钢材质风管的特点，我们可以看出该材质的选取避免了防锈处理等操作，在一定程度上降低了设备维护成本。

2.2 加强设备管理

在工业建筑的生产过程中，作业机的正常运行状态受到影响，没有达到预期的工作效果，就很容易出现灰尘外扬的现象。为了尽可能避免该现象的发生，最为关键的措施就是要防止无用风进入管道，要及时彻底清除风道内的灰尘杂物。除此之外要及时检查机器的进风口，尽可能避免风口出现过小或是管道堵塞等现象，给机器设备带来不必要的影响。还要加强对风管结合处的检查，看一下是否存在漏风现象，通常情况下，如果管道处于漏风状态下，一般会出现风机的风量正常，但是吸风口风量较小的现象。最后我们还要全面检查水平管道内是否有灰尘杂物以及水汽凝结等现象，只有不断加强相关机器设备的检查工作，及时有效的发现设备存在的问题并采取有效的解决措施，才能不断的提高设备的除尘效果。

2.3 规范设备操作

为了做好工业建筑的通风除尘效果，我们还要尽可能的规范设备操作，按照相关的操作流程和规范进行设备操作。在对风机进行操作过程中，无论是它的启动还是运转等操作过程，都必须严格按照正确的操作顺序和流程来进行。特别要注意在对离心通风机进行操作之前，一定要检查风机总风门是否处于关闭状态，否则会影响该仪器的正常工作。当通风机处于运行过程时，相关操作人员也要及时的检查和监督管理，尽可能避免该设备出现故障。加强对风机叶轮的检查工作，尽可能保证叶轮安装的牢固性、合理的转速等。在除尘机的运行过程中，还要及时观察出灰口的密闭情况，同时还要加强对除尘器的维修和养护工作，保证其正常的运行状态。

3 结语

在工业生产过程中，为了尽可能完善通风除尘的效果，就要有针对性的解除影响通风除尘效果的主要因素。在工业生产过程中，通风除尘问题已受到人们的高度关注，在一定程度上，好的通风和除尘效果，可以进一步保障产品质量和设备的正常运行，且能大大减少对环境造成的污染，还能避免意外事故的发生。我们要从工业生产的实际情况出发，针对通风除尘存在的问题采取有效的措施和技术。确保相关除尘设备的正常运行，不断提高产品质量，提高除尘效果。

参考文献：

[1]杜建文.影响工业建筑通风除尘效果的因素与完善措施[J].四川水泥，2020（07）：303-304.

[2]李吉平.影响工业建筑通风除尘效果的因素与完善措施[J].甘肃冶金，2019，41（06）：102-103+106.

[3]刘文斌.试析影响工业建筑通风除尘效果的因素及其改善措施[J].智能城市，2018，4（02）：133-134.

作者简介：卢建新（1969-03-），男，汉族，湖南省株洲市，1992年毕业于湖南大学土木工程学院暖通专业，建筑环境与能源应用高级工程师，注册公用设备（暖通空调）工程师，机电工程一级注册建造师，湖南省暖通空调制冷协会会长，湖南省政府采购评审专家库专家，主要从事于建筑环境与能源应用。

作者：卢建新

玻璃钢土木工程论文篇3：

高性能纤维及其制品在路桥建设中的应用

随着经济发展，城市化进程加快，世界各国在交通等基础设施建设方面有了很大发展，尤其是在道路和桥梁建设方面，因此如何延长道路和桥梁的使用寿命、减少不必要的耐久性能严重蜕化和倒塌等毁灭性事故，成为近几年来的研究热点。高性能纤维及其制品材料因良好的耐久性和抗疲劳性等成为解决路桥建设中路基不强、桥面结构破坏、钢筋锈蚀等问题的重要选择。

1玻璃纤维

玻璃纤维是玻璃在熔融状态下以外力控制喷吹或以离心力甩成的纤维状材料，与其他材料相比，其强度高、电绝缘性能优良、化学稳定性好、耐热性和隔音性优良。近年来人们通过对玻璃纤维性能的深入研究，开发了玻璃纤维在电工绝缘、环境、生物医学和建筑材料等领域中的新用途。玻璃纤维是复合材料中使用量最大的一种增强纤维，尤其是在路桥建设中起着重要应用，其主要制品主要包括玻璃纤维增强水泥和玻璃钢。

玻璃纤维增强水泥是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体而形成的一种复合材料。该材料不仅可以提高水泥基的抗弯、抗拉强度，还可以提高其抗冲击强度。其问世克服了以水泥为基体的建筑材料抗弯、抗拉强度和抗冲击强度低的缺陷。研究发现，少量的玻璃纤维加到水泥基体中就可以取得很好的增强效果，玻璃纤维在水泥基体中能够保持较高的强度和较好的韧性，使得复合材料使用寿命长，且可靠性较高。用玻璃纤维加固钢筋混凝土梁具有重量轻、可现场剪裁、粘贴方便、材料不生锈等优点，因此在桥梁加固中得到广泛应用。

玻璃钢即玻璃纤维增强塑料，是以热固性或热塑性树脂为胶结料，以玻璃纤维或玻璃布为填充料的一种复合材料，它综合发挥了两种原材料的优点，具备轻质高强等特点。该材料耐热性、耐腐蚀性及电绝缘性均良好，但刚度不如金属，且蠕变较大。

玻璃钢可做成板，也可织成布。比如用玻璃钢制成梯形或六角形空心长筒，再把它们粘合成整体，形成“蜂窝桥面板”，然后横铺在主梁上构成行车道板，其重量仅相当于混凝土的 1/5，可大大减轻桥梁自重，相当于提高了承载能力；玻璃钢还可做成永久性桥墩模板，在腐蚀环境中更能发挥其抗腐蚀优势，大大提高桥墩耐久性；在加固桥墩立柱时，可用玻璃丝布将立柱缠绕起来，分层用环氧树脂浸透，可以为立柱砼提供侧限，同时起到保护作用；用玻璃钢制成各种土工织物即玻璃纤维土工格栅，可解决道路建设中的诸多问题。道路专用玻璃纤维土工格栅是一种增强道路路面的新型优良基材，它采用纤维长丝双面涂敷而成，具有很高的纵横向抗拉强度，延伸率低，耐高温。经表面处理之后，抗碱性较高，可应用于沥青混凝土路面和水泥混凝土路面工程，有效防止了道路反射裂缝、龟裂、网裂等质量通病。

2碳纤维

碳纤维是指含碳量在 90% 以上的高强度、高模量纤维。碳纤维比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量等特性，在国防、军工和民用方面都是重要材料。高性能碳纤维是制造先进复合材料的重要增强材料，这种复合材料由碳纤维及其聚合物基质组合而成，其中碳纤维主要增加刚度和强度，而聚合物基质增强弹性和韧性。目前该材料在土木工程领域应用广泛，尤其是在路桥建设方面，其中应用最广的是碳纤维混凝土。

碳纤维混凝土是在普通混凝土中加入片状的碳纤维，碳纤维在水泥浆的强碱性环境中稳定性好，无毒无害，无石棉纤维的致癌结构，性能优于玻璃纤维、钢纤维，并且对水的湿润性大，与混凝土粘结紧密，因而增强效果特别好。研究表明，加入碳纤维后不仅可显著提高混凝土的强度和韧性，而且其电学性能也有了明显改善，具备本征自感应、自调节功能，可以作为传感器并以电信号输出形式反映自身受力状况和内部的损伤程度，或作为驱动器调节自身温度、应力及变形，在智能材料结构系统的研究和开发中备受关注。

碳纤维复合材料中乱向分布的碳纤维主要用于阻止混凝土内部微裂缝的扩展并阻滞宏观裂缝的发生和发展，因此其抗拉强度和主要由主拉应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度等均有明显改善；同时提高了基体抗变形能力，从而改善其抗拉、抗弯和抗冲击韧性。

碳纤维混凝土高强高效、长耐久性、耐腐蚀等特点使其成为桥梁加固和建筑物抗震补强的理想材料。与传统的钢材相比，复合材料密度低、强度高、抗蚀性好、操作性能好、抗疲劳和抗蠕变性好，可以加预应力、不会生锈，而且可以保持原有的外形不变，保持了桥梁原有的设计特色。随着碳纤维成本的不断降低与复合材料制造技术的发展，土木建筑领域将成为碳纤维复合材料应用的重要市场。

3芳纶

芳纶属于芳族聚酰胺纤维，其分子结构具有很高的伸直平行度和取向度，这种分子结构决定了芳纶具有很高的强度和模量，以及良好的热稳定性。芳纶在 150 ～ 180 ℃下仍具有较高的断裂强度，在 180 ℃下放置 200 h，其强力仍可保持 90% 以上；此外，芳纶还具有较好的耐腐蚀性和防潮性。

高性能芳纶增强复合材料具有强力高、伸长小、重量轻、柔软、寿命长等特点，被广泛应用于航天、航海、防护服、缆绳、建筑等领域，代表性产品主要包括用于路桥建设的芳纶布、筋棒和芳纶混凝土等。芳纶布是一种用于土木结构工程的新材料，主要成分是对苯二胺聚合物，其中既含脂肪族主链又含芳香族主链，所以分子结构牢固，它除了具有一般复合材料所共有的轻质高强、高弹性模量、耐腐蚀等特点外，还具有非常好的抗冲击、抗剪切、抗疲劳、延展性、电绝缘性特点，是一种理想的加固修补材料。在加固桥梁时，加固方式包括抗弯和抗剪，其中在进行抗弯加固时，芳纶的纤维方向与梁轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，以提高梁的承载能力。据有关试验表明：贴一层AK – 40芳纶布可提高承载 30%，贴两层可提高 40%。在进行抗剪加固时，芳纶布的纤维方向与梁轴向垂直。使用该种材料进行加固修补后，可节省大笔维修费用，且其本身可以起到对内部混凝土结构的保护作用，达到双重加固修补的目的。

作为具有优良性能的芳纶，可以将它编成束，经过树脂浸渍和热处理制成 3 ～ 16 mm粗的筋棒。这种筋棒能够承受 8 ～ 250 kN的拉力，极限拉伸率为 2.0%，同时具有极高的抗酸碱腐蚀性能，可以弯曲成很小的半径，作为螺旋筋使用。该复合材料可被制成桥墩构建，并起到加固桥梁的作用。在混凝土中加入一定量的芳纶短纤，可制成增强混凝土，该材料除了强度高、重量轻以外，还能耐盐类腐蚀，可延长建筑物寿命，用于路桥建设中可实现普通混凝土达不到的效果。芳纶复合材料优势明显，性价比高，相信将在路桥建设中得到广泛应用。

4结语

高性能纤维及制品由于具有高强、阻裂、抗渗、抗冻、抗冲击、耐磨和抗腐蚀等特点，在路桥建设方面发挥了很大的作用，尤其是随着工程建设的需要和科学技术的发展而出现的纤维混凝土，它们除了达到高抗压、高抗拉等要求外，而且容易施工，同时能长期保持高强、高韧性、高抗渗等性能，即改善了传统混凝土抗拉性能和延展性差等缺点，因而在路桥行业得到了广泛应用。随着世界高新纤维合成与纺丝工艺的发展，高性能纤维及制品在路桥建设方面的应用前景将更为广阔。

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