关于树脂基复合材料在野战工事中的应用

关于树脂基复合材料在野战工事中的应用

　　论文摘要：复合材料(Compositematerials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。由于各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，其中以树脂基复合材料应用最广。 
　　论文关键词：野战工事；符合材料 
　
　　野战工事是战役、战斗的准备和实施过程中，利用、改造地形，使用就便器材或预制构件，快速构筑的临时工事。对常规武器和核武器、生物武器和化学武器的杀伤破坏作用具有较高的抵抗能力和较好的防护效果。50年代以前，我军的野战工事主要是以木材、钢材和钢筋混凝土就便材料工事，作战时临时构筑。60年代以后，先后研制了装配式混凝土预制构件工事、型钢工事、波纹钢工事、钢丝网水泥工事、骨架柔性被覆工事等制式器材。这一时期的工事，重量大、构件体积大、构筑速度慢、土建作业量大、撤收难，阵地转移慢，机动性能不高，难以适应机动作战的需要。从80年代开始，随着复合材料的发展，制作野战工事的材料由传统的钢材、木材和钢筋混凝土材料转向新型复合材料，我军先后研制了玻璃钢工事、玻璃纤维增强水泥工事、玻璃钢或铝合金作面板和泡沫作芯材的复合材料工事。这一时期的工事，虽然重量较轻，构件体积较小，但是工事的跨度较小、抗力低，难以满足部队平战结合的需要。直到90年代,采用“新材料、新工艺、新思想”设计的玻璃钢夹层野战工事系列，才第一次使野战工事轻型化、机动化、标准化,形成单一材料、多种结构型式、多种抗力和多种使用性能的系列化。 
　　国外是从60年代初期开始使用复合材料野战工事的。美国、法国、意大利、日本、德国、瑞典等国都有用玻璃钢制成的掩蔽部、防弹板、弹药库等,对于玻璃钢工事的试验研究,外军早在二次世界大战时就开始了相关研究,并已有各种玻璃钢工事装备部队,如美军的轻型玻璃钢装配式掩盖工事(长6-18米,宽3米,高约3米);英国研制的玻璃钢掩蔽部可容纳6人,复土±115米,抗冲击波超压0186kg/cm2。此外还有日本研制的薄壳形玻璃钢工事顶盖、瑞典的玻璃钢夹层球形掩蔽部等等,均起到了较好的防护效果。 
　　一、玻璃钢复合材料用于野战工事的优点 
　　玻璃钢（FRP）亦称作GRP，即纤维强化塑料，是一种树脂基复合材料。一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂基体。 
　　玻璃钢是目前世界上产量最大、用途最广的复合材料，玻璃钢工业是如今最热门的工业之一，它以其优良的性能在各个领域得到广泛的应用，如:储罐、管道、建筑、交通运输、运动与游乐器材、船艇等方面都得到广泛应用。在野战筑城中，用玻璃钢做的各种工事在战争中起到了重要作用，在未来高技术战争中将发挥越来越大的作用。 
　　FRP(玻璃纤维增强塑料,简称玻璃钢)是以合成树脂为基体、玻璃纤维(织物)为增强材料的复合材料。具有许多优良的特性: 
　　（一）轻质高强，比重114-2.0,约为钢的1/5,铝的1/2,其比强度和比模量超过钢和铝合金；（二）冲击韧性好，适宜于承受动荷载及爆炸冲击荷载；（三）抗老化及阻燃性好(玻璃钢中加入阻燃剂或采用阻燃树脂再加入阻燃剂，可满足防火要求)；（四）其夹层结构隔热保温性能好，导热系数和热应力小(分别为钢管的0.14%和1/11)；（五）电绝缘性能好，可安全地应用于输电、电信密集区；（六）设计和可施工性好，安装快捷方便、安全，几乎不动火。 
　　因此，FRP极适宜于制作野战工程中的快速装配式预制构件，在防护工程野战工事的应用上越来越受到重视。 
　　目前所用的玻璃纤维，其应力应变曲线如图所示，从图中可以看出，单纤维受力不一致，股纱破坏呈现一个逐步断裂的过程。最常用的玻璃纤维布有平纹、斜纹和缎纹等，其中斜纹中的2/2斜纹布铺覆性较好，较适用于制作玻璃钢工事构件。合成树脂在玻璃钢中的作用，是将分散的玻璃纤维或其织物粘结成一个整体，同时已固化的树脂又是玻璃钢的一组分，其性能将直接影响玻璃钢的力学、耐温、耐腐蚀和介电等性能，此树脂的选择也非常重要。用于玻璃钢的常用树脂大部分为热固性树脂，主要有不饱和聚酯、环氧、酚醛以及改性的聚酯和环氧。玻璃钢工事结构设计时，既要满足构件标准化的要求，又要满足荷载要求，同时尽量使生存空间有舒适感。其结构形式基本上有两类：筒壳和球壳。对于单一玻璃钢材料，壁厚度通常取6-10mm，对于夹层材料，一般取蒙皮厚2-4mm，夹芯厚40-60mm。