復合材料在土木工程中的發(fā)展與應用

周莉莉 王曉鋒 周會超

摘 要：土木工程快速發(fā)展下，新材料、新技術的應用也逐漸增多，復合材料在土木工程結構加上方面有著重要作用。下面文章主要以此為基礎對符合材料在土木工程中的應用展開探討。

關鍵詞：土木工程；復合材料；碳纖維；纖維復合

引言

建筑行業(yè)作為我國重要行業(yè)之一，影響著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，并且與人們的生活息息相關，因此必須要不斷完善提高土木工程建筑質(zhì)量，才能夠為人們提供良好的住宅以及生活空間。纖維復合材料作為新型建筑材料具有其存在的特點，對于降低土木建筑工程的投入成本，提高建筑質(zhì)量具有重要意義，因此在土木建筑工程中應充分的運用纖維復合材料，推動我國建筑行業(yè)的進一步快速穩(wěn)定發(fā)展。

1纖維符合材料相關概述

碳纖維復合材料的獲得是通過一系列浸泡，拿出其中的模具連續(xù)成型，制作過程較為復雜，具有彈性較高的特點，一旦制成后，在土木工程中施工操作簡便易行，碳纖維具有一定應力，并且強度較高，碳纖維的主要原料為樹脂，樹脂的主要作用是抵抗外界雜質(zhì)的侵襲，并且具有粘合的能力，碳纖維復合材料由碳纖維組成，并且不同的碳纖維具有不同強度和材料類型，比如根據(jù)碳纖維材料可以分為高強和高模類型的碳纖維材料。采用了碳纖維復合材料后，土木工程的承載力度將提高20%，抗彎力度將提高17%，使用了碳纖維復合材料的零部件與未使用復合材料的鋼筋相比，鋼筋更不容易折彎與屈服，碳纖維復合材料的維度要比原始材料更小，而且花紋分布更加均衡，裂縫的寬度和距離也更小，這些都是碳纖維復合材料的優(yōu)勢所在，在加固方面，碳纖維復合材料的使用主要是通過抗拉約束混凝土裂縫的出現(xiàn)來控制的，運用碳纖維加固的板材，具有更高的抗拉伸力，并阻止了裂縫的擴張。

2纖維復合材料的特征點分析

纖維復合材料作為新型的建筑材料，具有以下幾個特點。第一，適應性更強，纖維復合材料主要由基本的材料以及增強的材料所組成，因此具備了單一材料所不具備的性能，這就使得纖維復合材料具有較強的可設計性。在施工中可以結合施工的需要以及結構的需要，對纖維復合材料進行重新優(yōu)化設計，打破了傳統(tǒng)的單一材料所帶來的局限性，更好的滿足了土木土木工程中對于建筑材料的要求，使得土木土木工程的性能設計更加完善。第二，具有較強的抗腐蝕性。傳統(tǒng)建筑材料抗腐蝕性性能相對較低，但纖維復合材料受自然因素的影響就很小。其抗腐蝕性能既能進一步延長我國土木土木工程的使用壽命，降低使用過程中造成損害所需投入的經(jīng)濟費用，也降低了土木土木工程的投入成本，維護了施工企業(yè)的經(jīng)濟利益。尤其是沿海地區(qū)，增強建筑物的抗腐蝕性至關重要，通過采用新型纖維復合材料，能夠起到這一作用。第三，具備更高的比剛度和比強度。與其他的材料相比，具備較強的比剛度和比強度，這樣就能夠進一步降低土木土木工程的復雜性，縮短工期確保如期交工，這些方面都體現(xiàn)了碳纖維符合材料的優(yōu)越性。

3復合材料在土木工程中的應用

3.1復合材料夾芯板

復合材料夾芯板是采用纖維復合材料作為面層，采用泡沫、蜂窩或輕木等輕質(zhì)材料作為芯材所構成的一種構件形式。與層合板相比，夾芯板在不顯著增加板材自重的前提下，可以有效提高板材的抗彎剛度與抗彎強度，具有輕質(zhì)、高強、剛度大等顯著優(yōu)點。從綠色環(huán)保角度出發(fā)，芯材的最佳選擇為天然環(huán)保的材料———輕質(zhì)木材。輕木不僅在力學性能上有大幅的提高，其剛度強于一般的聚苯乙烯板與聚氨酯板，可以有效提高現(xiàn)有夾層板的強度與剛度。相對其他材料，輕木的價格目前比較昂貴，致使輕木的應用還沒有發(fā)揮最大效用。

3.2在混凝土加固中的應用

纖維復合材料的質(zhì)量較輕，但是其具有很高的強度，同時纖維復合材料的纖度也非常好，纖維復合材料的拉力也較高。目前還沒有發(fā)現(xiàn)另外一種物質(zhì)能像纖維復合材料一樣可以同時具有熱學、電學和動力學的優(yōu)良性能。一般采用纖維復合材料來進行土木工程的結構加固工作。纖維復合材料一般都用于因經(jīng)歷時間較長而產(chǎn)生結構損壞的建筑物。最近幾年來，我國的結構加固技術已經(jīng)非常成熟，在加固工程中已經(jīng)取得了非常良好的效果。纖維復合材料的加固技術具有質(zhì)量輕但強度高和作用效果好的優(yōu)勢，纖維復合材料不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應，同時纖維復合材料的抗腐蝕性較高，相對于其他物質(zhì)來說更加持久，這些性能對于建筑物的加固而言非常重要，很好地解決了加固過程中產(chǎn)生的化學腐蝕問題。在利用纖維復合材料技術進行施工時，其操作方法是非常簡便的，同時也適應很多的加固項目。纖維復合材料的柔軟度較高，所以可以隨意地對其進行裁剪。在采用纖維復合材料加固技術時，不需要動用太大的設備，很大程度上提高了施工的效率。

3.3碳纖維材料結構補強

首先，要先對碳纖維片材進行裁剪，但是碳纖維片材是極易碎的物質(zhì)，所以需要做好保護措施，避免出現(xiàn)裁剪不合格的現(xiàn)象。再將環(huán)氧粘浸膠的主劑與固化劑按比例進行融合，使其具有較好的粘性，使用滾筒刷將粘浸膠涂抹在所需要補強的區(qū)域。然后就是對碳纖維復合材料的粘貼，在粘貼的過程中，需要采用脫泡羅拉反復滾壓，使得粘貼的區(qū)域不能出現(xiàn)空隙，并且要使粘浸膠充分的粘合在補強區(qū)。最后需要加強對粘貼的效果進行檢查，檢測粘貼過程中，每個環(huán)都進行脫泡羅拉反復滾壓操作，在達到要求后，在放置碳纖維之前，要把絕緣纖維片粘貼在補強區(qū)。在完成碳纖維復合材料的粘貼工作后，需要對防護層進行補強，主要采用的方式是將聚乙烯粘膠帶對補強區(qū)進行二次加固，并且要與原管道防腐層的搭接的連接高于150mm。

3.4在承載結構中運用纖維復合材料

纖維復合材料可以制成多種形態(tài)的承載結構，比如說稱重折板或是樓板等，這種纖維復合材料可以廣泛的應用在化工廠的建筑中，復合材料作為建筑外墻板或者是防腐樓板，能夠延長建筑的使用壽命，并且能夠適應特特殊環(huán)境的需要，可以取代鋼筋和混凝土，增強土木建筑的質(zhì)量以及耐用度。尤其是當下很多建筑施工過程中的裝飾材料都是由復合纖維材料所加工制成的。比如門窗或者是隔熱板等，在安裝時，工作人員只要在工廠內(nèi)部按照合理的工序進行安裝即可，既提高了工作效率，也提高了土木土木工程的質(zhì)量，并且使得土木土木工程的美觀度也大大提高。在進行公路建設、港口建設或者是水壩建設施工當中，借助于纖維復合材料，同樣能夠降低成本，提高建筑質(zhì)量，減少質(zhì)量問題的出現(xiàn)等，從而推動建筑行業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

結語

總之，復合材料應用技術水平將直接關系到我國建筑事業(yè)發(fā)展。與發(fā)達國家相比，我國的復合材料應用技術還存在一定欠缺，因此，為了提高應用技術水平，要積極吸取國外精華，不斷創(chuàng)新，放眼世界，加強技術研究，為我國建筑工程發(fā)展做出貢獻。

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