本文章從各個(gè)方面介紹了玻璃鋼的基本性能，從玻璃鋼的最基本的結(jié)構(gòu)入手，講訴了玻璃鋼的基本性能各個(gè)細(xì)節(jié)，深入淺出，容易理解，再配上圖示，是廣大初學(xué)者應(yīng)該觀看的。

　　第二章玻璃鋼的基本性能玻璃鋼的基本性能主要取決于其兩大組分和它們之間的結(jié)合，即玻璃纖維、熱固性樹脂或熱塑性樹脂、纖維和樹脂間的界面。使用最廣的熱固性樹脂是不飽和聚酯樹脂。此外還有環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂和酚醛樹脂，以及某些特種用途的樹脂（如有機(jī)硅、聚酷亞胺、苯并咪唑等）。由熱固性樹脂制成的玻璃鋼稱做熱固性玻璃鋼。把不同樹脂和各種玻璃纖維制品復(fù)合，就可制成各種不同性能的玻璃鋼制品。用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂稱做熱塑性玻璃鋼，常用的熱塑性樹脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、飽和聚酯、丙烯睛—丁二烯—苯乙烯（（!#）樹脂等。我國(guó)目前大量生產(chǎn)的是熱固性玻璃鋼。常用的玻璃纖維制品有無堿、中堿的玻璃纖維布，無堿、中堿的無捻玻璃纖維布（方格布），無堿、中堿的無捻玻璃纖維紗等。玻璃鋼集中了玻璃纖維及合成樹脂的特性，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、電絕緣性好，透過電磁波、隔音、減震和耐瞬時(shí)高溫?zé)g等特點(diǎn)。因此，玻璃鋼已成為國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中不可缺少的重要材料之一。第一節(jié)玻璃鋼的力學(xué)性能玻璃鋼的力學(xué)性能突出的一點(diǎn)是比強(qiáng)度高，這是金屬材料和其它材料無法相比的。這里，我們要提一下強(qiáng)度的概念。強(qiáng)度通常是指單位面積所能承受的最大荷載，超過這個(gè)荷載，材料就破壞了。強(qiáng)度又分為拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彎玻璃鋼與玻璃鋼制品新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)及工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)用手冊(cè)曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。例如說聚酯玻璃鋼抗拉強(qiáng)度!#$%&，是指每平方厘米截面可承受!##’(的拉力。玻璃鋼輕質(zhì)高強(qiáng)的性能，來源于較低的樹脂密度（澆鑄體密度右）以及玻璃纖維的高抗伸強(qiáng)度（普通鋼材的,倍以上）。玻璃鋼的密度隨著樹脂含量的不同而有所不同。從高樹脂含量的玻璃氈制品到低樹脂含量的玻璃鋼纏繞制品（密度!*!），玻璃鋼的密度只有普碳鋼的)-左右。玻璃經(jīng)高溫熔融、快速拉成細(xì)絲時(shí)，由于比表面積增大，玻璃纖維內(nèi)部及表面就難以存在大缺陷，所以玻璃纖維的強(qiáng)度就非常高，常用的是無堿鋁硼硅酸鹽纖維，其一般性能如表!4。近年來各國(guó)所用的玻璃纖維趨向于向粗直徑發(fā)展，通用的是)04，采用池窯拉絲。采用粗直徑纖維既不影響玻璃鋼的性能，纖維的產(chǎn)量又可以大幅度提高（因?yàn)楫a(chǎn)量和直徑成平方關(guān)系）。也有采用直徑!#4以上的玻璃纖維。玻璃鋼所用的玻璃纖維一般是把單絲并成線或粗紗，或進(jìn)一步制成織物及做成氈來使用。從表!各種纖維的強(qiáng)度比較性能羊毛棉紗亞麻尼龍生絲第二章玻璃鋼的基本性能性能羊毛棉紗亞麻尼龍生絲三種基本類型的玻璃鋼（一）單向纖維增強(qiáng)的玻璃鋼這一類玻璃鋼，玻璃纖維定向排列在一個(gè)方向，它是用連續(xù)紗或單絲片鋪層的。在纖維方向上，有很高的彈性模量和強(qiáng)度，其纖維方向的強(qiáng)度可高達(dá)’))),-.，但在垂直纖維方向上，其強(qiáng)度很低。只有嚴(yán)格的單向受力情況下，才使用這類玻璃鋼。其纖維體積含量可以高達(dá)&)!。（二）雙向纖維增強(qiáng)的玻璃鋼這類玻璃鋼是用雙向織物鋪展的，其玻璃纖維體積含量可達(dá)（三）準(zhǔn)各向同性玻璃鋼這類玻璃鋼是用短切纖維氈或模塑料制成的，制品中各向強(qiáng)度基本接玻璃鋼與玻璃鋼制品新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)及工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)用手冊(cè)近，纖維體積含量一般小于!#，適用于強(qiáng)度、剛度要求不高或荷載不很清楚而只能要求各向同性的產(chǎn)品。在玻璃鋼$復(fù)合材料中，力學(xué)性能在相當(dāng)大的程度上取決于增強(qiáng)材料，有人把它比做是材料的筋骨。古代增強(qiáng)材料主要是麻和棉纖維以及絲綢類。到了%年代，玻璃纖維開始占增強(qiáng)材料的絕大多數(shù)。在此后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期里，用玻璃纖維作增強(qiáng)材料的復(fù)合材料（即玻璃鋼）仍然占主要地位、但隨著工業(yè)的發(fā)展，不同的時(shí)期相繼出現(xiàn)了新的材料，在&年代研制了高模量碳纖維、硼纖維?！甏指淖兞瞬ＡС煞?，研究了型高強(qiáng)玻璃纖維。到了*年代，先后又開發(fā)了凱芙拉纖維等。見表+所示。增強(qiáng)材料多品種的開發(fā)，為復(fù)合材料的應(yīng)用開辟了新的領(lǐng)域和廣闊的途徑。幾種增強(qiáng)材料的性能纖維種類密度拉伸強(qiáng)度極限（-./）拉伸模量0—玻璃纖維+1+34—玻璃纖維+1+3)—玻璃纖維+1(—玻璃纖維+1型高模量碳纖維21型高強(qiáng)度碳纖維21聚芳香酰胺纖維6789/:,+321+13%劍麻21硼纖維+1碳化硅纖維+1玻璃鋼$復(fù)合材料的力學(xué)性能具有明顯的方向性，這是與金屬材料不同的。金屬材料，不論在任何方向，強(qiáng)度和彈性模量幾乎完全相同。而對(duì)于木材金沙集團(tuán)1862cc成色、玻璃鋼等，沿纖維方向的強(qiáng)度和彈性模量就比垂直于纖維方向上的要高得多。象金屬那樣強(qiáng)度不隨方向變化而變化的材料稱為各向同性材料，而象玻璃鋼、木材、鋼筋混凝土等，它們的強(qiáng)度隨方向不同而變化，稱它們是各向異性材料。玻璃鋼等人造的復(fù)合材料還可以人為地變化纖維方向和數(shù)量來達(dá)到某種特定的強(qiáng)度要求。例如，我們采用2：2玻璃布（指經(jīng)向纖維和緯向第二章玻璃鋼的基本性能纖維量為!：!）制造的玻璃鋼，其經(jīng)向和緯向強(qiáng)度幾乎是相等的。但在其它方向上強(qiáng)度則較低，如在#$方向上強(qiáng)度比經(jīng)、緯向強(qiáng)度!%!）環(huán)氧玻璃鋼的抗拉性能性能方向比例極限!+0拉伸彈性模量（2./）!13的玻璃布制成環(huán)氧玻璃鋼，它們經(jīng)向和緯向纖維量差別較大，因此在這兩個(gè)方向上的拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度都大不相同，如表&!）環(huán)氧玻璃鋼的力學(xué)性能性能拉伸壓縮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的概念前面已經(jīng)講過，它是指材料破壞時(shí)，物體內(nèi)的最大應(yīng)力值，按照受力情況可分為拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切等。如圖&所示矩形桿的受力狀態(tài)稱為拉伸。此時(shí)我們?nèi)±旌奢d等于!，桿的橫斷面積為，那么拉伸應(yīng)力就等于拉伸示意圖材料在初始受力時(shí)，有一段時(shí)間內(nèi)它的應(yīng)力與其應(yīng)變（受拉伸長(zhǎng)變形與原長(zhǎng)度之比）成正比，我們稱它為彈性階段。彈性階段的最大應(yīng)力值，稱為比例極限。材料在比例極限內(nèi)是不會(huì)破壞的。所以，也常稱之為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在彈性階段，應(yīng)力成正比，變成等式后加進(jìn)一個(gè)常數(shù)!，就是彈性模數(shù)，是常數(shù)值，它只與材料有關(guān)：是反映材料抵抗變形能力大小的參數(shù)。若把截面積又稱為抗拉剛度。用剛度概念來具體說明該構(gòu)件抵抗抗伸變形的能力就更全面了。構(gòu)件上作用的是與它相反方向荷載時(shí)。這時(shí)構(gòu)件就受壓縮，見圖!所示。構(gòu)件受壓縮時(shí)也有應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度、彈性模量、剛度等，其定義和拉伸時(shí)一樣，只是荷載方向相反而已。值得注意的是人們常常有一種誤解，認(rèn)為資料中所列舉的強(qiáng)度數(shù)據(jù)就是實(shí)際構(gòu)件的強(qiáng)度數(shù)據(jù)。其實(shí)這兩者截然不同，差異較大。例如手糊聚酯玻璃鋼板，小試件抗伸強(qiáng)度可達(dá)!%%!’%()*，而在同樣原材料的$+,-+的大型構(gòu)件上取下一塊試樣，它的抗伸強(qiáng)度只有.%%()*。這是因?yàn)閮烧叩闹圃觳僮鳁l件不同，大塊板工藝條件不如小試件那樣理想。因此，在采用各類資料、第二章玻璃鋼的基本性能書籍所給出的強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)，一定要注意你所設(shè)計(jì)的構(gòu)件工藝制造條件和一般小試件之間的差異，否則將會(huì)出現(xiàn)問題。此外，還要注意玻璃鋼!復(fù)合材料層間強(qiáng)度和彈性模量低的特點(diǎn)。層間是薄弱環(huán)節(jié)，因?yàn)閷娱g沒有增強(qiáng)纖維，所以它的層間剪切和層間抗伸強(qiáng)度都較低，充其量也只是樹脂本身的強(qiáng)度。這個(gè)特點(diǎn)告誡人們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造玻璃鋼制品時(shí)，除工藝制造時(shí)盡量使布層間粘牢外，設(shè)計(jì)上應(yīng)使層間應(yīng)力降到最 低，防止層間破壞情況出現(xiàn)。例如，#$ *$+,-，層間抗伸強(qiáng)度還要低些。玻璃鋼的彈性模量比木材大* 倍，但比一般結(jié)構(gòu)鋼小.# 倍。因此，在玻 璃鋼結(jié)構(gòu)中，常感剛性不足，會(huì)出現(xiàn)較大的變形。為了改善這一缺點(diǎn)，可采用 夾層結(jié)構(gòu)，亦可通過應(yīng)用高模量纖維或中空纖維等來解決。 壓縮示意圖可以看成：01, 剛性2 優(yōu)質(zhì)木材 竹材。第二節(jié) 物理性能 玻璃鋼具有密度小，良好的介電絕緣性能和良好的隔熱性能以及吸水 性、熱膨脹性能等。 一、密度 玻璃鋼密度介于.’ 玻璃鋼與玻璃鋼制品新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)及工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)用手冊(cè)還要輕! 左右，而機(jī)械強(qiáng)度卻很高，某些方面甚至能接近普通碳鋼的水平。例如某些環(huán)氧玻璃鋼，其拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)復(fù)均達(dá)到$%%&’( 以上。按比強(qiáng) 度計(jì)算，玻璃鋼不僅大大超過普通碳鋼，而且可達(dá)到和超過某些特殊合金鋼 的水平。 玻璃鋼與幾種金屬的密度、抗伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度比較見表) 幾種材料的性能比較材料名稱 密度 拉伸強(qiáng)度（&’(） 比強(qiáng)度 0%12