纖維增強(qiáng)材料的材料特性，導(dǎo)致其常用的基本成型工藝有如下幾種：手糊成型工藝、拉擠成型工藝、纏繞成型工藝、模壓成型工藝。

（一）手糊成型工藝

1．手糊成型法原理

手糊成型工藝又稱(chēng)接觸成型，是樹(shù)脂基復(fù)合材料生產(chǎn)中最早使用和應(yīng)用最普遍的一種成型方法。手糊成型工藝是以加有固化劑的樹(shù)脂混合液為基體，以玻璃纖維及其織物為增強(qiáng)材料，在涂有脫模劑的模具上以手工鋪放結(jié)合，使二者粘接在一起，制造玻璃鋼制品的一種工藝方法。基體樹(shù)脂通常采用不飽和聚酯樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂，增強(qiáng)材料通常采用無(wú)堿或中堿玻璃纖維及其織物。在手糊成型工藝中，機(jī)械設(shè)備使用較少，它適于多品種、小批量制品的生產(chǎn)，而且不受制品種類(lèi)和形狀的限制。

2.成型工藝流程圖

手糊成型工藝的流程是：先在清理好或經(jīng)過(guò)表面處理的模具成型面上涂抹脫模劑，待充分干燥好后，將加有固化劑（引發(fā)劑）、促進(jìn)劑、顏料糊等助劑并攪拌均勻的膠衣或樹(shù)脂混和料，涂刷在模具成型面上，隨后在其上鋪放裁剪好的玻璃布（氈）等增強(qiáng)材料，并注意浸透樹(shù)脂、排除氣泡。重復(fù)上述鋪層操作，直到達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，然后進(jìn)行固化脫模、后

3.成型設(shè)備

手糊成型工藝所用的設(shè)備較少，制作模型的設(shè)備有木工車(chē)床、木工刨床、木工圓鋸；脫模一般會(huì)用到空氣壓縮機(jī)、吊裝設(shè)備等。

（二）模壓成型法

1．模壓成型法原理

熱固性模壓成型是將一定量的模壓料加入預(yù)熱的模具內(nèi)，經(jīng)加熱加壓固化成型塑料制品的方法。其基本過(guò)程是：將一定量經(jīng)一定預(yù)處理的模壓料放入預(yù)熱的模具內(nèi)，施加較高的壓力使模壓料填充模腔。在一定的壓力和溫度下使模壓料逐漸固化，然后將制品從模具內(nèi)取出，再進(jìn)行必要的輔助加工即得產(chǎn)品。

2.成型工藝流程圖

模壓成型工藝主要分為壓制前的準(zhǔn)備和壓制兩個(gè)階段，其工藝流程見(jiàn)圖1. 2

3.成型設(shè)備

(1)浸膠機(jī)

制備膠布的主要設(shè)備是浸膠機(jī)，由送布架、熱處理爐、浸膠槽、烘干箱和牽引輥等幾部分組成。根據(jù)熱處理爐和烘干箱放置的位置，可以分為臥式浸膠機(jī)和立式浸膠機(jī)兩種。

(2)預(yù)浸料機(jī)組

這一方法所用設(shè)備有切割機(jī)、捏合機(jī)和撕松機(jī)。常用的切割機(jī)類(lèi)型有沖床式、砂輪片式、三輥式和單旋轉(zhuǎn)刀輥式。捏合機(jī)的作用是將樹(shù)脂系統(tǒng)與纖維系統(tǒng)充分混合均勻。混合槳一般都采用Z槳式結(jié)構(gòu)。在捏合過(guò)程中主要控制捏合時(shí)間和樹(shù)脂系統(tǒng)的粘度這兩個(gè)主要參數(shù)，有時(shí)在混料室結(jié)構(gòu)中裝有加冷熱水的夾套，以實(shí)現(xiàn)混合溫度的控制。混合時(shí)間愈長(zhǎng)，纖維強(qiáng)度損失愈大，在有些樹(shù)脂系統(tǒng)中，過(guò)長(zhǎng)的捏合時(shí)間還會(huì)導(dǎo)致明顯的熱效應(yīng)產(chǎn)生。混合時(shí)間過(guò)短，樹(shù)脂與纖維混合不均勻。樹(shù)脂粘度控制不當(dāng)，也影響樹(shù)脂對(duì)纖維的均勻浸潤(rùn)及滲透速度，而且也會(huì)對(duì)纖維強(qiáng)度帶來(lái)一定的影響。

撕松機(jī)的主要作用是將捏合后的團(tuán)狀物料進(jìn)行蓬松。撕松機(jī)主要由進(jìn)料輥和一對(duì)撕松輥組成，通過(guò)撕松輥的反向運(yùn)動(dòng)將送入的料團(tuán)撕松。

(3)片狀模塑料機(jī)組

一個(gè)完整的SMC機(jī)組，大體由機(jī)架、輸送系統(tǒng)、PE薄膜供給裝置、刮刀、玻璃纖維切割器、浸漬和壓實(shí)裝置、收卷裝置等7個(gè)主要部分和玻璃纖維紗架、樹(shù)脂糊的制備及喂入系統(tǒng)、靜電消除器等3個(gè)必備輔助系統(tǒng)組成。

(4)壓機(jī)

壓機(jī)是模壓成型的主要設(shè)備。壓機(jī)的作用是提供成型時(shí)所需要的壓力以及開(kāi)模脫出制品時(shí)所需的脫模力，現(xiàn)大多采用液壓機(jī)。

（三）纏繞成型法

1．纏繞成型法原理

纖維纏繞工藝是樹(shù)脂基復(fù)合材料的主要制造工藝之一。是一種在控制張力和預(yù)定線型的條件下，應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的纏繞設(shè)備將連續(xù)纖維或布帶浸漬樹(shù)脂膠液后連續(xù)、均勻且有規(guī)律地纏繞在芯模或內(nèi)襯上，然后在一定溫度環(huán)境下使之固化，成為一定形狀制品的復(fù)合材料成型方法。

2.成型工藝流程圖

纖維纏繞成型工藝示意圖如圖1. 4所示：

3.成型設(shè)備

纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞技術(shù)的主要設(shè)備，纖維纏繞制品的設(shè)計(jì)和性能要通過(guò)纏繞機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。按控制形式纏繞機(jī)可分為機(jī)械式纏繞機(jī)、數(shù)字控制纏繞機(jī)、微機(jī)控制纏繞機(jī)及計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)，這實(shí)際上也是纏繞機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段。目前最常用的主要是機(jī)械式和計(jì)算機(jī)數(shù)控纏繞機(jī)。纖維纏繞機(jī)是纖維纏繞工藝的主要設(shè)備，通常由機(jī)身、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成。輔助設(shè)備包括浸膠裝置、張力測(cè)控系統(tǒng)、紗架、芯模加熱器、預(yù)浸紗加熱器及固化設(shè)備等。

（四）拉擠成型工藝

1．拉擠成型原理

拉擠成型工藝是通過(guò)牽引裝置的連續(xù)牽引，使紗架上的無(wú)捻玻璃纖維粗紗、氈材等增強(qiáng)材料經(jīng)膠液浸漬，通過(guò)具有固定截面形狀的加熱模具后，在模具中固化成型，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)出模的一種自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。

對(duì)于固定截面尺寸的玻璃鋼制品而言，拉擠工藝具有明顯的優(yōu)越性。首先，由于拉擠工藝是一種自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)工藝，與其它玻璃鋼生產(chǎn)工藝相比，拉擠工藝的生產(chǎn)效率最高；其次，拉擠制品的原材料利用率也是最高的，一般可在95％以上。另外，拉擠制品的成本較低、性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定、外表美觀。由于拉擠工藝具有這些優(yōu)點(diǎn)，其制品可取代金屬、塑料、木材、陶瓷等制品，廣泛地應(yīng)用于化工、石油、建筑、電力、交通、市政工程等領(lǐng)域。

2.成型工藝流程圖

增強(qiáng)材料（玻璃纖維無(wú)捻粗紗、玻璃纖維連續(xù)氈及玻璃纖維表面氈等）在拉擠設(shè)備牽引力的作用下，在浸膠槽充分浸漬膠液后，由一系列預(yù)成型模板合理導(dǎo)向，得到初步的定型，最后進(jìn)入被加熱了的金屬模具，模具高溫的作用下反應(yīng)固化，從而可以得到連續(xù)的、表面光潔、尺寸穩(wěn)定、強(qiáng)度極高的玻璃鋼型材。

3．成型設(shè)備

實(shí)現(xiàn)拉擠工藝的設(shè)備主要是拉擠機(jī)，拉擠機(jī)大體可分為臥式和立式兩類(lèi)。一般情況下，臥式拉擠機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)生產(chǎn)車(chē)間結(jié)構(gòu)沒(méi)有特殊的要求。而且臥式拉擠機(jī)可以采用各種固化成型方法（如熱模法、高頻加熱固化等），因此它在拉擠工業(yè)中應(yīng)用較多。立式拉擠機(jī)的各工序沿垂直方向布置，主要用于制造空心型材，這是由于在生產(chǎn)空心型材時(shí)芯模只能一端支承，另一端為自由無(wú)支承端，因此立式拉擠機(jī)不會(huì)因?yàn)樾灸冶巯麓苟斐衫瓟D制品壁厚不均勻；這種拉擠機(jī)由于局限性較大，生產(chǎn)的產(chǎn)品單一，己經(jīng)不再使用。無(wú)論是臥式還是立式拉擠機(jī)，它們都主要由送紗裝置、浸漬裝置、成型模具與固化裝置、牽引裝置、切割裝置等五部分組成，它們對(duì)應(yīng)的工藝過(guò)程分別是排紗、浸漬、入模與固化、牽引、切割。

FRP 模具制作工藝是以液態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂與有機(jī)或無(wú)機(jī)材料混合作為基體材料,并以原型為基準(zhǔn),手工逐層糊制模具的一種制模方法。手糊成型FRP 模具的具體工藝過(guò)程如下:

(1) 分型面的設(shè)計(jì)

分型面設(shè)計(jì)是否合理,對(duì)工藝操作難易程度、模具的糊制和制件質(zhì)量都有很大的影響。一般情況下,根據(jù)原型特征,在確保原型能順利脫模及模具上、下兩部分安裝精度的前提下,分型面的位置及形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單。因此,要正確合理地選擇分型面和澆口的位置,嚴(yán)禁出現(xiàn)倒拔模斜度,以免無(wú)法脫模。沿分型面用光滑木板固定原型,以便進(jìn)行上下模的分開(kāi)糊制。在原型和分型面上涂刷脫模劑時(shí),一定要涂均勻、周到,須涂刷2～3 遍,待前一遍涂刷的脫模劑干燥后,方可進(jìn)行下一遍涂刷。

(2) 涂刷膠衣層

待脫模劑完全干燥后,將模具專(zhuān)用膠衣用毛刷分兩次涂刷,涂刷要均勻,待第一層初凝后再涂刷第二層。膠衣為黑色,膠衣層總厚度應(yīng)控制在016mm 左右。在這里要注意膠衣不能涂太厚,以防止表面裂紋和起皺。

(3) 樹(shù)脂膠液配制

根據(jù)常溫樹(shù)脂的粘度,可對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱。然后以100 份WSP6101 型環(huán)氧樹(shù)脂和8～10 份(質(zhì)量比) 丙酮(或環(huán)氧丙烷丁基醚) 混合于干凈的容器中,攪拌均勻后,再加入20 份～25 份的固化劑(固化劑的加入量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度適當(dāng)增減) ,迅速攪拌,進(jìn)行真空脫泡1min～3min ,以除去樹(shù)脂膠液中的氣泡,即可使用。

(4) 玻璃纖維逐層糊制

待膠衣初凝,手感軟而不粘時(shí),將調(diào)配好的環(huán)氧樹(shù)脂膠液涂刷到膠凝的膠衣上,隨即鋪一層短切氈,用毛刷將布層壓實(shí),使含膠量均勻,排出氣泡。有些情況下,需要用尖狀物,將氣泡挑開(kāi)。第二層短切氈的鋪設(shè)必須在第一層樹(shù)脂膠液凝結(jié)后進(jìn)行。其后可采用一布一氈的形式進(jìn)行逐層糊制,每次糊制2～3 層后,要待樹(shù)脂固化放熱高峰過(guò)了之后(即樹(shù)脂膠液較粘稠時(shí),在20 ℃一般60min 左右) ,方可進(jìn)行下一層的糊制,直到所需厚度。糊制時(shí)玻璃纖維布必須鋪覆平整,玻璃布之間的接縫應(yīng)互相錯(cuò)開(kāi),盡量不要在棱角處搭接。要嚴(yán)格控制每層樹(shù)脂膠液的用量,要既能充分浸潤(rùn)纖維,又不能過(guò)多。含膠量高,氣泡不易排除,而且固化放熱大,收縮率大。含膠量低,容易分層。第一片模具固化后,切除多余飛邊,清理模具及另一半原型表面上的雜物,即可打脫模劑,制作膠衣層,放置注射孔與排氣孔,進(jìn)行第二片模具的糊制。待第二片模具固化后,切除多余的飛邊。為保證模具有足夠的強(qiáng)度,避免模具變形。可適當(dāng)?shù)卣辰Y(jié)一些支撐件、緊固件、定位銷(xiāo)等以完善模具結(jié)構(gòu)。

(5) 脫模修整

在常溫(20 ℃左右) 下糊制好的模具,一般48h 基本固化定型,即能脫模。在脫模時(shí),嚴(yán)禁用硬物敲打模具,盡可能使用壓縮空氣斷續(xù)吹氣,以使模具和母模逐漸分離。脫模后視模具的使用要求,可在模具上做些鉆孔等機(jī)械加工,尤其是在澆注或注塑時(shí)材料不易充滿的死角處,在無(wú)預(yù)留氣孔的情況下,一定要鉆些氣孔。然后進(jìn)行模具后處理,一般用400 # ～1200 # 水砂紙依次打磨模具表面,使用拋光機(jī)對(duì)模具進(jìn)行表面拋光。所有的工序完成之后模具即可交付使用。

需要注意的幾點(diǎn)，一，母模要光滑，第二，脫模劑要均勻，第三，做第一層的時(shí)候不能有氣泡，第四，要仔細(xì)打磨，當(dāng)然中間還有很多細(xì)節(jié)的東西，不可能一一列舉

玻璃鋼層壓成型工藝

層壓成型是將預(yù)浸膠布按照產(chǎn)品形狀和尺寸進(jìn)行剪裁、疊加后，放入兩個(gè)拋光的金屬模具之間，加溫加壓成型復(fù)合材料制品的生產(chǎn)工藝。它是復(fù)合材料成型工藝中發(fā)展較早、也較成熟的一種成型方法。該工藝主要用于生產(chǎn)電絕緣板和印刷電路板材。現(xiàn)在，印刷電路板材已廣泛應(yīng)用于各類(lèi)收音機(jī)、電視機(jī)、電話機(jī)和移動(dòng)電話機(jī)、電腦產(chǎn)品、各類(lèi)控制電路等所有需要平面集成電路的產(chǎn)品中。

層壓工藝主要用于生產(chǎn)各種規(guī)格的復(fù)合材料板材，具有機(jī)械化、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，但一次性投資較大，適用于批量生產(chǎn)，并且只能生產(chǎn)板材，且規(guī)格受到設(shè)備的限制。

層壓工藝過(guò)程大致包括：預(yù)浸膠布制備、膠布裁剪疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序

一種新型FRP制品能夠解決傳統(tǒng)層壓板或濕法手糊系統(tǒng)無(wú)法解決的許多結(jié)構(gòu)修復(fù)和翻新工程方面的問(wèn)題。QuakeWrap公司總裁Mo Ehsani教授討論了這種“超級(jí)層壓板”的優(yōu)勢(shì)。

20世紀(jì)80年代晚期，亞利桑那大學(xué)的研究者們首次開(kāi)始纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）層壓板外部粘結(jié)加固的研究，并發(fā)表了第一篇論文。1989年Loma Prieta地震中，許多橋梁倒塌以后，加州交通部開(kāi)始尋求橋墩的加固方案。于是，該研究小組第一次將他們的研究成果付諸實(shí)踐，即用FRP從外面包裹住這些橋墩。當(dāng)初被許多人懷疑的這種不同尋常的方法，自那時(shí)起逐漸成為世界范圍內(nèi)用于結(jié)構(gòu)修復(fù)和翻新的主流技術(shù)。

針對(duì)FRP制品的全球性研究風(fēng)潮和開(kāi)發(fā)行動(dòng)，引發(fā)了大量國(guó)際性研討會(huì)的召開(kāi)，以及美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)（ASCE）《復(fù)合材料建筑》（Journal of Composites for Construction）雜志在1997年的創(chuàng)刊。FRP制品的高拉伸強(qiáng)度、輕量、耐久性和多功能性使其成為許多翻新工程的首選材料。

全世界有大量的建筑、橋梁、管道采用FRP制品進(jìn)行過(guò)修復(fù)。隨著設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)表，F(xiàn)RP不再是一種實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品，而是受到良好認(rèn)可的建筑材料。目前采用的FRP制品形式可以分為兩類(lèi)：

◆ 織物

◆ 預(yù)固化制品

織物在該領(lǐng)域內(nèi)具有最廣泛的用途，主要采用濕法手糊工藝安裝。該方法需要由受過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)的技術(shù)人員準(zhǔn)備好樹(shù)脂，然后用樹(shù)脂浸漬織物，最后再將其鋪放到結(jié)構(gòu)部件上。織物在固化前必須認(rèn)真去除其中的所有氣泡。因此，手糊FRP制品的最終強(qiáng)度主要取決于安裝質(zhì)量。

預(yù)固化制品是在工廠內(nèi)制成的，質(zhì)量可控且穩(wěn)定。較高的纖維/樹(shù)脂比也為這些制品提供了高于手糊制品的強(qiáng)度和硬度。預(yù)固化制品有加強(qiáng)筋和單向?qū)訅簬煞N類(lèi)型。后者寬度通常在75-100毫米（3-4英寸）之間，厚度大約為1.3毫米（0.05英寸）（圖1）。在建筑修復(fù)領(lǐng)域，通常使用環(huán)氧膠將層壓帶粘結(jié)在結(jié)構(gòu)部件的外表面上。

圖1 .從左至右：碳纖維和玻纖超級(jí)層壓板；碳纖維層壓帶

雖然層壓帶相對(duì)于手糊制品具有安裝簡(jiǎn)便、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)還是有限的，原因有兩個(gè)：

◆ 帶有單向增強(qiáng)材料的層壓帶只適用于梁和平板的彈性增強(qiáng)，以及某些梁的剪切增強(qiáng)；

◆ 層壓帶的硬度不允許它們卷成直徑小于750毫米（30英寸）的卷。（后面將談到，這是其無(wú)法涉足某些應(yīng)用的主要限制。）

目前用于生產(chǎn)層壓帶的設(shè)備和技術(shù)不適合制造大型層壓板。因此，解決層壓帶的上述缺陷很有必要。

超級(jí)層壓板

20年來(lái)，建筑工程師一直在濕法手糊工藝中采用織物或直接使用層壓帶。這些材料本身就存在局限，從而限制了結(jié)構(gòu)工程師為某些應(yīng)用提出經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

“超級(jí)層壓板”是新一代的FRP制品，由作者開(kāi)發(fā)的這一材料克服了層壓帶的上述缺陷。下文將會(huì)講到，這些制品解決了多年來(lái)困擾工程師和建筑專(zhuān)家的問(wèn)題。某些情況下，沒(méi)有超級(jí)層壓板就不可能有解決方案。

超級(jí)層壓板采用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備制成。寬達(dá)1.5米（60英寸）的碳纖維板或玻纖織物由樹(shù)脂浸漬后，通過(guò)一個(gè)壓床時(shí)，在均勻的熱量和壓力下，形成層壓板。超級(jí)層壓板（圖1）相對(duì)于傳統(tǒng)層壓材料具有三大優(yōu)勢(shì)。首先，單向或雙軸向織物使層壓板同時(shí)具有橫向和縱向的強(qiáng)度，這一巨大優(yōu)勢(shì)使其進(jìn)入許多新的應(yīng)用領(lǐng)域。第二，它們比傳統(tǒng)層壓帶薄得多，基本厚度為0.66毫米（0.025英寸），可以很容易卷成直徑為300毫米（12英寸）甚至更小的卷。最后，鋪層的數(shù)量和模式可以調(diào)節(jié)，從而生產(chǎn)出完全定制的產(chǎn)品，節(jié)約大量的制造時(shí)間和成本（圖2）。

管道的增強(qiáng)

ASCE于2009發(fā)布的關(guān)于美國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的報(bào)告指出，管道的泄漏每天導(dǎo)致大約70億加侖（260億升）的清潔飲用水白白流失。此外，輸水管網(wǎng)和石油、化工、電力行業(yè)的許多管道都出現(xiàn)了老化，需要修復(fù)或增強(qiáng)。

這些管道通常承受著一定的壓力，鋼筋混凝土中增強(qiáng)材料的老化或厚度的減小，使得管道對(duì)內(nèi)部環(huán)向應(yīng)力的抵抗強(qiáng)度下降。如果不加留意，發(fā)生故障的后果是非常嚴(yán)重的，可能會(huì)使整個(gè)地區(qū)被水淹沒(méi)，或者導(dǎo)致工廠的緊急停機(jī)。

過(guò)去的管道增強(qiáng)方法是在管道內(nèi)表面鋪設(shè)一層或多層碳纖維織物。這些織物可以在環(huán)向和縱向?yàn)楣艿捞峁┳銐虻膹?qiáng)度。但是，濕法手糊工藝速度緩慢，工期長(zhǎng)，這是該方法的主要缺陷，特別是在管道比較長(zhǎng)的情況下。

超級(jí)層壓板相對(duì)于濕法手糊系統(tǒng)具有幾大優(yōu)勢(shì)。首先，產(chǎn)品的機(jī)械性能可以在安裝到管道內(nèi)之前進(jìn)行獨(dú)立測(cè)試，以便剔除有瑕疵的產(chǎn)品。這一點(diǎn)手糊方法是做不到的。在后面介紹的案例中，樣品先在安裝現(xiàn)場(chǎng)制備好，幾天后才進(jìn)行測(cè)試。如果有質(zhì)量問(wèn)題，就會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和金錢(qián)。超級(jí)層壓板在生產(chǎn)工廠內(nèi)就進(jìn)行質(zhì)量控制，能夠?yàn)楣さ刂苯庸?yīng)成品。

第二，超級(jí)層壓板大大縮短了施工時(shí)間，因?yàn)樽詈臅r(shí)的工作（即織物的浸漬和氣泡的消除）是在制造工廠內(nèi)完成的，而不是在管道內(nèi)。QuakeWrap公司銷(xiāo)售的層壓板商標(biāo)為PipeMedictm，可以根據(jù)每個(gè)工程的需要提前生產(chǎn)，通過(guò)人工檢修口置入管道內(nèi)。層壓板的彈性很好，可以卷成小卷穿過(guò)直徑為600毫米（24英寸）的人工檢修口。進(jìn)入管道后，卷就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，超級(jí)層壓板的彈性效應(yīng)使其緊貼管道內(nèi)壁——就像一個(gè)受壓的彈簧。沒(méi)有氣泡需要去除。安裝現(xiàn)場(chǎng)也不需要大型樹(shù)脂設(shè)備。

第三，一種層壓板中可以采用多層織物，進(jìn)一步縮短施工時(shí)間。例如，為防止鋼質(zhì)管道發(fā)生電偶腐蝕而進(jìn)行的加固，通常需要在管道內(nèi)壁先鋪設(shè)一層玻纖織物，然后再鋪設(shè)碳纖織物。這種防護(hù)層可以在生產(chǎn)過(guò)程中直接置入超級(jí)層壓板中，從而避免在現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)兩層織物的麻煩，只需要一層超級(jí)層壓板即可。在其他應(yīng)用中，可能需要不止一層碳纖維織物進(jìn)行加固，同樣，多層的織物也可以結(jié)合到一片層壓板中。

以上方法為極大地提高了管道翻新的效率，通常可以節(jié)約80%以上的施工時(shí)間。修復(fù)時(shí)間的顯著縮短，使大型翻新工程得以實(shí)施。例如，水務(wù)部門(mén)不可能承受傳統(tǒng)濕法手糊修復(fù)所需要的長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)。

安裝時(shí)，首先在超級(jí)層壓板的反面涂覆一層環(huán)氧樹(shù)脂膠，然后將其粘貼到管道內(nèi)壁（圖3）。由于超級(jí)層壓板是預(yù)固化的，因此省略了除泡過(guò)程。在不同直徑的管道內(nèi)，卷起的超級(jí)層壓板可以很容易地緊貼在管壁上。超級(jí)層壓板可以一環(huán)一環(huán)地沿著管道鋪設(shè)，環(huán)的寬度最寬達(dá)1.5米（60英寸）。環(huán)的連續(xù)性依靠環(huán)向和縱向上充分的重合長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，管道內(nèi)會(huì)很快形成一個(gè)在環(huán)向和縱向都具有足夠強(qiáng)度的壓力容器。這是窄的單向?qū)訅簬穸紵o(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

成卷的層壓板可以放入管道內(nèi)，并粘貼在管壁上

如果管道直徑較小，人無(wú)法進(jìn)入，可以采用“打包”方法來(lái)進(jìn)行修復(fù)。將超級(jí)層壓板切割成合適的長(zhǎng)度，涂上環(huán)氧樹(shù)脂膠，包覆在一個(gè)圓柱形的結(jié)構(gòu)（其外側(cè)帶有一個(gè)密封的氣囊）上，然后用繩子系住。整個(gè)組合放入管道內(nèi)后，借助閉路攝像機(jī)，將其拉到所需的位置。此時(shí)，氣囊就會(huì)膨脹，使超級(jí)層壓板粘附到管壁上。幾分鐘后，待氣囊內(nèi)的氣體泄出，即可將圓柱結(jié)構(gòu)移出管道。
超級(jí)層壓板對(duì)于管道直徑的適用性，即“一種尺寸行天下”，為承包商節(jié)約了大量的時(shí)間和成本。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大多數(shù)以?xún)?nèi)襯形式修復(fù)或加固管道的產(chǎn)品，具有統(tǒng)一的直徑，不能用于不同尺寸的管道內(nèi)。

混凝土方柱的修復(fù)

在方形柱體外側(cè)包裹FRP（甚至鋼材）護(hù)套效果并不好。因?yàn)橹强梢院芎玫胤忾]起來(lái)，但側(cè)面的密封效果相對(duì)而言并不好。因此，主要的問(wèn)題就是如何在方形柱子周?chē)圃煲粋€(gè)圓柱形的FRP護(hù)套。

當(dāng)然，可以使用一個(gè)臨時(shí)的框架在方柱周?chē)鷿仓炷潦蛊渥兂蓤A柱，移走框架后，再用FRP包裹住圓柱。但是這種方法非常耗時(shí)，成本又高。

混凝土方柱上包裹一層連續(xù)的超級(jí)層壓板，

形成一個(gè)圓柱結(jié)構(gòu)的護(hù)套。

重疊相接部分通常是超級(jí)層壓板寬度的一半，在本案例中也就是300毫米（12英尺）。在護(hù)套背面涂上一層環(huán)氧樹(shù)脂膠，將其一圈圈卷至柱子頂端。為防止頂端在彈性效應(yīng)下散開(kāi)，可以用一根浸潤(rùn)過(guò)樹(shù)脂的纖維帶在護(hù)套頂端纏繞幾圈。

這樣形成的堅(jiān)固無(wú)縫的結(jié)構(gòu)護(hù)套在橫向和縱向上都具有一定的強(qiáng)度和硬度。超級(jí)層壓板中的縱向纖維為柱子的側(cè)面（環(huán)向）提供保護(hù)；沿柱子軸向排列的橫向纖維有300毫米的重疊長(zhǎng)度，為柱子提供連續(xù)的增強(qiáng)。螺旋升角導(dǎo)致的性能的輕微下降可以通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何學(xué)計(jì)算出來(lái)。護(hù)套和柱體之間的環(huán)形間隙可以用樹(shù)脂或水泥灰漿填充起來(lái)，如有需要，可以施加壓力，以進(jìn)一步加固柱體。

實(shí)際上，這種方法也可用于腐蝕老化圓柱的加固。現(xiàn)在，腐蝕的鋼柱一旦修復(fù)，就要澆筑一層混凝土使其恢復(fù)原來(lái)的圓柱形狀，然后再使用FRP織物進(jìn)行包覆。超級(jí)層壓板可以省略這一步驟，因?yàn)樗梢灾苯影苍诒砻娌黄秸闹w外側(cè)，形成一層光滑的圓柱形外殼。外殼與圓柱之間的空隙可以注入樹(shù)脂或填充灰漿。

鋼柱的修復(fù)

在腐蝕性工業(yè)環(huán)境中（例如采礦），鋼柱會(huì)由于腐蝕導(dǎo)致性能損失，令人擔(dān)憂。即使在未發(fā)生腐蝕時(shí)，彎曲載荷往往也限制了鋼柱的性能。據(jù)說(shuō)，超級(jí)層壓板出現(xiàn)之前，還沒(méi)有使用FRP對(duì)其進(jìn)行加固的先例。

與混凝土柱體的加固方法相同，鋼柱也可以采用連續(xù)護(hù)套來(lái)進(jìn)行加固，環(huán)形空隙用灰漿來(lái)填充（圖5）。這樣形成的復(fù)合材料（混凝土+鋼）柱體具有較大的承載能力，而且抗壓性能和彎曲載荷都有提升。

鋼柱包裹在由超級(jí)層壓板制成的圓柱形無(wú)縫結(jié)構(gòu)護(hù)套內(nèi)

水下樁的修復(fù)

世界各地有各種橋梁、碼頭和海上平臺(tái)都是由樁支撐的。這些樁的浪濺帶要經(jīng)受干濕循環(huán)腐蝕，很快就會(huì)發(fā)生老化。過(guò)去人們開(kāi)發(fā)了許多商業(yè)化的修復(fù)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)大多包括兩個(gè)半殼，通常采用玻纖增強(qiáng)材料制成，并定制成一定的尺寸。這些護(hù)套是預(yù)先制造的，由大型貨箱運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)。在現(xiàn)場(chǎng)，護(hù)套放置在樁的周?chē)螅娩撡|(zhì)螺栓或鋼帶固定在一起。最后，環(huán)形空隙之間用灰漿填充，外殼或者移走，或者留在原地。

這些系統(tǒng)有三大缺陷。第一，需要提前制定安裝日程，并定制符合特定樁尺寸的護(hù)套。第二，潛水員需要大量的時(shí)間來(lái)協(xié)助水下的安裝工作。第三，護(hù)套上存在縱向接縫，灰漿不能在這樣的薄弱面施壓。如果后者導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的缺陷，那么就會(huì)增加前兩項(xiàng)工作的施工成本。

與上述柱體加固的方法相似，“無(wú)縫”護(hù)套可以在現(xiàn)場(chǎng)制造（圖6）。QuakeWrap公司提供的這種產(chǎn)品商標(biāo)為PileMedictm。一卷超級(jí)層壓板就可為各種尺寸和形狀的樁制成圓柱形的護(hù)套。如果現(xiàn)場(chǎng)條件允許，可以先從水上部分（樁的干燥位置）開(kāi)始制造護(hù)套。轉(zhuǎn)完幾圈之后形成的一部分護(hù)套可以慢慢放入水下，同時(shí)工人可以繼續(xù)制造水位之上剩余部分的護(hù)套。涂覆在護(hù)套上的耐潮濕環(huán)氧膠可以在水中固化。這大大簡(jiǎn)化了水下樁的護(hù)套制造過(guò)程。

由上至下：在鋼管周?chē)贸?jí)層壓板制成一個(gè)連續(xù)的PileMedictm護(hù)套；

環(huán)形間隙用水泥灰漿填充；修復(fù)后的樁。

護(hù)套制造完成后，護(hù)套和樁之間的環(huán)形間隙從上下兩端密封，可采用類(lèi)似自行車(chē)輪胎的橡膠袋。環(huán)形間隙下端的密封是最難的，可能需要潛水員的協(xié)助。然后，在環(huán)形間隙內(nèi)填充灰漿或樹(shù)脂，如有需要，還要施加壓力，保證其充滿老化樁的所有孔隙和裂縫。壓力還會(huì)使樁的環(huán)向加固，從而提高其軸向載荷能力。

獨(dú)特的解決方案

在FRP用于結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固的20年之后，作者開(kāi)發(fā)了這種超級(jí)層壓板FRP制品。這種產(chǎn)品是一項(xiàng)重大的技術(shù)進(jìn)步，解決了許多修復(fù)和翻新工程中傳統(tǒng)層壓板和濕法手糊系統(tǒng)不能解決的難題。由于篇幅限制，本文只介紹了一部分應(yīng)用案例，某些情況下，這些解決方案提供了以前不可能實(shí)現(xiàn)的解決方案。希望這一技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，F(xiàn)RP制品在建筑工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛