国内外FRP材料研究综述

在过去的半个多世纪里, 在役结构的耐久性问题受到工程界的高度关注, 以下两个方面尤为突出.
a. 由于材料老化、环境腐蚀、工作荷载改变、自然灾害( 地震、风等) 以及施工质量等问题而导致大批的结构设施需要修复和加固, 传统的加固补强方法( 如粘贴钢板等) 均有工期长、附加体积和重量增大、长期性能差、施工不方便以及建筑效果难以保证等缺点. 因此, 需要新的加固、补强材料及工艺的出现.
b. 混凝土中的钢筋易锈蚀, 特别是预应力钢筋锈蚀以后, 构件的工作性能将大大降低. 传统的解决方案是电镀或在钢筋上涂环氧层. Keeslar 和Powers 以及Rasheeduzzafar[ 1] 等人研究指出: 涂环氧的钢筋在氯化物含量高的地区腐蚀仍然严
重. 因此, 新的能替代钢筋与混凝土协调工作的材料有待研究.

近十年来, 国内外的研究和工程应用表明: 纤维增强复合材料( Fiber Reinforced Polymer, 简称FRP) 能更好地解决以上问题. 因此, FRP 的研究与相关产品的开发在国际上已成为热点. 美国混凝土协会ACI( ACI 440) 、日本建筑学会与混凝土协会( JCI) , 还有加拿大的ISIS 以及北美的一些学术组织都成立了专门研究FRP 复合材料的专业委员会. 截至今年, 已召开有四届关于FRP的国际学术会议. 在美、日等发达国家, 以CFRP( Car bon FRP) 为主的技术规程与施工手册都已颁布, 与FRP 相关的产品已经定型并形成了规模化生产, 工程上已有大量成功应用的实例. 国内真正对FRP 的研究始于1996～1997 年[ 2] , 1998 年才开始有少量的工程应用. 由于参与研究的科研院所和高等院校较多( 近20 个) , 因此短期内便取得了较大进展, 由国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心主持编写的《碳纤维布加固修复混凝土结构技术规程》( 送审稿) 已经完成. 由笔者所在单位( 武汉理工大学) 参与编写与修订的《纤维混凝土结构技术规程》FRP 组的国家规程也即将交稿, 这些工作的完成将会有力地推动FRP 技术在国内的发展.国内目前的研究主要集中在应用CFRP 片材加固和修复钢筋混凝土结构, 并且在理论上已有相当的深度, 应用上也已比较成熟. 因此, 作者的重点讨论以下两点: FRP 材料的物理力学性能; FRP 筋与预应力FRP 筋作为结构受力配筋的研究.