玻纖增強(qiáng)材料在軍事工程中的應(yīng)用

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1、玻纖增強(qiáng)水泥材料在軍事工程中的應(yīng)用馬志明張興慶杜曉梅（后勤工程學(xué)院400041重慶）[摘要]玻璃纖維作為新型工程增強(qiáng)材料，實(shí)踐應(yīng)用還相對(duì)較少，本文通過(guò)對(duì)玻纖材料受力特點(diǎn)與增強(qiáng)機(jī)理的分析，探討了它在軍事工程中的應(yīng)用領(lǐng)域。[關(guān)鍵詞]玻璃纖維GRC軍事工程玻璃纖維是一種非結(jié)晶的、含硅量較高的無(wú)機(jī)增強(qiáng)纖維材料，根據(jù)它在構(gòu)件中受力狀態(tài)的不同，一般可采用短切玻纖、玻纖網(wǎng)、玻纖束各自或復(fù)合增強(qiáng)的形式，它具有其它增強(qiáng)材料不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，其顯著的特征是在纖維方向的抗拉強(qiáng)度很高，而且不會(huì)因屈服而發(fā)生塑性變形，直至破壞前始終是彈性的。然而普通玻纖與水泥混

2、合使用，容易發(fā)生堿性反應(yīng)而破壞，因此其應(yīng)用推廣存在明顯的質(zhì)量障礙。早在八十年代，我國(guó)采用抗堿玻纖與低堿水泥相匹配的雙保險(xiǎn)技術(shù)路線，成功研制出世界上耐久性最優(yōu)的GRC制品，徹底解決了復(fù)合材料的耐久性問(wèn)題。目前，我國(guó)已生產(chǎn)出含鋯量達(dá)17.8%以上的玻璃纖維，可直接與普通水泥混合使用，大大降低了工程造價(jià)。耐堿玻纖，通常是以低堿水泥砂漿或混凝土為基材混合使用，稱(chēng)為GRC（GlassFiberReinforcedCement6）。該復(fù)合材料呈各向異性，抗壓強(qiáng)度極高。玻纖既能代替鋼筋起增強(qiáng)作用，又無(wú)生銹之憂，比用鋼筋增強(qiáng)時(shí)具有更高的分散性和阻裂

3、作用，彌補(bǔ)了水泥或混凝土制品自重大、韌性差、抗沖擊性能低等缺陷，在民用建筑領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，目前已廣泛應(yīng)用于外掛墻板、內(nèi)隔墻板、保溫板、屋面防水等多個(gè)方面。但作為一種新型復(fù)合增強(qiáng)材料，它在軍事工程方面的應(yīng)用還鮮為人知，本文擬就此作一些有益的探討。1防護(hù)工事傳統(tǒng)的軍事防護(hù)工程（如二炮陣地、陸軍設(shè)防工事等）通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其中鋼筋起增強(qiáng)作用，以抵抗兵器沖擊荷載。但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼筋易受外界自然氣候條件的侵蝕而逐漸銹蝕破壞，導(dǎo)致混凝土表層脫離、剝落，工程使用壽命相對(duì)縮短，維護(hù)費(fèi)用劇增。此外，隨著高強(qiáng)混凝土在軍事工程中的音樂(lè)

4、，其高強(qiáng)度帶來(lái)的高脆性使得防護(hù)工事在高強(qiáng)度沖擊荷載作用下，容易發(fā)生脆裂破壞，降低了軍事工程的防護(hù)效果。尤其是在現(xiàn)代高新技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，各種精確制導(dǎo)武器應(yīng)用日漸廣泛，其侵徹能力大大提高，貫入深度往往達(dá)十幾米，從而對(duì)防護(hù)工程建設(shè)質(zhì)量和防護(hù)效果的要求也越來(lái)越高，迫切需要研制與之相適應(yīng)的新型工程材料。以玻璃纖維代替鋼筋增強(qiáng)，可以充分發(fā)揮短切玻纖與玻纖網(wǎng)的雙重增強(qiáng)作用，短切玻纖的摻量一般為2.5%左右，它可以大大提高混凝土的密實(shí)性和整體受力性能，從而克服水泥基材的脆性和突然破裂，使防護(hù)工事具有較高的抗爆和抗沖擊性能，大大增強(qiáng)了防護(hù)工事的屏蔽效

5、果，且由于玻璃纖維極好的抗蝕性，使得防護(hù)工事的抗老化性能大大提高。2機(jī)場(chǎng)、道路維護(hù)機(jī)場(chǎng)、道路修補(bǔ)與加固作為我軍平日和戰(zhàn)時(shí)后勤保障的重要內(nèi)容，其材料的基本要求應(yīng)滿足：①足夠的強(qiáng)度和剛度，以確保其在集中荷載沖擊作用下不斷裂、不拱起、不沉降、不破壞。②足夠的穩(wěn)定性和耐久性，以保證材料的物理穩(wěn)定和化學(xué)穩(wěn)定性能，如抗溫度變形能力、耐老化性能等。③足夠的摩阻系數(shù)和粗糙度，以保證飛機(jī)起飛和降落時(shí)抗滑能力的要求。6目前，工程中通常采用改性瀝青或聚合物混凝土作為面層修補(bǔ)材料，其承受外荷載和各種自然因素的變形能力、抗拉強(qiáng)度、彈性、耐疲勞性能等指標(biāo)較低，

6、彈性模量及膨脹系數(shù)較大，容易產(chǎn)生變形和裂縫，導(dǎo)致道面凹凸不平、破損嚴(yán)重、維護(hù)周期縮短。此外，在惡劣氣候條件下（如嚴(yán)寒地區(qū)），為了減少路面溫度伸縮引起的破壞，人為增大了伸縮縫的寬度，導(dǎo)致行走顛簸不平，與我軍高技術(shù)武器裝備運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量要求不相適用。因此，通過(guò)摻入一定比例的短切玻纖，可使得道面材料不僅抗壓強(qiáng)度高，而且具有良好的抗拉、抗折、抗裂強(qiáng)度和延性，極大地改善了高強(qiáng)混凝土的脆性，提高了復(fù)合材料的耐磨性能及抗溫度變形能力，在減少混凝土塑性收縮裂縫的同時(shí)，明顯改善了混凝土的抗沖擊性能，且不存在鋼纖維摻入帶來(lái)的低溫脆性、耐久性差等缺點(diǎn)，性價(jià)比

7、遠(yuǎn)優(yōu)于聚合物材料。3沿海軍事工程設(shè)施沿海軍事工程設(shè)施易受三高（高鹽分、高溫度、高濕度）因素的侵蝕，工程壽命相對(duì)較短，尤其是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程，如軍港碼頭、海防工事，容易出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂和表面剝落的現(xiàn)象，且大部分集中在浪濺區(qū)的混凝土，其根本原因就在于海水中含有0.25%的硫酸鹽，混凝土受到它的侵蝕會(huì)引起混凝土嚴(yán)重膨脹，一旦形成可測(cè)量的裂縫，氯離子就可以從表面侵入混凝土內(nèi)部深層，并使鋼筋受到侵蝕而生銹，鋼筋銹蝕后的體積膨脹又加大了混凝土的開(kāi)裂，最后導(dǎo)致了混凝土由表及里層層剝落，降低了工程的使用效果和壽命。因此，材料的堅(jiān)硬度、密實(shí)度和耐蝕性

8、是影響其被氯離子侵蝕程度的關(guān)鍵。目前，玻璃纖維增強(qiáng)材料因其極好的抗腐蝕性，在海上結(jié)構(gòu)和海岸設(shè)施中用作混凝土的配筋和連接材料而越來(lái)越受到人們的關(guān)注。在工程應(yīng)用中，短切玻纖的致密性可將分散的骨料連接成一個(gè)整體，它與玻纖網(wǎng)復(fù)合使用可以大大提