玻璃钢

玻璃钢

一：概述

玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料，称谓为玻璃纤维增强塑料，或称谓玻璃钢。由于所使用的树脂品种不同，因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀。

二．缠绕玻璃钢管道技术特性及参数：

与其它材料的管道比较，往复交叉缠绕玻璃钢管道具有以下显著的特性：

（1）耐腐蚀性强：玻璃钢材能抵酸、碱、盐、海水、未经处理的污水，腐蚀性土壤或众多化学介质的侵蚀，有一般情况下，钢管使用年限为15年，铸铁管为5－10年，而往复交叉缠绕玻璃钢管道则可使用50年以上。

（2）耐气候性、抗老化性能好：往复交叉缠绕玻璃钢管道可有－40C―80C 的范围内长期使用，采用特殊配方的管道还在100C以温度正常工作。玻璃钢低温性能好，强度不下降，因此北方冬季虽然室外气温降到－45℃～50℃ ,可玻璃钢并不发脆。一般冷却塔、防雨棚等室外构筑物，在北方冬季里使用仍很安全。相反，玻璃钢在高温环境下要用专门的树脂和配方，例如在100℃长期使用，就要采用耐高温配方，用专门的工艺条件成型才行、否则玻璃钢在长期80摄氏度以上持续工作，就会遭到破坏

（3）工程寿命长安全可靠：往复交叉缠绕玻璃钢管道设计安全系数为6，其工程寿命可长达50－100年。

（4）重量轻、强度高、运输安装方便：往复交叉缠绕玻璃钢管道的比重为1、6－2.0，管的环向拉伸强度为340Mpa，轴向拉伸强度为180Mpa，与相同的

压力、相同管径的其他材质比较，重量约为铸铁管的1/4，约为混凝土管的1/10，因此，运输安装十分方便。

（5）摩阻小，输送能力高：往复交叉缠绕玻璃钢管道内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小，计算水力学所采用哈森.威廉系数C可长期保持在145－150的范围内，糙率数为0.0084，测试得到的水流摩阻损失F＝0.000915，与混凝土管F ＝0.00232和钢管F＝0.00179相比，能显著减少沿程的液体压力损失，提输送能力20%以上。因此在输送同等流量时，玻璃管径可比钢管、砼管缩小一个等级，若用动力输送介质，可节约能耗15%左右。

（6）设计灵活性大：纤维缠绕玻璃管制品，可以通过改变树脂系统或增强材料来调整玻璃钢管的物理和化学性能，以适应不同介质和工作条件的需要，通过结构层的设计来调整管的承载能力，制造不同压力等级和刚度等级的管道，或制造成具有某种特殊性能的产品。这是其它管材相比，自身不生锈、不结垢、不滋生微生物、藻类物质对水质不造成二次污染。

往复交叉缠绕玻璃钢管道技术参数如下：

A、管道：

环向抗拉强度：340MPA，轴向抗拉模量：12.5GPA

轴向抗拉强度：150MPA，剪切模量：7GPA

面剪切强度：50MPA，比重：1.6－2.0

垂直剪切强度：60MPA，环向拉伸最小极限应变：1.2%

环向抗拉模量：25GPA，环向弯曲最小极限应变：1.5%

B、管件：

拉伸强度：140MPA，拉伸模量：9.5GPA

弯曲强度：135MPA，弯曲模量：9.0GPA

压缩强度：130MPA

C、玻璃钢物理综合性能：

巴柯尔硬度：40 断裂延伸率：0.8%

泊松系数：0.3氧指数：30%

热膨胀系数粗糙率：0.0084

优点不足

轻质高强

相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5，可是拉伸度却接近，甚

至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比

弹性模量低

FRP的弹性模量比木材大两倍，但比钢（E=2.1E5）小10倍，因此在产品结构中常感到刚性不足，容易变形。

可以做成薄壳结构、夹层结构，也可通过高模量纤维或者做加强筋等形式来弥补。

耐腐蚀性能好

FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以

长期耐温性差

一般FRP不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50℃以上强度

及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。就明显下降，一般只在100℃以下使用；通用型环氧FRP在60℃以上，强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂，使长期工作温度在200~300℃是可能的

电性能好

是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。

老化现象

老化现象是塑料的共同缺陷，FRP也不例外，在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。

热性能良好

FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/（m·h·K），只有金属的1/100~1

/1000，是优良的绝热材料。在瞬时超高温情况下，是理想的热防护和耐烧蚀材料，能保护宇宙飞行器在2000℃以上承受高速气流的冲刷。

层间剪切强度低

层间剪切强度是靠树脂来承担的，所以很低。可以通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，最主要的是在产品设计时，尽量避免使层间受剪。