【建筑】高性能玻纖增強復材筋在濱海工業建筑工程中成功應用

 近日,由上海交通大學、中復碳芯電纜科技有限公司、華東理工大學華昌聚合物有限公司、泰山玻璃纖維有限公司聯合承擔的非金屬材料創新中心2023年度項目《玻纖增強復合材料筋材耐火及蠕變性能提升與應用關鍵技術》取得重大應用突破。其研究成果——高性能玻纖增強復材筋(GFRP筋),在連云港濱海工業建筑工程中成功應用,為工業建筑材料革新提供了新方向。

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此次應用GFRP筋的工程項目,涵蓋中復碳芯公司的風電葉片大梁生產廠房改造項目及消防水泵房新建項目。高性能GFRP筋材由中復碳芯生產并負責示范應用,耐高溫乙烯基酯樹脂玻璃纖維分別由華昌聚合物和泰山玻纖研發生產。該項目地處濱海地區的高濕度、高鹽霧環境,對建筑材料的耐腐蝕性提出嚴苛挑戰,而消防水泵房的特殊功能又要求筋材具備卓越的耐火性能,傳統鋼筋難以滿足這些復雜需求。項目團隊經過深入研究與反復試驗,創新性地采用耐高溫、抗蠕變性能優異的GFRP筋材來替代傳統鋼筋,解決了項目面臨的性能難題。


在連云港廠房工程項目和消防水泵房工程項目的示范應用中,累計使用耐高溫及抗蠕變的GFRP筋12000米。該GFRP筋在400°C 高溫下的強度保留率為68%,且其蠕變斷裂強度高于45%。經估算,在全生命周期內,GFRP筋的CO2排放量相較于傳統鋼筋減少30%、成本也降低了10%。這一成果不僅彰顯了GFRP 筋在可持續性與經濟效益上的雙重優勢,更充分證明了高性能GFRP 筋作為傳統鋼筋可持續替代方案的可行性與優越性,為后續同類工程建設提供了極具價值的實踐范例與技術參考。

玻璃纖維筋

玻璃纖維筋作為一種高性能新型結構材料,廣泛應用于地鐵隧道(盾構)、高速公路、橋梁、機場、碼頭、車站、水利工程、地下工程等領域,能夠適應污水處理廠、化工廠、電解槽、窨井蓋、海防工程等腐蝕環境。玻璃纖維筋能夠解決工程中存在的很多難題,彌補了傳統鋼材的缺點,給土木與建筑工程帶來了新的發展契機。


璃纖維筋的特點


1、抗拉強度高:玻璃纖維筋的抗拉強度要優于普通鋼筋,高于同規格鋼筋的20%,且抗疲勞性好。


2、質量輕:玻璃纖維筋的質量僅為同體積鋼筋的1/4,密度在1.5~1.9(g/cm3)之間。


3、耐腐蝕性強:耐酸堿等化學物的腐蝕可抵抗氯離子和低PH值溶液的侵蝕,尤其是抗碳化合物和氯化合物的腐蝕性更強。


4、材料結合力強:玻璃纖維筋的熱膨脹系數與鋼材相比更接近水泥,因為玻璃纖維筋與混凝土結合握裹力更強。


5、可設計性強:玻璃纖維筋的彈性模量穩定,熱應力下尺寸穩定,折彎等形狀可任意熱成型,安全性能好,不導熱、不導電、阻燃抗靜電,通過配方改變與金屬碰撞不會產生火花。


6、透磁波性能強:玻璃纖維筋是一種非磁性材料,在非磁性或電磁性的混凝土構件中不用做脫磁處理。


7、施工方便:玻璃纖維筋可按用戶要求生產各種不同截面和長度的標準及非標準件,現場綁扎可用非金屬拉緊帶,操作簡單。大家在進行玻纖批發時,一定要選擇正規的玻纖廠家進行購買。


玻璃纖維筋與鋼筋區別


1、在工期方面,相較于普通鋼筋,玻璃纖維筋為廠商定制的,由于現場無法進行加工,故需要精確把控尺寸,一旦下料錯誤將導致的工期延誤。其外形為直接定制,減少了普通鋼筋的加工步驟,而綁扎的搭接方式代替了焊接工序,節約了筋籠的制作時間。


2、在施工難易度方面,玻璃纖維筋的抗彎、抗剪承受能力與普通鋼筋相差很多且質量較輕,故在筋籠起吊、下籠、澆筑過程中穩定性不及普通鋼筋籠,易出現散籠、卡籠、上浮等特殊狀況,需要在筋籠制作及吊裝中特別關注。


3、在施工安全方面,相較于目前應用較為廣泛的部分或完全破除盾構端鋼筋籠連續墻的施工方法,玻璃纖維筋籠連續墻可被盾構機直接貫穿,避免了易發的涌泥、涌水、涌沙等危險狀況,節約了破除連續墻的成本,同時還減輕了粉塵與噪音等污染。


4、在經濟方面,相較于普通鋼筋,玻璃纖維筋較輕,變向降低了筋籠的制安費用,同時由于璃纖維筋籠較大,降低了連續墻的幅數,節約了連續墻接口工字鋼或鎖口管的數量,節約了成本。