复合筋产品在建筑行业中的应用

陈静波，徐智浩，陈沈辉，许黄芳

(1.海宁安捷复合材料有限责任公司，浙江 海宁 314400；2.嘉兴安立得建设工程有限公司，浙江 海宁 314400)



复合筋产品在建筑行业中的应用

陈静波1，徐智浩1，陈沈辉2，许黄芳2

(1.海宁安捷复合材料有限责任公司，浙江 海宁 314400；2.嘉兴安立得建设工程有限公司，浙江 海宁 314400)

摘要：钢筋在土木工程应用过程中，由于环境的影响，容易生锈被腐蚀，影响了工程的质量。为了解决这一难题，须找到能替代钢筋的材料。经对复合筋的生产与应用进行相关的研究，发现在混凝土结构中用复合筋产品代替钢筋，可以有效克服钢筋的腐蚀问题，提高结构的耐久性。

关键词：建筑行业；复合筋产品；替代钢筋

由于混凝土价格低廉、抗压能力强和具有良好的耐久性能，使得近一百年来混凝土结构得到了广泛的应用。钢筋混凝土结构如果结构设计得当、构造合理、施工质量可靠，在正常环境条件下具有良好的耐久性。但是当上述条件不满足时，常常会因为钢筋的锈蚀而影响结构的使用性能和耐久性，特别在恶劣的环境中，结构处于高应力状态时尤为严重。强腐蚀介质和高应力的共同作用，使钢筋生锈，保护层剥离，导致钢筋混凝土结构提前破坏，若发现处理不及时将导致灾难的发生。

为了解决钢筋锈蚀问题，国内外学者经过多年的分析、研究后认为，运用复合筋产品是比较行之有效的。

1生产工艺

复合筋产品当中最为常用的有碳纤维复合筋、玻璃纤维复合筋和玄武岩复合筋三种。为了确保复合筋产品的品质，原材料的选择以及生产工艺是至关重要的。

主要的三种复合筋产品是以碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，辅以适量交联单体、引发剂、促进剂、蚀变剂、阻燃剂、填料等，经引纱、浸润树脂、环向纤维缠绕、预成型、固化、喷砂、裁切等处理制造而成。以缠绕牵引预成型和红外固化方式取代了传统的固化模具，使复合材料受热固化更均匀，更彻底，同时提高了生产效率。通过独特的喷砂工艺，极大改善了原有材料抗磨性能，提高与混凝土的结合牢度低的问题。此外，通过添加不同的功能性填料，可提高复合筋的粘结力、机械强度、抗磨强度、润滑性、导电导热性等。

复合筋产品生产流程：纱架、排纱器引纱→浸润树脂→环向纤维缠绕预成型→红外固化→喷砂、裁切处理→复合筋产品成品[1]。产品外观见图1。

图1　碳纤维复合筋(上)、玻璃纤维复合筋(中)、玄武岩纤维复合筋(下)

2复合筋产品性能特点

2.1材料特性

1)质量小：仅为同体积钢筋的1/4；密度在1.5～1.9 g/cm3之间。

2)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。

3)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，操作简单。

4)与混凝土结合力强：热膨胀系数与钢材相比更接近水泥，因此与混凝土结合握裹力更强。

5)可设计性强：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。

6)透磁波性能强：该材料是一种非磁性材料，在非磁性或电磁性的混凝土构件中不用作脱磁处理。

2.2性能指标

复合筋产品性能指标见表1。

表1　复合筋产品性能指标

3复合筋产品使用方法

复合筋产品在现场施工时，使用的方法就是传统的钢筋绑扎手法，也可使用非金属拉紧条绑扎，操作方便。由于复合筋产品的可塑性极强，可以按照设计的要求直接生产出多种形状的复合筋，如直筋、弯筋、箍筋等复合筋都可生产，现场直接绑扎成型。免去了钢筋要在施工现场加工的环节，大大地提高了工作效率。

4复合筋产品的应用

4.1混凝土桥梁结构上的应用

在寒冷的冬天，每年要在桥梁、路面上撒布大量的岩盐，以防冰冻。但盐水对传统钢筋混凝土桥梁的腐蚀十分严重。若使用复合筋产品可大大减少桥梁腐蚀问题，降低维修成本，增加桥梁使用寿命。

4.2道路建设中的应用

在道路建设中，主要采用连续配筋的混凝土路面及预应力混凝土公路都需要提高耐久性。因为道路防冻盐的使用，会加剧钢筋的腐蚀。为了解决防腐蚀问题，道路采用复合筋产品显示出了很大的优势。

4.3在海港、码头、沿海、停车场等结构混凝土领域中的应用

无论是高层建筑的停车场，地面停车场还是地下停车场都有冬季防冻问题，因而该类建筑物也需要提高其耐盐性、耐久性。沿海地区很多建筑物阳台的钢筋，由于海风中海盐粒子所含氯化物粒子的腐蚀而发生明显的早期劣化。其他如码头、桥墩、挡土墙、围堰、泊船设施、沉箱、桩柱、漂浮结构、采用平台、人工岛、灯塔、水渠、游泳池等临海或涉水的海上构筑物都有应用。

4.4在防腐建筑上的应用

生活废水和工业废水是钢筋的重大腐蚀根源，其他气态、固态和液态的化学品也可以造成钢筋的腐蚀。而复合筋产品耐腐蚀性胜过钢筋，因而它在污水处理厂、废水处理设备、石油化工设备、纸浆和造纸设备、液化气体设备、氮气罐、空气罐、矿物燃料管道、冷却塔、烟囱、核电设备上都可以广泛应用。

4.5在低导电和非磁性领域的构件中应用

由于复合筋产品的电绝缘和易透电磁波特点，可防止因电流感应或短路造成人身危害，保护敏感电子通讯设备领域的建筑物，充分利用了建筑用玻璃纤维增强树脂复合筋非磁性和非导电性特有性能，广泛应用医疗保健部门的磁共振成像设施基础、机场、军用设备、通讯大楼、防雷达干扰建筑物、高级办公大楼、地震预测观察站、电子设备厂房、核聚变建筑物。其他还可用于磁浮式超速列车的导轨和超导性机动车辆的桁架、办公自动化设备地板、电信传输塔、铝和铜的冶炼设备、电子和电信设备的检查孔、电视台、电台支架等领域[2]。

4.6其他领域的应用

随着复合筋产品生产技术的进一步扩展，可生产带螺纹复合筋锚杆用于土壤锚筋、隧道混凝土补强、扩批工程、码头防撞板、火力发电站、道路防壁等建筑构管的补强。

5国内外应用实例

复合筋产品工程应用实例见表2。

表2　复合筋产品工程应用实例

6结语

从国内外大量的应用实例中，进一步地证明了复合筋产品用来替代钢筋的可行性。该产品的成功应用，很好地解决了在特殊环境条件下钢筋所遇到的难题。它可以应用于诸如管线、桥梁、桩、近海结构等土木工程，这一发展趋势已为土木工程界和复合材料界所接受，并成为21世纪研究的热点。

参 考 文 献

[1]王川，欧进萍.FRTP筋制备与基本物理力学性能试验[J].玻璃钢/复合材料，2007(5)：20-23.

[2]李义，费传军.纤维增强复合材料(FRP)筋在土木工程中的应用[J].玻璃纤维，2005(3)：14-16.

收稿日期：2016-01-19

作者简介：陈静波(1981—)，男，浙江海宁人，助理工程师，从事复合材料生产与研究工作。

中图分类号：TU599

文献标志码：B

文章编号：1008-3707(2016)04-0062-03

Application of the Composite ReinforcedProducts in the Construction Industry

CHEN Jingbo1, XU Zhihao1, CHEN Shenhui2, XU Huangfang2