工程结构中常用的FRP一般由高性能纤维和树脂基体(俗称胶)组成。纤维是其中受力的主要成分；基体的作用是将纤维粘结在一起，使纤维共同受力。纤维和树脂的性能共同决定了FRP的宏观力学性能。高性能纤维材料与性能优越的基体材料结合才能制成满足工程结构需要的FRP材料或制品，因此先需要了解各种纤维材料和树脂基体的性能和特点。常用的纤维有：玻璃纤维(Glass Fiber)、碳纤维(Carbon Fiber)和芳纶纤维(Aramid Fiber)三种；常用的树脂有：环氧树脂(Epoxy Resins)、不饱和聚酯树脂(Unsaturated Polyester Resins)、乙烯基酯树脂(Vinylester Resins)和酚醛树脂(Phenolic Resins)等。此外，有时还根据工程需要在FRP中加入一些添加剂，如阻燃剂、热稳定剂、光稳定剂、着色剂和填料等，以改善其工艺性能或制品的性能。

1.1　纤维材料

　　玻璃纤维是早用于制作FRP的纤维，早出现于20世纪30～40年代的美国。它的主要化学成分为一些金属或非金属的氧化物，包括SiO₂，CaO，Al₂O₃，MgO，B₂O₃，Na₂O，K₂O，ZrO₂等。这些氧化物的不同含量的组合可以生产出不同性能的玻璃成分，如表2.1-1列出。因为玻璃纤维生产工艺简单，价格便宜，所以玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer，简称GFRP或玻璃钢)的应用量大。

　　碳纤维是力学性能和化学稳定性能好的一种纤维，但价格较高。其化学成分为碳，微观上为类石墨的束状堆砌结构。根据碳纤维生产工艺的不同，可以分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶丝基碳纤维、气相生长碳纤维及石墨晶须，其中前三种应用较广。根据碳纤维的力学性能又可以分为通用级碳纤维(GP，抗拉强度≤1000MPa，拉伸弹模≤100(MPa)和高性能碳纤维(HP)，其中高性能碳纤维包括标准型、高强型(抗拉强度≥4000MPa)、高模型(拉伸弹模≥390GPa)以及超高强型和超高模型。目前，工程结构中应用的主要是高性能碳纤维。
　　芳纶纤维是一种高性能的有机纤维，20世纪60～70年代研制成功，化学名称为聚芳酰胺纤维，具有很好的韧性。芳纶纤维产品早于1972年由美国杜邦公司推出，称为Kevlar纤维，并保持垄断。到20世纪80年代末，荷兰AKZO公司和日本Teijin公司也开发出了产品，称为Twaron和Technora(HM-50)；我国和俄罗斯也有少量生产。
　　表2.1-2中列出部分代表性的纤维产品的性能指标(同类其他产品的指标可能会略有差别)及其与钢和铝的性能指标对比。可以看出，纤维材料的比强度(拉伸强度除以相对密度)远远高于钢材和铝材，玻璃纤维的比模量(弹性模量除以相对密度)略高于钢材和铝材，而其他两种纤维的比模量则是它们的几倍甚至几十倍。

　　纤维产品的主要形式为丝束(包括无捻纱和加捻纱)、短切纤维、纤维网、纤维布、纤维毡以及各种纤维织物，图2.1-1中列出了一些产品形式，可分为：
　　(1)单向纤维增强材料，如丝束、单向纤维布等；
　　(2)正交双向纤维增强材料，如两轴正交编织布、纤维网格等，一般为0／90°或±45°，两个方向上的纤维量为固定比例；
　　(3)准各向同性增强材料，如短切纤维毡、连续纤维毡，其纤维方向随机，宏观力学特性没有明确的方向性；
　　(4)斜交多向纤维增强材料，如多轴编织布等；
　　(5)三维织物。
　　前3类纤维产品形式的应用多。

1.2　树脂基体

　　树脂分为热固性树脂和热塑性树脂两类，目前结构工程中应用的主要是热固性树脂，主要有以下几类：
　　(1)环氧树脂是结构工程中常见的一类树脂，泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团()的高分子化合物。环氧树脂的粘接性能、力学性能、耐腐蚀性、绝缘性好，并且可以在室温低压环境中固化。在结构工程领域，它作为粘接剂已得到广泛应用。但其黏度大，工艺性略差，价格相对略高。
　　(2)不饱和聚酯树脂是包含不饱和二元酸酯基的一类线型高分子聚合物，具有低压固化、耐化学侵蚀性好、电绝缘性好等优点，但固化收缩较大。
　　(3)乙烯基酯树脂是具有端基或侧基不饱和双键的一类高分子聚合物，与不饱和聚酯树脂的形式类似，也可以认为是一种不饱和聚酯树脂的类环氧的改性，其性能与不饱和聚酯树脂类似，但具有更显著的耐腐蚀性、韧性和工艺性能，尤其与玻璃纤维有很好的浸润性。但与环氧树脂相比，其力学性能略低。
　　(4)酚醛树脂统指酚类和醛类的缩聚产物，一般指由苯酚和甲醛缩聚而成的合成树脂。它具有很好的绝缘性、耐热性、耐烧蚀性、耐酸性、耐水性，力学性能也较好，因此已经广泛应用于电器、航空航天等领域。但酚醛树脂在使用中有苯类气体挥发，对人体有危害。

　　表2.1-3列出了一些代表性的树脂产品的性能指标(为常见牌号树脂的性能参数)。可以看到，树脂的力学性能指标与纤维相差很大，这表明FRP材料在受力时，纤维是主要受力成分，树脂的作用主要是保证纤维之间粘结，共同受力。各类树脂的比重相差不大，一般为1.1～1.2。

1.3　纤维增强树脂基复合材料

　　通过一定的工艺将纤维与树脂混合合成后，就形成了FRP材料。树脂和纤维的种类多样。可通过不同的组合获得多种不同性能特点的FRP材料，因此其力学性能参数有较大的变化范围。通常纤维材料在FRP中所占比例称为纤维含量，根据考察的指标不同有两种形式：纤维质量含量V_m和纤维体积含量V_f。

　　由于纤维为一维材料，具有方向性，因此FRP材料在力学性能上也表现出显著的方向性，如图2.1-2所示的连续纤维单向铺置的FRP板，沿纤维方向(1方向)上的强度和弹性模量较高，而垂直纤维方向(2方向)上的强度和弹性模量较低，且两者相差较大，在xy平面内表现为正交各向异性。1、2两个方向称为材料主方向，这两个轴称为材料主轴。表2.1-4列出了一些具有代表性FRP材料的基本性能指标。可以看到，纤维单向铺置的FRP在纵横两个方向上的性能参数相差一个数量级，而正交双轴1:1纤维织物增强的FRP在宏观上表现为准各向同性。而多数传统工程结构材料，如钢材和混凝土等，都是各向同性材料，只有少数，如木材，具有方向性的特点。因此，FRP具有各向异性、性能参数多且变化范围大等特点，使得FRP结构的设计分析比传统工程材料结构要复杂很多。但这两个特点也使FRP结构和构件具有很好的可设计性，即可以通过不同的原材料、纤维含量以及设置不同纤维主方向的单层板，设计出不同强度指标、弹性模量以及有特殊性能要求的FRP构件。也正因为如此，FRP的性能受纤维和树脂材料性能的影响很大，因此工程结构中使用的纤维材料和树脂材料应具有严格的配套性，这样才能保证FRP材料性能具有稳定性。