復(fù)合材料在土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用

賈曉丹

沈陽遠大鋁業(yè)工程有限公司 遼寧沈陽 110000

1 復(fù)合材料在土木工程當(dāng)中的發(fā)展

在土木工程當(dāng)中，復(fù)合材料是從二十世紀中期逐漸發(fā)展起來的，其主要經(jīng)過了四個階段。在早期，是利用玻璃纖維束來對鋼筋進行代替，其應(yīng)用在了混凝土的構(gòu)件方面。在二十世紀七十年代，土木結(jié)構(gòu)工程當(dāng)中逐漸大批量的利用和研究纖維，進而提高復(fù)合材料。等到了二十世紀末期，我國復(fù)合材料的發(fā)展得到了比較大的成果。比較典型的工程是瑞典的Ibach橋。早二十世紀初期，土木工程當(dāng)中的復(fù)合材料逐漸得到了廣泛應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在土木工程當(dāng)中廣泛應(yīng)用復(fù)合材料將進一步促進建筑事業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展。

2 復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用分析

2.1 對工程結(jié)構(gòu)進行加固補強

在土木工程當(dāng)中，通過復(fù)合材料來進行加固補強的方法是將混凝土的結(jié)構(gòu)來進行加固和粘貼。這種方法主要有下面幾個方面的步驟：第一，將復(fù)合材料布纏在混凝土的柱子上面，進而實現(xiàn)加固的效果，更有效的提高混凝土的強度，增加混凝土柱子的抗震效果；第二，通過FRP片在建筑的板以及梁的上面進行粘貼，充分讓混凝土更為緊密，進而有效的防止裂縫的出現(xiàn)，提高混凝土承載力；第三，通過FRP片將建筑物梁以及柱包裹上，提高柱和梁抗剪的承受力。在土木工程施工當(dāng)中，往往用到加固方式，然而需要對一些問題進行注意，例如：工程結(jié)構(gòu)加固補強程度和過去的各個構(gòu)件的配合率不能夠存在較大差別，需要將這個差距控制在一定范圍當(dāng)中。

2.2 復(fù)合材料筋索以及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

通常情況下，F(xiàn)RP筋當(dāng)中含有60%左右的纖維，這類結(jié)構(gòu)比較輕，質(zhì)量僅僅是鋼筋的五分之一。然而，它的高度是6倍的普通鋼筋，其有著比較顯著的特點, 例如：非磁性、抗疲勞以及抗腐蝕性等。在土木工程施工過程當(dāng)中，利用FRP筋對工程進行施工建設(shè)。它的主要作用是提高材料耐腐蝕性，進而增加建筑建構(gòu)的使用期限。當(dāng)利用傳統(tǒng)鋼筋來對建筑進行施工的時候，因為鋼筋比較容易受到腐蝕，所以鋼筋結(jié)構(gòu)比較容易造成腐蝕，進而對建筑結(jié)構(gòu)帶來一定的損傷，增加建筑成本。但是，利用FRP筋之后，可以對這些問題進行有效的預(yù)防，節(jié)省了非常的成本。除此之外，許多特殊的工程要求不能有鐵磁，此時就能夠利用FRP材料來進行建設(shè)。FRP筋大體上存在四種用途，分別是GFRP筋，其主要對表面進行處理；CFRP預(yù)應(yīng)力筋主要應(yīng)用在多股的鋼線間；FRP筋主要是處理表面的壓痕以及滾花，進而交錯的編制。

2.3 適合材料的組合結(jié)構(gòu)

將多類復(fù)合材料和混凝土組合使用就構(gòu)成了復(fù)合材料組合結(jié)構(gòu)。這類組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點為能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互相補充。因為FRP是一個有著性能較高的新型結(jié)構(gòu)材料以及較強的設(shè)計性，因此，字啊結(jié)構(gòu)形式上有著比較大的創(chuàng)造性，進而形成了比較多的組合結(jié)構(gòu)，例如：FRP管混凝土，其通過FRP管的約束作用大大提升了工程施工的質(zhì)量。除此之外，因為FRP管的優(yōu)點，研究學(xué)者都對其進行了比較多的改造和研究。在施工當(dāng)中，它有許多種用途。FRP-混凝土-鋼管組合構(gòu)件。這個構(gòu)件的中心是空的，利用FRP解耦股讓鋼管外部包裹其中。在兩者的中間填上混凝土。外面的FRP結(jié)構(gòu)對鋼管可以起到更好的保護作用，進而避免了其受到腐蝕，大大提高了工程質(zhì)量。CFRP-鋁合金組合構(gòu)件：在土木工程建設(shè)的時候，利用鋁合金構(gòu)建將鋁合金管的外部包裹。由于這些材料有著高強、輕質(zhì)、抗腐蝕性。因此，可以對其存在的問題進行避免，讓這些材料的結(jié)構(gòu)發(fā)揮的作用進行最大化。FRP木組合構(gòu)件：這種構(gòu)件是通過纖維構(gòu)造形式組合而成，其有著比較強的受力性，然而，存在比較差的抗火性。所以，要想讓木材和FRP更好的組合，需要將木材看出構(gòu)件的填充成分，提高材料抗力性[2]。

2.4 全復(fù)合材料組合結(jié)構(gòu)

復(fù)合材料有著比較強的力學(xué)特性，其對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料存在的不足進行互補，有著比較大的耐腐性以及較強的隔熱性等等。除此之外，其還有著比較高的可加工性以及可設(shè)計性。所以,在土木工程當(dāng)中，復(fù)合材料有著比較大的優(yōu)勢。在合計土木工程施工過程當(dāng)中，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的用途主要體現(xiàn)在下面幾個方面：

復(fù)合材料橋面體系。在橋面的工程當(dāng)中，能夠?qū)?fù)合材料應(yīng)用過載橋梁面板上。因此這種結(jié)構(gòu)比較輕質(zhì)，并且性能比較強，可以更為有效的降低橋面對橋梁夜里，并可以提高橋面抗壓性，進而大大減小了后期維護成本。除此之外，利用這類材質(zhì)對橋梁進行建設(shè)，可以更好的提升橋梁承載力，增加建筑物自身的美觀。復(fù)合材料輕質(zhì)橋梁：一般的輕質(zhì)橋梁指的是人行天橋。這類橋梁建造的地方通常人流量比較大。利用復(fù)合材料來對橋梁進行建筑，首先需要具備提高橋梁的承載力。因為它的設(shè)計性比較強，可以充分滿足天橋美觀的性能。FRP編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)指的是將復(fù)合材料板條根據(jù)一些規(guī)律來編制，接著利用整體張拉之后形成新的結(jié)構(gòu)。在一些比較大的跨度結(jié)構(gòu)當(dāng)中，往往應(yīng)用到這類結(jié)構(gòu)，其有著比較強的景觀效應(yīng)。

3 結(jié)語

經(jīng)過上述分析，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，土木工程項目質(zhì)量標(biāo)準以及要求越來越高，復(fù)合材料在土木工程當(dāng)中也得到了越來越廣的應(yīng)用。所以，需要強化研究力度，在實際的土木工程建設(shè)過程中，需要不斷探索和實踐，找出科學(xué)的土木工程建筑的復(fù)合材料，進一步促進我國建設(shè)行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，進而對資源進行優(yōu)化和利用，較小工程成本，提高土木工程項目的質(zhì)量。