建材世界 ２０１４年第３５卷第３期 ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—６０６６．２０１４．０３．０１７ ＧＦＲＰ筋密度以及各组分体积分数的测定 彭’义，姜天华，金清平 （武汉科技大学城市建设学院，武汉４３００７０） 摘 要： 首先对ＧＦＲＰ筋的密度以及玻璃纤维的密度进行了测定，然后计算了玻璃纤维和树脂体积分数，最后将 得到的试验值与实际值的范围进行比较。得到的结果均在实际值范围内，表明该次试验所选取的试验方法以及操作 规范是合理的。 关键词： ＧＦＲＰ筋；玻璃纤维；树脂；密度；体积分数 Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ Ｖｏｌｕｍｅ Ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅａｃｈ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＧＦＲＰ Ｂａｒ ． ＰＥＮＧ Ｙｉ，ＪＩＡＮＧ Ｔｉａｎ－ｈｕａ，ＪＩＮ Ｑｉｎｇ—ｐｉｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ＧＦＲＰ ｂａｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈｅｎ ｗｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｒｅｓｉｒＬ Ｆｉａｎｌｌｙ。ｗｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｖａｌｕｅ、Ⅳｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｖａｌｕｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｂ— ｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｖａｌｕｅ，ａｎｄ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｒｅ ｒｅａ ０ｎａｂｌ己 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＦＲＰ ｂａｒ；ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ；ｒｅｓｉｎ；ｄｅｎｓｉｔｙ；ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ 玻璃纤维增强塑料筋的性能和质量在很大程度上是取决于玻璃纤维以及树脂的含量。只有当玻璃纤维 和树脂的配合比合适时，由它们组成的玻璃纤维塑料筋才能发挥出良好的性能，才能更好的应用到工程实践 中去。玻璃纤维的密度是表征其物理力学性能的一个重要的参数，其大小主要取决于玻璃成分，测定玻璃纤 维的密度，对研究其物理力学性能有重要的意义。 １ ＧＦＲＰ筋密度的测定 该次试验所用的材料为深圳海川新材料科技有限公司所生产的ＧＦＲＰ筋。该ＧＦＲＰ筋由含碱量小于 ０．８ 的无碱玻璃纤维（Ｅ－Ｇｌａｓｓ）无捻粗纱或者高强玻璃纤维（Ｓ）无捻粗纱和树脂基体（环氧树脂、乙烯基树 脂）、固化剂等材料，通过拉挤成型固化工艺复合而成的筋材。采用杆件的材料类型为乙烯基玻璃纤维筋，直 径有１２、１６、２０、２２、２５、２８六种。首先测出ＧＦＲＰ筋的密度，根据《纤维增强塑料密度和相对密度试验方法》 （ＧＢ／Ｔ １４６３－－２００５）。 该次试验将ＧＦＲＰ筋切割成５ ＣｌＴＩ左右的小段，采用液体置换法，测得密度值如表１所示。 根据表１中的计算结果，得到ＧＦＲＰ筋的平均密度为２．０５ ｇ／ｃｍ。。 收稿日期：２０１４－０３－０３． 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２７８３９１）和湖北省教育厅优秀中青年人才项目（Ｑ２Ｏ１２１１１１）． 作者简介：彭义（１９８９一），硕士生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｅｎｇｙｉｗｕｓｔ＠１６３．ｃｏｒｎ ６４ 建材世界 ２０１４年第３５卷第３期 ２玻璃纤维密度的测定 要得到玻璃纤维的密度，首先要对ＧＦＲＰ筋中的树脂进行烧失，根据《玻璃纤维增强塑料树脂含量试验 方法》（ＧＢ／Ｔ ２５７７－－２００５），放进马弗炉，在指定的温度下进行烧失，然后试样再称量。试样烧失前后的质量 差即为树脂含量，烧失后所得到的就是纤维。 在６２５℃±２０℃的马弗炉中加热坩埚１５ ｍｉｎ，冷却至室温后称量，重复操作直至两次称量结果差不超 过１ ｍｇ。将盛有试样的坩埚放人马弗炉，升温至３５０￣４００℃后恒温０．５ ｈ，再升温６３０℃恒温直至烧失完 成。去除残留物放人干燥器冷却，进行称量，然后重复灼烧恒温冷却直至两次质量差不超过１ ｍｇ。 该文采用液体置换法测定纤维密度，该方法是现阶段最为常用的测定方法，其原理是将结状纤维在常态 下称重，然后完全浸没在已知密度小于纤维密度的液体中，将纤维再次称重，求出纤维在该液体中的浮力，从 而推导出纤维的体积，得出纤维的密度。 计算公式为 ｗ２ｇ—ｗｉｇ—ＰＬ ］Ｉ Ｐ，一 Ｐ，一—Ｗ—ｌＷｌ－－Ｗ２ｌ Ｉ （１） Ｐ，一—— Ｐ×ＰＬ ｌ 式中：ＩＤ，为玻璃纤维的密度，ｇ／ｃｍ。； 为纤维的体积，ｃｍ。；砌 为试样常态下重量，ｇ；ｗ２为试样浸润液中重 量，ｇ；ｐＬ为提润液密度，ｇ／ｃｍ。。 影响试验精度的主要因素有纤维表面气泡，纤维或悬丝表面张力效应和试验温度变化等。其中，纤维之 间的气泡对密度测定的影响最大。去除气泡的方法很多，其中便于快速测试的有真空泵法、煮沸法、超声振 荡法、挤压法和高速离心法（离心机）等，这些方法都是尽可能的去除纤维表面气泡，促使水分子浸入纤维单 ６５ 建材世界 ２０１４年第３５卷第３期 丝间的缝隙。除上述方法外，我们还可以在浸润液中加人一些微量的表面活性剂。该次试验是采用煮沸法。 首先取适当长度连续完整的纤维，使其成为结状，经丙酮清洗、退浆处理后，置于烘箱内，烘干２ ｈ，取出 后精确称重叫 。用烧杯取一定量纯净水，将纤维通过悬丝浸没在纯净水中，利用酒精灯加热煮沸，排除黏附 在纤维表面的气泡，再次称重。结果见表２所示。 表２纤维密度试验数据表 由表２可知，该次试验所用的ＧＦＲＰ筋的玻璃纤维密度为２．６８ ｇ／ｃｍ。。 ３玻璃纤维以及树脂含量的测定 根据《玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法））（ＧＢ／Ｔ ２５７７－－２００５），计算ＧＦＲＰ杆体的树脂含量以及 ＧＦＲＰ筋的玻璃纤维体积含量的公式如下所示。 树脂含量的计算公式为 Ｍ１一丝二 ｍ２。——ｍｌ ×１００ （２） 式中，Ｍ 为树脂含量， ； ｔ为坩埚质量，ｍｇ；ｍｚ为坩埚和试样质量和，ｍｇ；ｍ。为残余物和坩埚质量和， ｍｇｏ 玻璃纤维体积含量计算公式为 ‘ＬＩ—ｍ３－－—ｍｌ×＆Ｉ×１００ ｒｎｚ—ｍｌ ｐ｝ ：＝：（３） 式中， 为ＧＦＲＰ筋玻璃纤维体积含量， ；Ｐｃ为ＧＦＲＰ筋密度，ｇ／ｃｍ。； 为玻璃纤维密度，ｇ／ｃｍ。。 其他符号与公式（２）相同。 已知前面得出的玻璃纤维的密度２．６８ ｇ／ｃｍ。以及ＧＦＲＰ筋的密度２．０５ ｇ／ｃｍ。，按照公式（２）和公式（３） 求得的结果如表３所示。 表３树脂质量百分比和玻璃纤维体积百分比 由表３可以知道，该次试验得到的ＧＦＲＰ筋的树脂的质量百分比为１５．４１ ，玻璃纤维的体积分数为 ６５．９８％，树脂的体积百分比为３４．０２ 。 ４试验值与实际值的对比 １）由现有的资料可知，对于ＧＦＲＰ筋，其密度范围一般为１．５～２．１ ｇ／ｃｍ。。该次计算得到的ＧＦＲＰ筋 的密度为２．０５ ｇ／ｃｍ。，在该范围内，因此是满足要求的。 ２）玻璃纤维的密度一般在２．５Ｏ～２．７０ ｇ／ｃｍ。左右，该次试验得到的密度值为２．６８ ｇ／ｃｍａ，满足该范 围。 （下转第７７页） ６６ 建材世界 ２０１４年第３５卷第３期 用每隔７００￣１ ０００ ｍｍ现浇一块１００ ｍｍ×３５ ｍｍＸ（ｂ－－４０）ｍｍ的细石混凝土。 ３ 结 语 通过上文论述，对反梁施工的一些施工内容作了一定的相关论述，尤其是反梁钢筋的施工方法以及注意 事项作了比较详细的介绍和说明。在目前建筑行业迅猛发展的前提下，反梁施工作为一种适用范围比较广 的施工方法，越来越多的适用在更多的建筑工程中。在反梁施工中，钢筋的施工方法是重中之重，需要严格 控制其施工方法和施工质量。希望上文的论述，能够对未来反梁施工技术的进一步提高起到一定的帮助作 用。 参考文献 Ｅｌｌ陈张龙．地下室基础反梁施工［Ｊ］．住宅科技，２００４，２５（２）：２８—２９． ［－２３陈关友．基础反梁施工技术ＦＪ３．浙江建筑，１９９８，１５（４）：１５—１６． Ｅ３］兰俊贵．基础反梁钢筋施工技术口］．建筑工人，２００３，２４（９）：１６—１７． ［４］陈关友．基坑围护降水及反梁施工技术ＥＪ３．施工技术，１９９８，２７（９）：２２—２３． （上接第６６页） ３）对于ＧＦＲＰ筋，玻璃纤维增强材料的体积分数一般为５０ ～７８ ，树脂的体积分数一般为 （３０－＋－５） 。该次试验得到的玻璃纤维的体积分数为６５．９８％，树脂的体积分数为３４．ｏ２ ，均是满足要求 的。 ５结语 对选取的ＧＦＲＰ筋进行了一系列的试验。得到了ＧＦＲＰ筋的密度、玻璃纤维的密度以及玻璃纤维和树 脂的体积分数，在分析分过程中，介绍了液体置换法的方法和原理，列出了一系列的计算公式，比较系统的介 绍了这一整个试验的计算流程。最后将得到的试验值与实际值的范围进行了比较，证明该次试验所选取方 法的合理性以及试验操作的规范性。 参考文献 ［－１３ Ｇ＿Ｂ／Ｔ １４６３－－２００５．纤维增强塑料密度和相对密度试验方法［ｓ］． Ｆ２３ ＧＢ／Ｔ ２５７７－－２００５．玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法［ｓ］． Ｅ３］王宝瑞，李建国，纪原，等．纤维密度测定的研究ＥＪ］．纤维复合材料，２００９，９（３）：４３—４６． Ｅ４］张小苹，谢晓芳，周祝林．玻璃钢／复合材料密度的测试与真实值范围Ｉ－ｊ］．玻璃钢，２０１２（２）：９－１０． ［－５３赵渠森．先进复合材料手册ＥＭ］．北京：机械工业出版社，２００３． ７７
