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玻璃纤维筋材料的基本力学性能

日期：2015-2-28 9:46:48　来源：互联网　浏览数：
　

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玻璃纤维( GFＲP) 筋产品是以纤维为主体材料，以合成树脂( 如聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂等) 为辅助材料，采用拉挤工艺、在线缠绕以及在线涂层等工艺生产出来的一种新型复合材料( 见图1) 。玻璃纤维提供了钢筋所需要的高强度，树脂提供了较好的耐腐蚀性能。与传统钢材相比，玻璃纤维筋是水泥结构中钢材的理想替代材料。国内生产的GFＲP 筋厂家较多，正规的生产厂家产品质量稳定可靠，广东出台的地方标准DB44 /T 497—2008《土木工程用玻璃纤维筋增强复合材料( GFＲP) 筋》，对GFＲP 筋的基本性质做了明确规定。

GFＲP 筋一般具有如下特性:
1) 抗拉强度高。抗拉强度优于普通钢材，高于同规格钢筋的20%，而且抗疲劳性好。
2) 质量轻。仅为同体积钢筋的1 /4，密度在1． 5 ～1． 9 g /cm3 之间。
3) 耐腐蚀性强。耐酸碱等化学物的腐蚀，可抵抗氯离子和低pH 值溶液的侵蚀，尤其是抗碳化合物和氯化合物的腐蚀性更强。
4) 易切割、施工方便。刀盘可直接切割，可按用户要求生产各种不同截面和长度的标准及非标准件，现场绑扎可用非金属拉紧带，且操作简单。
5) 可设计性强。因弹性模量稳定，热应力下尺寸稳定，折弯等形状可任意热成形; 安全性能好，不导热、不导电、阻燃抗静电，通过配方改变与金属碰撞不会产生火花。
近年来，国外学者对GFＲP 筋以及在混凝土结构中用GFＲP 筋代替钢筋进行了广泛研究，并取得了一定成果。但是，国内在该领域的研究和应用尚处于起步阶段，国内设计主要参照美国混凝土委员会( ACI-440) 规范［3］( 2006) 中有关材料与混凝土的规定，玻璃纤维筋抗拉强度为480 ～ 1 600 MPa，弹性模量为35 ～ 50 GPa。Weber［4］ ( 2006) 认为研究玻璃纤维筋混凝土应先研究其基本性质，在对玻璃纤维筋应力-应变的研究中没有发现明显的屈服阶段，得出其抗拉强度为1 100 MPa，弹性模量为60 GPa，延伸率为1． 9%。笔者为了探讨玻璃纤维筋的基本力学特性，取6 个样品对其进行了试验，并与同直径的钢筋进行了对比分析( 见表1) ，其应力-位移曲线参见图2。

通过表1 可以看出: 实验结果与其他学者的类似，钢筋的弹性模量为GFＲP 筋的4 倍，抗拉强度比较接近，极限应变为1． 66%，钢筋在拉力达到487 MPa 时开始屈服。通过对图2 分析可知，对于相同直径的GFＲP筋和钢筋: 钢筋应力-位移曲线在屈服之前为直线，在屈服之后进入塑性阶段; GFＲP 筋的应力-位移曲线为直线，在破坏之前无明显的屈服点，为脆性破坏。国内其他学者都获得了类似结论。
从以上材料的力学基本性能研究可以获得如下结论: 在保证生产质量的前提下，玻璃纤维筋的基本力学性质是稳定的，如对于20 的GFＲP 筋要求抗拉强度≥600 MPa，弹性模量≥40 GPa，这也是推广应用的前提条件。