碳纖維混凝土材料與其在路面工程中的應(yīng)用

王立龍　程希才

摘 要：本文對碳纖維混凝土在公路路面施工中的應(yīng)用展開了分析和研究，旨在為相關(guān)工作人員提供一些有益借鑒。

關(guān)鍵詞：碳纖維混凝土；建筑工程；復(fù)合材料

1 前言

在路面工程施工過程當(dāng)中，混凝土作為重要的建筑材料，其性能在很大層面上影響著整體建筑工程的質(zhì)量，如何借助新材料新工藝來強(qiáng)化混凝土綜合效能是當(dāng)前建筑工程應(yīng)用研究過程當(dāng)中所關(guān)注的主要問題。文章嘗試探討，碳纖維混凝土在建筑工程中的具體應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)借鑒意義。

2 混凝土的基本內(nèi)涵

在路面工程施工中，混凝土是重要的建筑材料。由于其自身存在著諸多的性能優(yōu)勢，因此無論是混凝土的使用數(shù)量方面還是在混凝土的綜合性能要求方面都取得了很大水平的提高，特別是我國當(dāng)前正在全面實(shí)施城鎮(zhèn)化建設(shè)，對混凝土綜合性能指標(biāo)提出了更高的要求，如何發(fā)揮出混凝土自身的性能優(yōu)勢，不斷的改善混凝土原有的性能缺陷已經(jīng)作為一個重要的議題提上了議事日程。

3 碳纖維混凝土特點(diǎn)及優(yōu)勢分析

碳纖維材料不但擁有碳材料本身具備的強(qiáng)大的抗拉伸性能，同時還具備纖維材料的輕質(zhì)柔軟性能，在實(shí)際施工中非常容易進(jìn)行加工，因此，這種材料是一種力學(xué)性能非常優(yōu)秀的材料。其拉伸強(qiáng)度約為2～7GPa，是鋼材的4～5倍。碳纖維由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，使得其在保持優(yōu)秀性能的同時保持著較小的密度，因此其重量非常輕，其密度還未達(dá)到普通鋼材的四分之一。碳纖維的熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好，耐劇烈溫度變化。此外，碳纖維化學(xué)方面的性能依然良好，它耐酸性能突出，可抗?jié)恹}酸、硫酸的腐蝕，還有抗輻射、吸收有毒氣體等優(yōu)點(diǎn)。

碳纖維混凝土是當(dāng)前纖維混凝土在工程應(yīng)用過程當(dāng)中的一種主要類型，碳纖維本身是一種含碳量在百分之九十以上的纖維。由于碳纖維具有比較高的強(qiáng)度以及較好的耐高溫特點(diǎn)，同時重量較輕、尺寸穩(wěn)定，具有良好的抗疲勞阻尼特性，所以碳纖維正在應(yīng)用在社會生產(chǎn)生活的諸多領(lǐng)域。通過將碳纖微應(yīng)用在混凝土成分中，科學(xué)有效地提高混凝土綜合的強(qiáng)度韌性，防止由于混凝土在過往使用過程當(dāng)中存在的抗拉性能差、延性差等缺點(diǎn)問題的出現(xiàn)。

4 碳纖維在混凝土中的作用

4.1 可以制作復(fù)合材料

在混凝土中，摻入不同品質(zhì)的碳纖微可以有效的提高混凝土在導(dǎo)電、屏蔽磁場等方面的作用，進(jìn)行多功能水泥復(fù)合材料的生產(chǎn)，這樣的水泥材料具有良好的抗拉抗彎、耐高溫、抗腐蝕、抗?jié)B透等方面的作用，從這一點(diǎn)來看，碳纖維應(yīng)用在混凝土中可以制成智能材料。

4.2 有助于改善混凝土的性能

碳纖維應(yīng)用在混凝土的施工過程當(dāng)中，能夠有效的發(fā)揮出碳纖維自身的性能優(yōu)勢，同時還可以在很大程度上改良混凝土的原有性能，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度以及承載性能，這對于碳纖維混凝土材料進(jìn)行高強(qiáng)度施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 碳纖維的應(yīng)用是主要課題

有鑒于碳纖維材料具有諸多優(yōu)勢，所以其在混凝土中的應(yīng)用有著巨大潛力以及拓展空間。怎樣把碳纖維混凝土應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域，是現(xiàn)代建筑工程實(shí)踐研究的一個熱點(diǎn)。

5 碳纖維混凝土在路面工程中的作用以及應(yīng)用策略

5.1 碳纖維混凝土在路面工程中的作用

5.1.1 抗沖擊性能

由于碳纖維混凝土具備非常強(qiáng)大的抗沖擊性能，因此，在動荷載作用下，它能夠更加有效的抵抗和承載形變，即便最終發(fā)生開裂也不會像傳統(tǒng)混凝土材料一樣出現(xiàn)碎裂。所以，碳纖維混凝土材料非常適合使用在公路路面工程建設(shè)中。

5.1.2 抗疲勞性能

已經(jīng)有研究結(jié)果表明，普通混凝土公路路面在經(jīng)過950 次荷載之后就會發(fā)生形變，進(jìn)而出現(xiàn)開裂，使得路面破損。而碳纖維混凝土構(gòu)成的路面，不但能夠承載更多次數(shù)的荷載作用，同時還能夠減小路面厚度，達(dá)到節(jié)省材料、節(jié)約成本的目的。

5.1.3 抗收縮性能

由于碳纖維對混凝土基體的抑制作用，應(yīng)用于公路路面能夠抑制了裂縫的發(fā)展，當(dāng)材料用在路面工程中時，裂縫的減少對抗?jié)B、抗凍等有明顯的提高。

5.2 碳纖維混凝土在路面工程中的應(yīng)用策略

5.2.1 正視碳纖維混凝土的使用

和傳統(tǒng)的混凝土相比，碳纖維混凝土無論是在剛性方面，還是在韌性方面以及抗腐性方面都有著良好的優(yōu)勢。因此，在今后的路面工程施工中，應(yīng)該充分的結(jié)合工程質(zhì)量要求不斷地加大對碳纖維的使用普及力度，通過碳纖維混凝土的使用，提高整體的工程施工質(zhì)量。

5.2.2 注重碳纖維混凝土的創(chuàng)新應(yīng)用

碳纖維混凝土本身就是科技發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。如何有效地助推碳纖維混凝土在今后的路面工程施工過程當(dāng)中發(fā)揮出更大的價值，需要施工人員以及碳纖維混凝土研發(fā)人員在新的理念和思想指導(dǎo)下，不斷的探索碳纖維混凝土所具有的最大性能和價值，為碳纖維混凝土在今后建筑工程應(yīng)用中發(fā)揮出更大的效能奠定良好的基礎(chǔ)。

5.2.3 營造良好的應(yīng)用環(huán)境

碳纖維混凝土作為一種新型環(huán)保材料，在滿足路面工程施工質(zhì)量要求的同時，對于提高整體建筑的綠色化環(huán)?；舶l(fā)揮著重要的意義，因此在今后的路面工程施工應(yīng)用過程當(dāng)中，應(yīng)該從長遠(yuǎn)的角度出發(fā)，本著綠色循環(huán)的發(fā)展理念，重視對碳纖維混凝土的科學(xué)應(yīng)用，借助政策支持輿論引導(dǎo)來為碳纖維混凝土在路面工程施工過程當(dāng)中的具體應(yīng)用營造良好的環(huán)境。

5.2.4 重視標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)

碳纖維本身具有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求，在進(jìn)行具體混凝土施工應(yīng)過程當(dāng)中，應(yīng)該在相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)以及具體的施工細(xì)則方面進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范和要求，在彰顯碳纖維混凝土價值和作用同時，為施工安全和施工質(zhì)量保駕護(hù)航。從這點(diǎn)來看，我國在路面工程施工過程當(dāng)中還應(yīng)該借鑒歐美等國家在碳纖維混凝土使用中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，來不斷的完善相關(guān)的制度與法律體系，最大限度地促進(jìn)碳纖維混凝土的科學(xué)使用。

6 碳纖維混凝土發(fā)展趨勢分析

6.1 智能化材料的進(jìn)一步發(fā)展

由于碳纖維本身具有一定的強(qiáng)性、韌性、磁性，因此在今后的碳纖維混凝土具體應(yīng)用過程當(dāng)中，隨著工藝的不斷發(fā)展，其自身的智能化也將得到更大層面的體現(xiàn)，智能材料將會成為碳纖維混凝土今后發(fā)展的主要趨勢。

6.2 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大

由于碳纖維混凝土具有良好的優(yōu)勢和性價比，因此在今后的建筑工程發(fā)展過程當(dāng)中，無論是在民用工程還是商用工程使用范圍方面，都將得到更大層面的擴(kuò)大，這不僅有助于我國建筑工程質(zhì)量的科技發(fā)展，也為我國今后在建筑領(lǐng)域不斷地趕超世界標(biāo)準(zhǔn)提供良好的條件。

6.3 施工標(biāo)準(zhǔn)不斷完善

為了更好的促進(jìn)碳纖維混凝土在建筑工程的科學(xué)應(yīng)用，在今后的碳纖維混凝土運(yùn)用和發(fā)展過程當(dāng)中，國家會根據(jù)整個行業(yè)的發(fā)展要求來不斷的明確碳纖微混凝土的具體標(biāo)準(zhǔn)要求，從而更好地發(fā)揮出碳纖維混凝土的價值。

7 結(jié)語

碳纖維混凝土作為混凝土工藝發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，其本身具有很大的應(yīng)用價值，在今后的運(yùn)用和發(fā)展過程當(dāng)中，需要不斷的在工藝方面、標(biāo)準(zhǔn)方面、研發(fā)方面進(jìn)行系統(tǒng)的提升，只有這樣，碳纖維混凝土才會更好的促進(jìn)我國建筑工程質(zhì)量綜合水平的提升。

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