纖維增強塑料筋在土木工程中的應用

■涂 銳 ■大同煤炭職業(yè)技術(shù)學院，山西 大同 037000

近年來，隨著建筑領(lǐng)域以及科學技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑材料逐漸增加，纖維塑料增強筋作為一種具有高強度、抗疲勞等特性的新型材料，得到廣泛的推廣和普及。因此，加強推廣纖維增強筋在土木工程中的應用勢在必行。

1 纖維增強塑料筋

纖維增強塑料筋是一種由增強和基體材料組成的復合型建筑材料，其中高性能纖維是構(gòu)成纖維增強塑料筋中的重要基礎(chǔ)，主要分為有機與無機兩大類型，也是賦予纖維增強塑料筋較高承重力的關(guān)鍵?；w材料一般是指合成樹脂，其中有機纖維，例如:混雜纖維等，要多于無機纖維，例如:玻璃纖維、金屬纖維等，這些纖維原材料的物理性質(zhì)就是纖維增強塑料筋的物理性質(zhì)。目前，國內(nèi)外建筑行業(yè)普遍應用玻璃、鋼纖等纖維增強復合材料。

纖維增強塑料筋密度較小，質(zhì)量較輕，而其強度卻極高，能夠超越鋼筋的10～15倍左右，能夠在一定程度上減少施工工人的勞動強度。在抗拉度上也表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，在橋梁建筑方面，具有提高橋梁結(jié)構(gòu)的極限跨度，減震作用。另外，纖維增強塑料筋受到外界溫度影響較小，不會發(fā)生變形等問題，能夠切實保護好整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，促進建筑發(fā)揮實用價值。

2 纖維增強塑料筋在土木工程中的應用

2．1 橋梁方面

近年來，美國全部應用纖維增強塑料筋建造第一座橋，通過科學、合理的設(shè)計和構(gòu)造，建造橋梁的質(zhì)量僅僅是水泥橋面的十分之一。通過這座橋的建造，為運用復合材料以及纖維增強塑料筋進行施工奠定了基礎(chǔ)。除此之外，加拿大、日本等其他國家也先后應用纖維增強塑料筋建造橋梁等重要工程。這些橋梁的成功建造充分證明了橋梁設(shè)計施工的可行性，在土木工程施工過程中，加強對施工的管理，進行現(xiàn)場監(jiān)督和指導，能夠?qū)崿F(xiàn)應用纖維增強塑料筋建造橋梁的目標［1］。

2．2 海洋工程方面

由于海水當中鹽的成分較高，對工程建筑具有較強的腐蝕性，目前，在海洋工程建設(shè)過程中，建筑工程普遍應用15cm的鋼筋混凝土進行防腐設(shè)計，但是，僅僅能夠確保建筑工程20年使用壽命，與海洋工程發(fā)展的要求相背離。因此，纖維增強塑料筋以其耐腐蝕性特性成為海洋工程建筑的首選材料，有效的解決了海洋工程的一大難題，在推動海洋事業(yè)發(fā)展方面具有積極地促進作用。

另外，由于海風中存在較多鹽分，對于周邊陸地建筑也能夠構(gòu)成腐蝕破壞，并出現(xiàn)早期劣化現(xiàn)象，影響建筑壽命。因此，將纖維增強塑料筋應用于沿海建筑，也能夠在一定程度上抵御海風中的鹽粒子對建筑的破壞，目前，國外很多國家已經(jīng)應用纖維增強塑料筋進行海洋工程建筑，不僅能夠節(jié)約資源，降低建筑成本，還能夠有效解決海洋腐蝕問題，促進海洋工程事業(yè)可持續(xù)發(fā)展［2］。

2．3 巖土工程方面

巖土工程與土壤息息相關(guān)，土壤中包含有機物、水等物質(zhì)對巖土工程的錨桿具有極高的腐蝕作用，目前，巖土工程中應用的錨桿主要是高抗拉強度的鋼筋，錨桿被復試后，會導致鋼錨桿錨固工程無法起到作用，嚴重情況下，會引發(fā)安全事故。因此，國外在20世紀90年代，逐漸應用纖維增強塑料筋取代鋼筋錨桿，由纖維增強塑料筋構(gòu)造的錨桿，在和地質(zhì)極其惡劣的情況下，能夠發(fā)揮其抗腐蝕性能、抗拉強度等性能，不需要其他防護措施，另外，由于纖維增強塑料筋構(gòu)成材料的特殊性，賦予其輕便等特征，方便運輸，特別適用于地形較復雜地區(qū)的巖土工程建筑。所以，在巖土工程建筑過程中，可以將其應用于臨時基坑支護的錨桿等工程中，從而滿足巖土工程建筑要求，推動巖土工程進一步發(fā)展，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展提供支持［3］。

2．4 特殊工程方面

土木工程涉及范圍較廣，除了巖土工程、海洋工程等建筑，還有許多特殊工程，例如:非導電與非磁性結(jié)構(gòu)工程、高寒環(huán)境工程等。首先，在非導電與非磁性結(jié)構(gòu)工程建筑過程中，如果應用鋼筋等材料進行建筑，則需要更為復雜、繁瑣的工序?qū)︿摻钸M行絕緣防護。然而，纖維增強塑料筋具有極好的電絕緣性與非磁性，能夠滿足工程建筑要求，并成為解決這一問題的有效途徑，尤其是在軍事方面的應用，可以廣泛應用與機場與軍用設(shè)施以及敏感軍用設(shè)施中，能夠很好地防止雷達以及電磁的干擾，確保軍事信息安全、可靠［4］。

其次，高寒環(huán)境中的工程對建筑材料要求極高，維護和保養(yǎng)成本相對較高，難度較大。在高寒工程建筑過程中應用纖維增強塑料筋建造基礎(chǔ)設(shè)施，能夠減少維護項目，不僅能夠提高建筑工程質(zhì)量，還能夠大大減少工程工期，節(jié)約成本，實現(xiàn)高寒工程耐用性以及使用時間長的目標，實現(xiàn)更加科學、合理的開發(fā)高寒地區(qū)資源，促進我國社會經(jīng)濟發(fā)展。

最后，地質(zhì)災害防護工程，自然災害預見難度較大，且后果對人們生產(chǎn)和生活產(chǎn)生巨大影響，加強地質(zhì)災害防護工程的建造具有十分重要的意義。近年來，應用預應力錨固支護技術(shù)成為有效治理山體滑坡的關(guān)鍵途徑和重要手段，但是，山體對鋼筋錨固的影響不可避免，一旦錨固被腐蝕，就無法起到防護作用。因此，將纖維增強塑料筋應用在地質(zhì)災害防護工程中，能夠解決這一安全問題，并促使材料發(fā)揮積極作用，保護人們安全［5］。

3 結(jié)論

根據(jù)上文所述，社會發(fā)展對土木工程建筑質(zhì)量要求不斷提高，傳統(tǒng)材料性鞥已經(jīng)無法達到建筑目標。因此，纖維增強塑料筋以其眾多優(yōu)勢獨占鰲頭，成為眾多建筑材料中的重要材料，特別是在一些特殊工程建筑中，充分展現(xiàn)了其自身的特性，對推動我國各個領(lǐng)域的發(fā)展具有十分重要的作用。所以，加強推廣和普及纖維增強塑料筋在土木工程中的應用勢在必行。

［1］高宏，朱心部，張繼文.FRP筋體外預應力混凝土梁的疲勞性能研究［J］.徐州建筑職業(yè)技術(shù)學院學報，2010，18(03):259-261.

［2］吳桂芹，馬立國，周新剛.FRP筋及其增強砼的耐久性與壽命預測［J］.煙臺大學學報(自然科學與工程版)，2012，20(05):12-14.

［3］鄭百林，張偉偉，賀鵬飛.增強混凝土中FRP包覆筋研究(I):微結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.復合材料學報，2011，10(8):158-159.

［4］馬建鋒，李波，叢紹運.淺談FRP在土木工程領(lǐng)域中的研究與應用［J］.科技信息(學術(shù)研究)，2013，14(01):265-267.

［5］任慧韜.纖維增強復合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)基本力學性能和長期受力性能研究［J］.大連理工大學，2009，12(5):123-125.