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 己生产出含错量达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 (Glass Fiber Reinforced Cement) o 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， 乂无生锈Z忧，比用钢筋增强时具有更高的分散性和阻裂作用， 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 常釆用钢筋混凝土结构，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，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 设质量和防护效杲的要求也越来越高，迫切需要研制与Z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H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吋抗滑能力的要求口前，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，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），为了减少路而温度仲 缩引起的彼坏，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，而口具有良好的抗拉、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吋，明显改善 了混凝土的抗冲击性能，且不存在钢纤维掺入带來的低温脆性、 耐久性差等缺点，性价比远优于聚合物材料。
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， 口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 程的使用效杲和寿命因此，材料的坚硬度、密实度和耐蚀性是 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英极好的抗腐蚀性，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高了混凝土的强 度和密实性，从而有效地遏制了盐离子的侵蚀，防止了因钢筋锈 蚀而导致的混凝土开裂、剥落等缺陷，延长了工程使用寿命4 军用洞库支护目前，我军大量物资装备储藏于洞库中，许多洞库由于年 久失修，岌岌可危，又加上缺乏高效可靠的工程材料，维护加固 技术相对落后，与现代高技术局部战争后勤保障的要求不相适 应，迫切需要进行深入细致的高水平研究。
玻璃纤维因其与混凝土极好的复合增强作用，在洞库混凝 土内衬支护及修补小，用外部粘结玻璃纤维增强网片进行加固， 并附以短切玻纤锚喷支护，可以极大地提高洞库内衬的刚度和抵 抗侧压力的能力，约束混凝土的侧向膨胀如在地下水的压力下 突然发生的变形，容易引起混凝土内衬的裂缝，可沿平行和垂直 洞库的方向各铺设1 — 2层玻纤网片，然后喷入短切玻纤和砂浆, 从而达到极好的增强效果，尤其是在侵蚀性地下水地区，通过适 当调整配比，述可以大大提高工程的耐久性能5 轻质GRC拱型弦波屋面库房随着我军正规化、现代化的迅速发展，现代高新技术在军 事领域的应用H渐广泛，各种大型武器装备的更新换代大大提高 了我军在现代高新技术条件下的机动作战能力然而，由于经济 条件的制约，齐种武器装备库房及辅助用房相对短缺轻质GRC拱型弦波屋面库房是通过系统地优选和研制结构 形式、建筑材料、施工工艺、施工组织、设计方法和构配件等因 素而形成的建筑结构体系其屋而采用玻璃纤维水泥砂浆拱形弦 波屋盖，利用短切玻纤与网格布的双重增强作用，充分发挥材料 的力学潜能，使得很薄的材料可独立承载，且跨越较大的距离 从而达到降低屋而自重、减小承重结构造价的口的，实现了传统 建筑结构体系、现代空间技术与新型建筑材料的完美结合。
目前, 该结构体系已在部队库房建设中推广应用达40万平方米，节省 工程建设资金4000千万元，实践证明，它具有以下特点：5. 1 屋面建筑功能与结构承重融为一体该屋面结构体系采用GRC柱面拱形弦波壳体，具有自承重、 口防水的双重功能若采用喷涂保温，便不再需要辅助构造，困 此可称为“二合一”或“三合一”的屋而结构5.2 强度高，韧性好，寿命长GRC拱形弦波屋面具有较好的抗冲击韧性与承载力，板厚仅 为8imn的屋面，其极限跨度可达到12叽 同时，该屋面还具有抗 冻性好、耐干湿交替变化性能强、不受盐雾侵蚀等优点，且具有 一定的泄爆作用，使用寿命长达50年5. 3 重量轻，造价低，施工简便GRC屋面板每平方米仅重250N左右，其下部承重结构费用 低，按山东省五类工程丙级企业标准计算，预制空心板砖混结构 每平米造价为350. 67元，而采用GRC拱形弦波屋血仅为210. 19 元，节省达40.%此外，工程施工时不需大型吊装设备，施工简便，施工进度大大提高参考书目1、《薄壳分析》［英］J・E . Gibson著，中国建工出版社，1975年；2、《2nd International GRC Spei al i ty Conference》，新加坡，1998.073、 GRC技术通讯，中国GRC协会，1998年第3期；4、 第六届空间结构学术会议论文集，地震出版社，1992年。
5、 国际GRC学会学术论文译文集（4, 5, 8期），中国GRC协会,［作者简介］马志明 山东省安丘市人，1 96 5年5月出生，工学硕士，后勤工程 学院讲师；通讯地址：重庆市渝州路79号施工教研室（ 400041 ）联系：（ 02 3 ） 68756 36 3 1 3808 308908牡通将后勤工程学院营房管理工程系施工测量教研室主任、副教 授The AppI i cations of GI ass Fiber Re i nforcementMater i a I i n the Mi I i tary Eng ineer i ngMa Zhiming Du Xiaomei(The Logistical Engineering University)ABSTRACTGlass fibcr is a new type of engineering Rcinforcement material, But i t is less appl ized in the practicc rclativcly. This paper discussed its applicatione fields in the military enginccring through the analysis of its strength charactcristics and Rcinforcemcnt mechanism<。