第三纤维复合材料

阔。FRP可以做成加片材、强筋、FRP—混凝土 组合结构、全FRP 复合材料大型结构、FRP 桥面 板等。 1. 结构加固补强 FRP片材可以直接粘贴在钢筋混凝土结构的梁、 板、柱和墙上,利用其高强的抗拉能力直接提高这 些结构构件的抗弯和抗剪能力；另一方面, FRP也 可以以外包的方式从环向对混凝土施加约束,从而 提高混凝土构件的抗压承载力及其延性性能。将 这种材料加入混凝土内,不仅能显著地提高混凝土 构件的承载力,而且能改善混凝土结构的抗冲击和 耐疲劳性能,特别是具有很好的抗裂和控制裂缝宽 度发展的能力。
建设, 而在所有海洋基础设施的建设中, 结构防腐 问题一直是一个最突出的问题。
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பைடு நூலகம்
目前在建的海洋钢筋混凝土结构,采用最厚的 混凝土保护层(一般为150 mm 左右,相当 于陆地混凝土结构保护层的5 倍以上) 及防 腐措施,其对内部钢筋防氯盐腐蚀也仅有15 年左右,这与永久或半永久性的海洋结构耐 久要求相距甚远。
这种材料强度很高,接近高强预应力钢筋。与传统 结构材料相比, FRP具有高强、轻质、耐腐蚀和施 工方便等优点。
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一、 玻璃纤维增强塑料 玻璃纤维增强塑料（GFRP, 也称玻璃钢），
是由合成树脂和玻璃纤维或其织物经复合 工艺、制作而成的一种用途广泛的复合材 料。
它具有玻璃般的透明性或半透明性，又具 有钢铁般的高强度而得名。如用玻璃纤维 去增强热塑性塑料，可称为热塑性玻璃钢； 如用玻璃纤维增强热固性塑料，就叫做热 固性玻璃钢。目前生产的玻璃钢主要指热 固性而言。
这类碳纤维复合材料较多应用于制造航天 飞行器外壳或火箭喷管的耐烧蚀材料中。 新一代的运动器材如羽毛球拍、网球拍、 高尔夫球杆、滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓 箭等都采用碳纤维增强塑料来做。
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（二）纤维增强聚合物在土木工程中的应用 FRP使用灵活、方便，在土木工程中应用前景广
碳纤维增强的热固性树脂主要用于强度和刚性要 求较高、而密度要求较小的器械或设备中，
用酚醛树脂和碳纤维制成的复合材料可作为宇宙 飞行器外表面的防热层、火箭喷嘴等。
而碳纤维与环氧树脂制成的复合材料由于强度高， 多用于飞机和宇宙飞行器上作为结构材料。
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碳纤维增强聚合物可以根据使用温度的不 同选择不同的树脂基体。如环氧树脂使用 温度为150～200℃，聚双马来酰亚胺为 200～250℃，而聚酰亚胺在300℃以上。
采用FRP 混凝土或FRP —混凝土组合结构就 可以从根本上解决海洋工程中的钢筋腐蚀 问题.
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（2）高寒环境下 高寒环境下,基础设施建设与维护费用昂贵,建设
周期过长。因此,对于再建或拟建的各种基础设施 项目(主要是公路与铁路等交通项目) ,提高其建设 质量,减少维护费用是一个重大的技术问题。用 FRP 筋代替钢筋,做成免维护复合材料混凝土结构, 从而达到提高基础设施耐久性与延长寿命的目的。
第三章 纤维及纤维复合材料
纤维材料 纤维材料通常作为复合材料的增强材料，复合材料
是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而 成的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生 协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料 而满足各种不同的要求。
复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金 属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属 基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。
石油的腐蚀性也很强，玻璃钢可以用来代替钢管 制造输油管、输油车，大大节约了钢铁。
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二、碳纤维增强塑料 （一）碳纤维增强塑料的性能 碳纤维增强塑料(CFRP)是由合成树脂和碳纤维纤
维或其织物经复合工艺、制作而成的一种用途广 泛的复合材料。
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FRP能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、 高强和轻质发展以及承受恶劣条件的需要,符合现 代施工技术的工业化要求。因而被越来越广泛地 应用于桥梁、各类民用建筑、海洋和近海、地下 工程等结构中的维修加固。
FRP 加固现有结构, 其简便的施工工艺及优良的 加固效果得到土木工程界的普遍赞同。利用碳纤 维增强塑料加固结构主要是将其粘贴在或植入结 构或构件的受拉区表面，利用其高强性能来抵抗 结构所承受的拉应力。在加固修补混凝土结构中 可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提 高混凝土结构及构件的承载力和延性，改善受力 性能，达到高效加固修补的目的。这对于抗震加 固补强具有重要意义。
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纤维增强聚合物复合材料
纤维增强聚合物复合材料（FRP）是用玻璃纤维、 碳纤维、塑胶等纤维用环氧树脂粘剂拌和在一起 组成的复合材料。
除了玻璃纤维、碳纤维外，作为纤维增强材料的 还有硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和芳纶纤 维等。
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（一）玻璃钢的性能特点 玻璃钢有三大优点： 一是玻璃钢的密度小，强度大，比钢铁结实，比
铝轻，比重只有普通钢材的1／4～l／16，而机械 强度却为钢的3～4倍；
二是玻璃钢具有瞬间耐高温特性；
三是具有良好的耐酸碱腐蚀特性及不具有磁性。 另外，玻璃钢容易着色，能透过电磁波等特性。
另外，着色性非常好。
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由于玻璃钢的优异性能，其在建筑业的作用越来 越大。许多新建的体育馆、展览馆、商厦的巨大 屋顶都是由玻璃钢制成的。
玻璃钢还有优良的耐腐蚀性，从而成为一种重要 的耐腐蚀材料。如用作为化工厂的反应釜和管、 阀门、泵、风机，运输腐蚀性液体的汽车槽车和 火车槽车，在化工厂制作贮腐蚀性液体的贮槽、 废酸废液池村里和大面积防腐蚀的地面。
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2. 在新结构中的应用 高性能FRP 复合材料在应用于新建结构中，也是
其一个最广阔的领域。由于其材料特点, 可以为现 代土木工程建设带来革命性的变化。采用FRP 材 料代替原有混凝土结构的钢材,会使原有的设计理 论与设计方法发生较大改变。
3. 特殊条件下的应用 （1）海洋环境下 任何海洋资源的开发都离不开对海洋基础设施的