復(fù)合材料在土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用

李東斌 張浩

摘 要：現(xiàn)今社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步使復(fù)合材料的應(yīng)用成為土木工程中必不可缺的一部分。復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用在未來會(huì)推動(dòng)土木技術(shù)的進(jìn)步，為復(fù)合材料市場(chǎng)的擴(kuò)展提供更大的契機(jī)。

關(guān)鍵詞：土木工程；復(fù)合材料；發(fā)展；應(yīng)用

1、木工程中復(fù)合材料特性

1.1材料多樣性

復(fù)合材料簡(jiǎn)言之其特點(diǎn)是具有材料多樣性，是由各種物質(zhì)混合而來的復(fù)合材料，能夠涵蓋各種材料的優(yōu)點(diǎn)，為建筑行業(yè)的工作帶來了極大的便利。復(fù)合材料具有其他天然材料自身所沒有的特性，將其他天然材料的優(yōu)點(diǎn)合為一體，具有多種優(yōu)點(diǎn)的新型智慧復(fù)合材料解決了建筑行業(yè)的材料浪費(fèi)問題，避免了材料的不合理運(yùn)用，減少環(huán)境的污染。

1.2力學(xué)延展性

不同的選材使復(fù)合材料具有不同的力學(xué)延展性，比如，單向纖維增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)延展強(qiáng)度可高達(dá)1200Mpa，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過建筑鋼的拉伸強(qiáng)度。同樣能夠達(dá)到建筑鋼材要求的樹脂復(fù)合材料，是由碳纖維作為主要材料制作完成的，它的密度比建筑鋼材密度小五到六倍，但彈性質(zhì)量與建筑鋼材相同。

1.3良好的材料塑造性

建筑行業(yè)材料的良好性能是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的最重要部分，而現(xiàn)今，越來越多的人們開始關(guān)注建筑的藝術(shù)性以及和諧美觀。復(fù)合材料具有良好的材料塑造性，可以依照人們的想法對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)建造，與此同時(shí)，不需要多次的加工，一次就可以實(shí)現(xiàn)建筑物的塑造。

1.4隔音隔熱效果好

社會(huì)的不斷發(fā)展使人們的生活越來越豐富，同時(shí)也給人們帶來了各種各樣的噪音問題，特別是睡眠質(zhì)量的下降嚴(yán)重影響人們的日常工作與學(xué)習(xí)。建筑材料好壞依然由該材料能否隔音所決定。一部分傳統(tǒng)型建筑材料，雖然隔音效果好，但卻非常笨重，隔熱能力不好，在安裝和運(yùn)輸?shù)倪^程中都很麻煩。但新研發(fā)的復(fù)合型建筑材料。通過特殊的夾層既能隔熱，也能隔音，其隔音隔熱效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)型建筑材料，從聲源處阻隔噪音的傳播，而且新型復(fù)合材料非常輕巧，方便了人們的安裝和運(yùn)輸，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)型建筑材料所存在的隔音隔熱效果差的問題。

1.5能夠隨意設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑物不同的建筑要求來混合設(shè)計(jì)復(fù)合材料是新型復(fù)合材料的又一大特點(diǎn)。如建筑物需要良好的防水性能和防震性能，那么就可以將這兩種性能合二為一進(jìn)行加工。有些建筑物建筑量大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，那么就可以使用輕巧便利的復(fù)合材料，高效快速地完成建筑，同時(shí)節(jié)省建筑成本。

2、土木工程中對(duì)復(fù)合材料的應(yīng)用

2.1混合型混凝土結(jié)構(gòu)

混凝土和鋼材的成功組合，引發(fā)了有關(guān)人士對(duì)混凝土和混合材料組合的研究，這種新型結(jié)構(gòu)有巨大的發(fā)展空間，在未來將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)型建筑材料。現(xiàn)今，對(duì)新型結(jié)構(gòu)的研究主題是在混凝土外面包裹復(fù)合材料，這種組合方式在某些方面與混凝土鋼管類似。有關(guān)人士已經(jīng)對(duì)此開展實(shí)驗(yàn)，橋面板由復(fù)合材料制成，而混凝土替換橋包裹FRP的外殼，用于維持橋面板?；炷梁蛷?fù)合材料以這種形式進(jìn)行組合能夠最大限度地發(fā)揮其各自的優(yōu)勢(shì)，具有成本低，輕巧方便，強(qiáng)度高，安全性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑材料，使其廣泛適用于建筑行業(yè)。

2.2單復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

全復(fù)合材料本身就具有很多性能，其中就是有良好的多功能性和多塑造性。有些特殊建筑需要其建筑材料有電磁屏蔽和抗腐蝕的功能，而純復(fù)合材料便可解決這一問題。比如純復(fù)合材料應(yīng)用于電磁實(shí)驗(yàn)室，感光金屬板電路房間。名揚(yáng)四海的蘋果公司現(xiàn)在已經(jīng)將單復(fù)合材料應(yīng)用于干涉電子實(shí)驗(yàn)室，是現(xiàn)今最為完備的單復(fù)合材料建筑。

2.3負(fù)載環(huán)境中復(fù)合材料的使用

社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步和人們正常生命活動(dòng)的日益改變，也使得環(huán)境質(zhì)量發(fā)生了翻天覆地的變化，與此同時(shí)我們的生活方式也有所不同。河岸邊的地基已經(jīng)開始出現(xiàn)抵抗力下降的現(xiàn)象，其性能結(jié)構(gòu)也進(jìn)入了提前惡化階段，人們也越來越關(guān)注這些問題。引起河岸邊地基改變問題的原因較為復(fù)雜，但是復(fù)合材料就能夠避免這類問題的發(fā)生，復(fù)合材料在特殊環(huán)境上的使用引起了工程師們的注意。

2.4橋面板所擁有的特點(diǎn)

隨著時(shí)間的變化，橋面板的結(jié)構(gòu)特性會(huì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變，支撐力下降，抵抗力也會(huì)隨之逐漸弱化，引發(fā)這種改變的最重要因素就是腐蝕。而復(fù)合材料的使用可以更加方便快捷的解決這些問題，其中復(fù)合材料的抗腐蝕性能是解決問題的關(guān)鍵。我國(guó)的大多數(shù)橋梁歷史悠久，現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)橋面板結(jié)構(gòu)性能弱化的現(xiàn)象，因此改變橋面板結(jié)構(gòu)性能避免交通危險(xiǎn)的發(fā)生是目前急需完善的漏洞。由復(fù)合材料制成的橋面板輕巧便利，易于安裝，能大大縮短安裝時(shí)間，同時(shí)生產(chǎn)方便耗時(shí)短，我們可以利用復(fù)合材料橋面板取代傳統(tǒng)橋面板，延長(zhǎng)橋梁壽命。

3、發(fā)展復(fù)合材料的方案

3.1完善生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)

生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的完善，不僅有利于提高中國(guó)資源利用率，而且能夠促進(jìn)我國(guó)復(fù)合材料的生產(chǎn)使用。現(xiàn)在，復(fù)合材料在生產(chǎn)上出現(xiàn)的問題就是大多廠家生產(chǎn)的復(fù)合材料不符合我國(guó)建筑要求，使建筑商在進(jìn)行建筑的過程中必須經(jīng)過對(duì)復(fù)合材料的二次加工，這不僅造成資源的浪費(fèi)，也使我國(guó)的建筑效率呈下降趨勢(shì)，更嚴(yán)重的是造成環(huán)境的污染。復(fù)合材料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，就可避免此類問題的發(fā)生。

3.2優(yōu)化創(chuàng)新技術(shù)

優(yōu)化復(fù)合材料的創(chuàng)新技術(shù)，是我國(guó)復(fù)合材料發(fā)展應(yīng)用的關(guān)鍵，也是增強(qiáng)我國(guó)土木工程產(chǎn)業(yè)運(yùn)行發(fā)展的需要。同時(shí)也能夠創(chuàng)造最大利潤(rùn)，節(jié)省建筑成本。我國(guó)復(fù)合材料的生產(chǎn)源自于西方國(guó)家的技術(shù)創(chuàng)新，在技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)操作上始終擺脫不了西方國(guó)家的技術(shù)支持，而有些材料又必須從國(guó)外進(jìn)口，自然而然地提高了我國(guó)復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。所以，優(yōu)化創(chuàng)新技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。

4、結(jié)束語

建筑工程的日益發(fā)展，給土木工程指明了正確的運(yùn)行方向。復(fù)合材料的方便快捷，與傳統(tǒng)材料相比所具有的安全經(jīng)濟(jì)，材料多樣性，良好的力學(xué)延展性等性能，使復(fù)合材料在未來注定有巨大市場(chǎng)，也使復(fù)合材料成為土木工程中不可或缺的建筑材料，為降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益起到了巨大作用。

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