海港碼頭、嚴(yán)寒地區(qū)的路面、化工廠、水處理廠等工程中,鋼筋混凝土因腐蝕而發(fā)生明顯的早起劣化。引起構(gòu)筑物的毀壞。
玻璃纖維筋(GFRP)以玻璃纖維為增強(qiáng)材料,是目前市場上最主要的復(fù)合材料筋材,具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、易切割和無磁性等特性,廣泛應(yīng)用于路面橋面鋪裝、基坑施工、沿海工程、隧道新意法施工、TBM工法、CT室等。
一、產(chǎn)品介紹
土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋(Glass Fiber Reinforced Polymer Bars)是由含堿量小于1%的無堿玻璃纖維(E-Glass)無捻粗紗或者高強(qiáng)玻璃纖維(S)無捻粗紗和樹脂基體(環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂)、固化劑等材料,通過成型固化工藝復(fù)合而成的筋材,簡稱GFRP筋。
二、技術(shù)分析
GFRP筋拉伸性能
玻璃纖維筋是一種各向異性的材料,相對于鋼筋來說,其具有相對較高的抗拉伸強(qiáng)度。
GFEP筋剪切性能
GFRP筋于混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度
玻璃纖維筋在性能上和鋼筋基本相似,與混凝土有很好的黏結(jié)性;在一般環(huán)境下發(fā)生劈裂破壞鋼筋和GFRP筋的開裂粘接應(yīng)力和破壞粘接應(yīng)力非常接近;在配筋直徑相當(dāng)?shù)那闆r下,開裂粘接應(yīng)力和破壞粘接應(yīng)力與筋種無關(guān),而和混凝土的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。
GFRP筋的抗腐蝕性能
盡管GFRP筋不會(huì)像金屬那樣產(chǎn)生化學(xué)腐蝕,但可能會(huì)在不同的化學(xué)環(huán)境中(包括酸、堿)發(fā)生性能的劣化。將GFRP筋泡制在堿性溶液(初始PH值為12.8,以后每隔1~2周測試一次PH值,均保持在12.5左右)中,接近于混凝土與水泥砂漿的環(huán)境中3個(gè)月(溫度變化0~40攝氏度)。從試驗(yàn)結(jié)果來看,試樣表面出現(xiàn)較明顯的溶脹現(xiàn)象,并伴有發(fā)粘、發(fā)白的狀態(tài)。質(zhì)量順勢在5%以內(nèi)。而浸泡在強(qiáng)酸、氯離子溶液中表現(xiàn)出較好的抗化學(xué)腐蝕的能力。
三、應(yīng)用技術(shù)
巖土工程用GFRP錨桿支護(hù)技術(shù)
隧道、邊坡以及地鐵等工程中都會(huì)設(shè)計(jì)到巖土錨固,錨固常采用抗拉強(qiáng)度較高的鋼材作為錨桿。
自20世紀(jì)90年代以來,國外開始采用GFRP筋這種非金屬錨桿來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼錨桿。
GFRP筋在長期惡劣的地勢條件下具有良好的抗腐蝕性能,用GFRP筋制作錨桿代替鋼錨桿具有不需要防腐處理,抗拉強(qiáng)度大,重量輕而易于制造、運(yùn)輸和安裝等優(yōu)點(diǎn)。
目前,GFRP筋正被越來越多地作為錨桿用于巖土工程。
GFRP筋在巖土工程中的應(yīng)用對地下工程的開發(fā)有十分重要的意義,既可以充分發(fā)揮其抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)勢,又消除了大量鋼筋網(wǎng)埋在地下給今后城市地下工程的開發(fā)帶來隱患。
盾構(gòu)可削切混凝土配筋技術(shù)
地鐵圍護(hù)結(jié)構(gòu)中為了阻擋由于混凝土中鋼筋被人工拆除而導(dǎo)致的水或圖在水壓力的作用而滲入,在止水墻的外面,工人必須灌注一些密實(shí)的土體,甚至是素混凝土。這樣的操作無疑增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,也增加了地下隧道開挖的周期。
解決方案可用GFRP筋籠代替鋼筋籠,應(yīng)用與地鐵端頭維護(hù)的混凝土結(jié)構(gòu)中,不僅承載力可以滿足要求,同時(shí)由于GFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)具有在盾構(gòu)機(jī)器(TBMs)穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)中可以被切割優(yōu)點(diǎn),大大的免除工人頻繁的進(jìn)出工作豎井,進(jìn)而加快施工速度和安全性。
GFRP筋ETC專員公車道應(yīng)用技術(shù)
現(xiàn)有ETC車道存在通行信息丟失。甚至重復(fù)扣費(fèi)、鄰道干擾、車道重復(fù)上傳交易信息和交易失敗等情況,利用無磁性不導(dǎo)電的GFRP筋代替鋼筋在路面鋪裝中會(huì)用可減緩這種現(xiàn)象。
GFRP筋連續(xù)配筋混凝土路面
連續(xù)配筋混凝土路面(CRCP)J具有行車舒適、承載力高、經(jīng)久耐用、易于維修養(yǎng)護(hù)的等顯著優(yōu)點(diǎn),采用玻璃纖維筋(GFRP)取代鋼筋應(yīng)用于這種路面結(jié)構(gòu),既克服了鋼筋一銹蝕的弊端,又保持了連續(xù)配筋混凝土路面的優(yōu)點(diǎn),還可降低路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力。
秋冬季GFRP筋抗CI-混凝土應(yīng)用技術(shù)
對于北方道路而言,由于冬季道路結(jié)冰現(xiàn)象普遍,撒鹽除冰是較為經(jīng)濟(jì)有效的方式之一,而氯離子是鋼筋混凝土路面中鋼筋腐蝕的罪魁禍?zhǔn)?。利用耐腐蝕性能優(yōu)良的GFRP筋代替鋼筋,能增長路面的壽命。
GFRP筋海洋混凝土增強(qiáng)技術(shù)
鋼筋氯離子銹蝕是影響近海工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最根本的因素。在海港碼頭中經(jīng)常采用的大跨度梁板結(jié)構(gòu),由于其自重和承受的荷載較大,在縱梁的跨中及支座處承受巨大的彎矩和剪力,進(jìn)而引起裂縫的開展。由于海水的作用使這些局部的鋼筋能在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生銹蝕,導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的承載力降低,影響了碼頭的正常使用升值發(fā)生安全事故。
GFRP筋的應(yīng)用范圍:海提、海濱建筑結(jié)構(gòu)、水產(chǎn)養(yǎng)殖地、人工礁石、斷水結(jié)構(gòu)、浮動(dòng)碼頭等。