1.玻璃钢的种类及原材料

玻璃钢的种类很多，工程上常用的主要是以环氧树脂为基体的玻璃钢，以不饱和聚酯树脂为基体的聚酯玻璃钢。玻璃钢的主要原料是玻璃纤维、合成树脂及其他辅助材料。

（1）玻璃纤维。

玻璃纤维是用来增强树脂的，它具有较高的拉伸强度和弹性模量。其种类很多，工程上常用的有无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维两种。无碱玻璃纤维的含碱量较低，耐水、耐老化性能较好，机械强度也较高，且易被树脂浸透。所以，桥梁补强加固中常用无碱、无蜡的玻璃丝方格布或单向布。

（2）环氧玻璃钢的树脂基体材料。

环氧玻璃钢的树脂基体由环氧树脂、固化剂、增韧剂、稀释剂及填料所组成。

由于环氧树脂具有黏结力大、机械强度高、耐腐蚀、耐水防潮、抗老化性能好、吸水率和固化收缩率都低等一系列特点，同时还可以通过采用性能良好的水下固化剂在潮湿或水下施工，所以环氧玻璃钢的性能好，适应性强，在补强加固中经常被采用，但其造价较高，且因黏度较大，野外施工不便。

（3）聚酯玻璃钢的树脂基体材料。

聚酯树脂是一种具有不饱和双键的低分子量树脂。由于市面上销售的聚酯树脂中除加入一定数量的苯乙烯作为交联剂外，还加入了一些对苯二酚等阻聚剂，因此其实际上是一种多成分的淡黄色液体状的树脂混合物。不饱和聚酯树脂的牌号很多，且各具特色，考虑到桥梁修补加固中对材料耐水性的要求，宜选用耐水性能较好的。

由于不饱和聚酯树脂固化是游离基聚合，通常需使用有机过氧化物作为催化剂才能使不饱和聚酯和苯乙烯单体交联固化成为体型网络结构。最常采用的催化剂是过氧化乙酮。

不饱和聚酯树脂常温固化时，除应采用过氧化物作为催化剂外，还要使用一定数量的环烷酸铜或二甲基胺等促进剂，以便降低过氧化物的分解温度，从而保证树脂能在常温下正常固化。常采用的促进剂是萘酸钴。

2.玻璃钢的基本性能

由于玻璃钢所使用的原材料和成型工艺不同，其力学性能有一定的差异，但采用常用配方和在常温下手糊工艺成型的玻璃钢一般具有如下特性。

（1）轻质高强、比强度高。

无论是环氧玻璃钢还是聚酯玻璃钢，其比重仅为1.7～2.1，约为普通钢材的1/4，比铝还轻。而其拉伸、弯曲极限强度可达280～400 MPa，机械强度与钢材相近；但弹性模量为10～25 MPa，较低。

（2）性能可调。

通过选用不同基体材料和配比，采用不同增强材料及铺层、铺布方式，都可改变玻璃钢的力学性能，使性能具有可设计性。

（3）耐腐蚀。

玻璃钢对酸、碱、海水、淡水等均具有良好的抗腐蚀性能，只要施工质量良好，无论是外露于大气，还是在潮湿或水下条件均能长期使用。

（4）表面光滑、抗渗性好。

质量良好的玻璃钢，其表面粗糙率系数为0.010～0.011，抗渗能力可达3.5 MPa。

（5）与混凝土黏结牢固。

在做好混凝土基层表面处理和过渡层的条件下，玻璃钢能与混凝土表面黏结得十分牢固。且由于玻璃钢的线胀系数为（7～11）×103，与混凝土接近，在温变作用下，两者的变形基本协调。(www.daowen.com)

（6）施工方便、工艺简单。

玻璃钢采用手糊成型工艺，施工简便，利于野外施工，尤其是对于异型构件及补强加固要求不同的建筑物，尤为方便。

3.玻璃钢与混凝土复合后的性能

采用玻璃钢包覆结构表面对桥梁进行补强加固时，通过区分不同情况选配适宜的玻璃钢补强层，设置相应的过渡层和采用适于野外施工的工艺，经补强加固后，承载时各种材料能够形成新的统一体而协同工作，可大幅度地提高结构的承载能力。既可充分利用表层玻璃钢的高强特性，又可充分利用原结构的刚度和现有强度，使老化工程复壮。

大量的玻璃钢与混凝土、钢筋混凝土及钢丝网水泥的梁、板、柱复合后的室内试验及工程实践表明，玻璃钢与混凝土复合后具有以下性能。

（1）玻璃钢与钢丝网水泥板复合后，其弯曲极限应力可比原结构提高2.2～10倍；玻璃钢外包钢筋混凝土梁后，极限弯矩可比原芯梁提高3倍左右；在混凝土梁上外包玻璃钢后，其极限承载能力提高的幅度就更大了。可见，在以弯曲受拉为主的梁、板结构中，表面包覆玻璃钢以后，均可形成新的统一体而协同工作，可大幅度地提高结构的承载能力，且其刚度也有所提高。

（2）在混凝土或钢筋混凝土受压构件上外包玻璃钢后，抗拉性能高的表面玻璃钢补强层对混凝土横向变位有约束，使构件的极限抗压能力明显提高。如包覆两层时，构件的极限抗压能力提高20%～50%；而包覆五层时，构件的极限抗压能力可提高72%～94%。

（3）表层包覆玻璃钢的结构，在荷载较小时，能够防止和抑制水泥砂浆或混凝土的开裂，从而扩大了原结构的弹性工作范围。且由于复合后，结构破坏前将有较大的挠度，所以破坏前将具有十分明显的先兆。这样，便于管理部门及时发现问题。

（4）补强加固后的结构承载能力，主要取决于原结构的刚度及玻璃钢层的包覆厚度。

4.玻璃钢的耐久性分析

玻璃钢在阳光暴晒、高温或游离水的湿气、河水、海水浸泡及腐蚀介质的长期作用下，性能会有所降低，通常称之为“老化”。而玻璃钢的耐老化性能和接触界面的黏结可靠性又是补强加固工程耐久的关键。

关于玻璃钢的耐老化性能，国内外有关部门已进行过长期的研究。在大气暴露条件下，10年内玻璃钢的弯曲和拉伸强度一般均保留在80%以上，最大降幅不超过30%，且环氧玻璃钢的耐候性较聚酯玻璃钢好。而在水浸泡的条件下，开始阶段力学性能变化较大，一般3年后就趋于稳定了。一直到10年以后，仍保持在湿态强度上，即一般拉伸强度保留在70%以上，弯曲强度保留在40%以上，冲击韧性没有降低。同时，水中浸泡的玻璃钢在干燥后，其性能有部分恢复的现象。同样，环氧玻璃钢比聚酯玻璃钢具有更好的耐水性。

5.玻璃钢补强层的施工

在需进行修补加固的桥梁上，玻璃钢补强层的施工一般采用手工分层糊制法成型。

糊制前，对原混凝土表面应进行彻底的清理并保持干净和干燥（采用水下固化剂者可允许保持潮湿状态）。糊制时，先涂刷树脂基液，再用树脂腻料将原混凝土基底面填平压实作为过渡层，然后再按设计要求分层铺贴玻璃丝布。每铺一层玻璃丝布，涂刷一遍树脂基液，待该层初固化后，再糊制下一层，分层糊制，彼此纵横交错。各层均应注意刮平、刮实，赶出气泡，使树脂基液浸透各层玻璃丝布，以保证糊制的质量。在两布块接头间，要有2～3 cm的搭接长度，且使各层接缝错开一定距离。

为确保补强加固的质量，施工中应注意如下几点。

（1）混凝土基底面上应凿除软弱破碎部分，裂缝处应根据实际情况做好前期处理，并对混凝土表面做适当的凿毛或吹砂处理，然后清刷干净。除采用水下固化措施之外的混凝土表面，其余结构必须保持干燥状态，以利于层间黏结。

（2）根据施工环境，选配合理的树脂基料及腻料的配比，要求称料准确，工序合理。一次配料不宜过多，应及时使用。

（3）分层糊制玻璃钢补强层时，一般应自上而下涂刷树脂基液，使其浸润均匀，对所铺贴的玻璃丝布要刮平贴实，使各层都无气泡、无分层、无褶皱。各层固化后，如发现有上述缺陷，应及时灌注树脂基液或采用割补的方法加以处理。

（4）糊制玻璃钢补强层时的气温以10～25℃为宜，应避免在温度过高、过低和有雨、有雾时施工，以确保其固化良好。

（5）在各层固化并检查合格后，应在边口处做好封口处理和涂刷表面胶液，以提高防渗性能。

（6）在施工中要采取必要的安全防护措施，注意防火、防毒和防止发生人身安全事故，以确保施工安全。