谈玻璃钢制品在公路交通安全设施中的应用

【摘 要】随着公路尤其是高速公路的快速发展,将对现有的交通安全设施的质量、安全、环保、耐久、养护等方面提出更高的要求。在不断发展新工艺、新材料的今天,交通安全设施的品种、性能也随之不断进步,以满足交通运输发展对安全设施的需求,充分发挥公路的经济效益和社会效益。
【关键词】公路交通安全设施;钢材;玻璃钢;造价;养护

1 引 言

  交通安全设施是为保障行车和行人的安全,充分发挥道路的作用,在道路沿线所敷设,对确保行车安全、减轻事故严重程度、美化道路景观、平滑交通流、提高行驶舒适性等起到十分重要的作用。
  目前,用于交通安全设施的材料以钢材为主,随着使用时间的推移,钢材表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到破坏,钢材锈蚀。钢材锈蚀不仅使截面积减小,性能降低甚至报废,而且因产生锈坑,可造成应力集中,加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下,将产生锈蚀疲劳现象,使钢材的疲劳强度大为降低,甚至出现脆性断裂。尤其在沿海、潮湿、特殊气象条件等气候环境的氯离子腐蚀更加明显。图l是组合式护栏的防撞墙(钢管)与组合式护栏的防撞墙(玻璃钢)使用~年的外观对比,前者油漆已经脱落,后者崭新如故。

2 玻璃钢制品材料的特点

  玻璃纤维增强塑料(简称为玻璃钢)是一种以不饱和聚酯树脂(包括间苯型、邻苯型、乙烯基型和酚醛型、双酚A等)为基体,以玻璃纤维粗纱(中碱或无碱)为骨架在定制模具上经过特殊工艺制成的材料。是一种非金属材料,它不同于传统的金属材料,在化学介质的作用下不会发生电化学腐蚀而生锈,不会因此使得材料的结构受到破坏,不需要进行定期或不定期的检查、维护,并且不会像金属材料那样由于许多不可见因素的存在,引起一系列的不可预见的事故发生。同时,它也不同于木材等材料会发生腐烂、霉变现象,是传统的铁、木、水泥等材料的升级换代产品。
  玻璃钢制品,是积极推广的复合材料产品,其质量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀、色彩鲜艳、光洁度达到镜面效应等优点,已远远超过了陶瓷、硬塑、钢铁等材料的同类制品。其特点如下:
  1)耐多种化学介质的腐蚀,永不生锈,使用周期长,免于维护。
  2)阻燃。通过特殊设计的配方可以满足工程对防火的要求,通过ASTME-84阻燃测试具有较好的阻燃防火性能,从而保证安全。
  3)绝缘、绝燃、无磁性。
  4)可设计性强,尺寸灵活多样,尺寸稳定。可根据设计要求进行定制产品,如不同的外型尺寸,不同的负载要求等。可大程度地满足设计的要求,并能将切割引起的损耗降至低,从而节约成本。
  5)轻质、高强,且便于切割、安装。
  6)内外均一的颜色,并且色彩可任意选择。能根据客户的要求定制颜色,改善生产场所的环境。
  7)具有较好的综合经济效益。

3 交通安全设施中的玻璃钢制品材料

  玻璃钢从上世纪40年代问世以来,在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等工业领域得到了广泛的应用。近年来,玻璃钢又以其高强、轻质、耐腐蚀、构件可设计、易成型等优点,成为土木工程的一种新型结构材料。
  常用的玻璃钢材料主要是树脂基体的玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP),它们的主要性能可以从表1看出。各种材料的力学性能参数变化范围很大,比强度是钢材的20倍~50倍,自重小。突出的优点在于它有的很高比强度,即通常所说的轻质高强。

4 交通安全设施中的玻璃钢制品

  目前,公路安全设施系统总体水平较好,各安全设施子系统从设置水平和发挥的作用来看,基本满足了相关标准的要求。但是,随着公路尤其是高速公路的快速发展,将对现有的交通安全设施的质量、安全、环保、耐久、养护等方面提出更高的要求。
  在不断发展新工艺、新材料的今天,交通安全设施的品种、性能也随之不断进步,从而其可见性、耐久性、视认性正在不断提高。
  近年来,有些公司密切关注新材料、新工艺的发展情况,更新观念,主动出击,与有关单位合作开发了玻璃钢防眩板、两层防腐隔离栅、玻璃钢护栏、柱式轮廓标、诱导标、防眩设施、防撞桶、桥梁外侧的组合式护栏的防撞墙上的组合部分等新产品, 并在有关部委的指导下,适时编制了相关标准和行业标准,为交通安全设施产品的规范化、标准化做出了积极贡献。

5 经济效益

  现采用桥梁外侧的组合式护栏的防撞墙上部组合件做造价比较,选常规的一节25m组合式护栏的防撞墙上部钢管组合件(下简称钢管A)和玻璃钢组合件(下简称玻璃钢B)的市场材料费作为计算单元。
  钢管A所需钢筋5.25kg, 钢管18.74kg,钢板13.78 ,油漆面积5.456m2,综合费合计381.78元(钢材含加工:245.505元;油漆含施工:136.275元)。玻璃钢B所需玻璃钢支架2只,每只35元;玻璃钢管2.5m,每米44元。材料费计180元,另加安装费计40元,合计220元。前期建安费就节省了42.38%,后期按照每年
除锈、刷一次油漆,后期维护费用至少为136.275元。如果按照10km公路计算,节省的费用就可观了。
  根据已建桥梁组合式护栏运营主管部门的反馈资料及工程设计经验,往往在使用10a左右就出现不同程度的劣化现象,为维护这些构件而长期投入的费用往往高达项目投资费用的35%左右,甚至出现维修费用超过投资费用的情况。
  通过实践证明,采用玻璃钢构件不仅可以减少维修费用,也可以延长其寿命,从而使得交通安全设施在设计使用年限内的年均总成本大大降低,社会经济效益显著,值得大力推广应用。江苏南通强力塑胶有限公司的玻璃钢组合护栏已经在上海浦东机场北通道华夏路高架、浦东中环线高架等道路使用,可以说也是一道城市风景线。

6 结语

  总的来说,完善而合理的交通安全设施能够美化环境、协调景观、活跃视觉,为司乘人员提供安全、快捷、经济、舒适的功能,具有特殊的意义。因此,各国尤其是工业发达,对安全设施的开发研究及其应用非常重视,不断推出了形式多样、经济美观、性能优良和安全适用的新产品,以满足交通运输发展对安全设施的需求,充分发挥公路的经济效益和社会效益。