玻纤增强材料在军事工程中的应用

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1、玻纤增强水泥材料在军事工程中的应用马志明张兴庆杜晓梅（后勤工程学院400041重庆）[摘要]玻璃纤维作为新型工程增强材料，实践应用还相对较少，本文通过对玻纤材料受力特点与增强机理的分析，探讨了它在军事工程中的应用领域。[关键词]玻璃纤维GRC军事工程玻璃纤维是一种非结晶的、含硅量较高的无机增强纤维材料，根据它在构件中受力状态的不同，一般可采用短切玻纤、玻纤网、玻纤束各自或复合增强的形式，它具有其它增强材料不可比拟的优点，其显著的特征是在纤维方向的抗拉强度很高，而且不会因屈服而发生塑性变形，直至破坏前始终是弹性的。然而普通玻纤与水泥混

2、合使用，容易发生碱性反应而破坏，因此其应用推广存在明显的质量障碍。早在八十年代，我国采用抗碱玻纤与低碱水泥相匹配的双保险技术路线，成功研制出世界上耐久性最优的GRC制品，彻底解决了复合材料的耐久性问题。目前，我国已生产出含锆量达17.8%以上的玻璃纤维，可直接与普通水泥混合使用，大大降低了工程造价。耐碱玻纤，通常是以低碱水泥砂浆或混凝土为基材混合使用，称为GRC（GlassFiberReinforcedCement6）。该复合材料呈各向异性，抗压强度极高。玻纤既能代替钢筋起增强作用，又无生锈之忧，比用钢筋增强时具有更高的分散性和阻裂

3、作用，弥补了水泥或混凝土制品自重大、韧性差、抗冲击性能低等缺陷，在民用建筑领域具有广阔的应用前景，目前已广泛应用于外挂墙板、内隔墙板、保温板、屋面防水等多个方面。但作为一种新型复合增强材料，它在军事工程方面的应用还鲜为人知，本文拟就此作一些有益的探讨。1防护工事传统的军事防护工程（如二炮阵地、陆军设防工事等）通常采用钢筋混凝土结构，其中钢筋起增强作用，以抵抗兵器冲击荷载。但随着时间的延长，钢筋易受外界自然气候条件的侵蚀而逐渐锈蚀破坏，导致混凝土表层脱离、剥落，工程使用寿命相对缩短，维护费用剧增。此外，随着高强混凝土在军事工程中的音乐

4、，其高强度带来的高脆性使得防护工事在高强度冲击荷载作用下，容易发生脆裂破坏，降低了军事工程的防护效果。尤其是在现代高新技术局部战争中，各种精确制导武器应用日渐广泛，其侵彻能力大大提高，贯入深度往往达十几米，从而对防护工程建设质量和防护效果的要求也越来越高，迫切需要研制与之相适应的新型工程材料。以玻璃纤维代替钢筋增强，可以充分发挥短切玻纤与玻纤网的双重增强作用，短切玻纤的掺量一般为2.5%左右，它可以大大提高混凝土的密实性和整体受力性能，从而克服水泥基材的脆性和突然破裂，使防护工事具有较高的抗爆和抗冲击性能，大大增强了防护工事的屏蔽效

5、果，且由于玻璃纤维极好的抗蚀性，使得防护工事的抗老化性能大大提高。2机场、道路维护机场、道路修补与加固作为我军平日和战时后勤保障的重要内容，其材料的基本要求应满足：①足够的强度和刚度，以确保其在集中荷载冲击作用下不断裂、不拱起、不沉降、不破坏。②足够的稳定性和耐久性，以保证材料的物理稳定和化学稳定性能，如抗温度变形能力、耐老化性能等。③足够的摩阻系数和粗糙度，以保证飞机起飞和降落时抗滑能力的要求。6目前，工程中通常采用改性沥青或聚合物混凝土作为面层修补材料，其承受外荷载和各种自然因素的变形能力、抗拉强度、弹性、耐疲劳性能等指标较低，

6、弹性模量及膨胀系数较大，容易产生变形和裂缝，导致道面凹凸不平、破损严重、维护周期缩短。此外，在恶劣气候条件下（如严寒地区），为了减少路面温度伸缩引起的破坏，人为增大了伸缩缝的宽度，导致行走颠簸不平，与我军高技术武器装备运输的质量要求不相适用。因此，通过掺入一定比例的短切玻纤，可使得道面材料不仅抗压强度高，而且具有良好的抗拉、抗折、抗裂强度和延性，极大地改善了高强混凝土的脆性，提高了复合材料的耐磨性能及抗温度变形能力，在减少混凝土塑性收缩裂缝的同时，明显改善了混凝土的抗冲击性能，且不存在钢纤维掺入带来的低温脆性、耐久性差等缺点，性价比

7、远优于聚合物材料。3沿海军事工程设施沿海军事工程设施易受三高（高盐分、高温度、高湿度）因素的侵蚀，工程寿命相对较短，尤其是钢筋混凝土结构工程，如军港码头、海防工事，容易出现混凝土开裂和表面剥落的现象，且大部分集中在浪溅区的混凝土，其根本原因就在于海水中含有0.25%的硫酸盐，混凝土受到它的侵蚀会引起混凝土严重膨胀，一旦形成可测量的裂缝，氯离子就可以从表面侵入混凝土内部深层，并使钢筋受到侵蚀而生锈，钢筋锈蚀后的体积膨胀又加大了混凝土的开裂，最后导致了混凝土由表及里层层剥落，降低了工程的使用效果和寿命。因此，材料的坚硬度、密实度和耐蚀性

8、是影响其被氯离子侵蚀程度的关键。目前，玻璃纤维增强材料因其极好的抗腐蚀性，在海上结构和海岸设施中用作混凝土的配筋和连接材料而越来越受到人们的关注。在工程应用中，短切玻纤的致密性可将分散的骨料连接成一个整体，它与玻纤网复合使用可以大大提