復(fù)合材料在土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用

李博文

（寧夏德昌建設(shè)工程建設(shè)有限公司，寧夏 銀川 750000）

復(fù)合材料的運(yùn)用不但能夠彌補(bǔ)以往施工材料存有的不足，并且也能夠有效提升土木工程施工的質(zhì)量，為土木工程施工的良好發(fā)展起到積極的推進(jìn)作用。因此，與復(fù)合施工材料的基本概念相結(jié)合，對(duì)復(fù)合材料的特征展開(kāi)全面分析，加大復(fù)合材料與土木工程施工中的運(yùn)用，具有十分重要的意義與價(jià)值。

1 復(fù)合材料的基本定義

在目前土木工程中使用的材料中，越來(lái)越多的復(fù)核材料隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)入施工過(guò)程當(dāng)中，隨著科學(xué)的進(jìn)步，科學(xué)專家們根據(jù)材料的不同性質(zhì)，逐漸研制出了更多的先進(jìn)現(xiàn)代化產(chǎn)品，給工程中的很多工藝帶來(lái)更加良好的質(zhì)量性能和施工便捷性。在如今先進(jìn)制備技術(shù)下，制作出的復(fù)合材料通常都是將較多的不同材質(zhì)材料以獨(dú)特的方式進(jìn)行組合和合并，得到新的合成材料，這種新型材料有非常多的設(shè)計(jì)可能，可以組成非常多的結(jié)構(gòu)烈性，不僅僅具備的本身的合成原材料性能，還能夠達(dá)到其他單一一種材料所不能代表的或者達(dá)到的綜合性性能。比如合成的復(fù)核材料相對(duì)原來(lái)的各種材料能夠達(dá)到更高的強(qiáng)度，更加穩(wěn)定的化學(xué)性能，而且復(fù)核材料的耐高溫性能。以及強(qiáng)酸堿環(huán)境能夠保持更加穩(wěn)定的狀態(tài)。雖然因?yàn)槠浜铣珊蟮膬r(jià)格因素，很多時(shí)候會(huì)考慮成本方面的付出比例，但是如今的生產(chǎn)可以根據(jù)人們的需要，選擇合成性能大小不一的產(chǎn)品，降低付出的成本比例，僅僅合成滿足需要的材料就可以更好的進(jìn)行應(yīng)用。[1]在進(jìn)行一些防滲管道應(yīng)用過(guò)程中，能夠起到非常多的優(yōu)良效果，比單一的管道材料性能要高出非常多的效果。同時(shí)，在應(yīng)用于隔離方面的材質(zhì)，多數(shù)容易在土木工程中應(yīng)用到，合成的復(fù)合材料在應(yīng)用到隔離方面的工藝，能起到單一材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠更好的保護(hù)工程的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2 土木工程中復(fù)合材料的作用

在如今社會(huì)飛速發(fā)展的背景中，科學(xué)進(jìn)步發(fā)展的帶動(dòng)下，復(fù)合材料跟隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)在各個(gè)企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行應(yīng)用，不同的領(lǐng)域都會(huì)受到復(fù)合材料的影響，都展現(xiàn)出非常好的收益，最常見(jiàn)的如工業(yè)中的各種汽車(chē)零件，車(chē)身的各種工藝材料制作，以及人們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降母鞣N打印機(jī)和復(fù)印機(jī)，都會(huì)有一定的復(fù)合材料在其中進(jìn)行應(yīng)用，總體來(lái)說(shuō)，復(fù)核材料應(yīng)用人們?nèi)粘Ｉ钪幸呀?jīng)是必不可少的一部分。

同樣，如今的建筑工程領(lǐng)域，土木工程中也大量的投入應(yīng)用的復(fù)核材料，并且在投入的同時(shí)，也不斷地對(duì)土木工程中的復(fù)合材料如何應(yīng)用進(jìn)行了大量的探究。首先是在復(fù)核材料的作用在土木工程中能夠如何應(yīng)用方面的探究。先從技術(shù)角度進(jìn)行充分地了解這種材料的性質(zhì)，如在結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)和加固工作中，復(fù)合材料主要是發(fā)揮其強(qiáng)度和粘結(jié)性等性能進(jìn)行使用，發(fā)揮的主要作用是將結(jié)構(gòu)的受力性能達(dá)到一定強(qiáng)化目的。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)，在近些年之前國(guó)內(nèi)發(fā)生過(guò)相當(dāng)強(qiáng)烈的地震事件，對(duì)于當(dāng)時(shí)的地震災(zāi)區(qū)范圍城市造成極大的結(jié)構(gòu)破壞，如果任由其使用會(huì)造成相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)，但是進(jìn)行拆除又會(huì)浪費(fèi)極大的資源，因此可以使用技術(shù)手段進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)手段，起到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全性的目的。這種情況下，單一的材料是無(wú)法達(dá)到想要的效果的，所以使用新型的復(fù)核材料，才能達(dá)到修復(fù)和加固受損建筑物的目的，并且能夠起到相對(duì)承載力要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3 復(fù)合材料在土木工程中的發(fā)展

我國(guó)進(jìn)行應(yīng)用的復(fù)核材料是在20世紀(jì)階段開(kāi)始應(yīng)用，大約是世界中期開(kāi)始主要發(fā)展，大概經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)間階段：最初的階段是進(jìn)行玻璃纖維的應(yīng)用，考慮的是用其來(lái)代替鋼筋在土木工程中的應(yīng)用，在應(yīng)用鋼筋混凝土的階段，使用玻璃纖維代替鋼筋進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑；第二個(gè)階段是大約到70年代的時(shí)候，開(kāi)始在結(jié)構(gòu)中大規(guī)模的進(jìn)行纖維增加類型的復(fù)核材料應(yīng)用；在這個(gè)階段之后，就開(kāi)始一直延續(xù)到當(dāng)世紀(jì)末期間，在此期間，我國(guó)使用的復(fù)核材料已經(jīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)，有著非常顯著的成效了，在各個(gè)土木工程使用之中，都有取得一定的成果，同時(shí)在個(gè)別建筑中，取得了非常大的成就，如在瑞士的橋梁工程中的應(yīng)用[3]；在最后一個(gè)階段到當(dāng)前階段，復(fù)合材料在我國(guó)已經(jīng)取得了非常大幅度的應(yīng)用量，達(dá)到500t以上的規(guī)模，可見(jiàn)我國(guó)的復(fù)核材料使用在土木工程中大范圍的進(jìn)行應(yīng)用，并且已經(jīng)取得了巨大的新時(shí)代發(fā)展，如今隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷提升，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷地提高，復(fù)核材料還會(huì)更好的得到發(fā)展與應(yīng)用，能夠在土木工程領(lǐng)域進(jìn)行更大范圍的應(yīng)用，能夠讓土木工程的工藝應(yīng)用更加廣泛，讓我國(guó)土木工程做的越來(lái)越高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量[4]。

4 復(fù)合材料在土木工程中如何具體進(jìn)行應(yīng)用

4.1 工程結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)

作為土木工程的結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域，有著較高的承受荷載要求，此類型的工藝針對(duì)應(yīng)用復(fù)合材料，主要采用各種特殊工藝，在FRP的作用下，在構(gòu)件的表面及逆行附著并受力，此類新的工藝，原本的構(gòu)架會(huì)非常有效的增強(qiáng)其后續(xù)的受力性能。在我國(guó)上世紀(jì)的一段時(shí)間里，工程實(shí)際發(fā)生過(guò)在使用混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)候，進(jìn)行外貼玻璃纖維，做到了讓復(fù)合材料得到了新的方案進(jìn)行增強(qiáng)加固效果，更加有效的達(dá)到了工程結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)效果，它主要能夠加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的防腐性能，讓復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)表面起到更加穩(wěn)定的化學(xué)效果，增加了它的化學(xué)穩(wěn)定性，并且在此種復(fù)合材料中，可以融合進(jìn)鋼絲混凝土。另一種纖維類型的復(fù)核材料，也能夠有效地進(jìn)行加固，尤其是在箱型梁的連續(xù)多跨構(gòu)件中，在應(yīng)用后取得了相當(dāng)好的效果之后，加速了此類的復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展，并且在實(shí)踐中，此類型的加固技術(shù)證明了重大工程中應(yīng)用起來(lái)有著非常好的效果，能夠發(fā)揮出相對(duì)良性的效果，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)以及橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的加強(qiáng)，都能夠非常有效的做到符合標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)效果，同時(shí)在應(yīng)用于水工結(jié)構(gòu)以及地下結(jié)構(gòu)同樣會(huì)得到非常顯著的效果[5]。

4.2 FRP筋索和預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)

在土木工程的施工應(yīng)用中，會(huì)有很多情況下應(yīng)用到FRP材料，這種材料的性質(zhì)是多為纖維占比，但是它的強(qiáng)度相對(duì)是范圍比較高的，對(duì)于通常情況下使用的鋼筋，能夠高出很多倍。這種材料的主要特點(diǎn)還有其耐腐蝕特性，這點(diǎn)在工程中有著非常重要的作用。一般情況下土木工程中的建筑應(yīng)用構(gòu)件都會(huì)有著非常高的使用年限，耐久性就是其中一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題，在很多結(jié)構(gòu)中，耐久性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，最后就會(huì)成為高危構(gòu)件，應(yīng)用此種纖維耐腐性強(qiáng)的復(fù)合材料，能夠非常有效的加強(qiáng)其耐腐性，保證建筑構(gòu)件的耐久使用年限。同時(shí)由于鋼筋不會(huì)再出現(xiàn)銹蝕，組織了破壞結(jié)構(gòu)發(fā)生，大大減少了后期的維修工作，會(huì)很大程度上節(jié)約維修成本。此外，F(xiàn)RP材料非磁性也很突出，符合工程無(wú)磁性標(biāo)準(zhǔn)。道路橋梁工程中應(yīng)用能夠發(fā)揮纜繩作用，作為預(yù)應(yīng)力筋使用。

4.3 復(fù)合材料組合結(jié)構(gòu)在土木工程中應(yīng)用

在使用符合材料組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中，通常是與鋼筋混凝土進(jìn)行混合使用，能夠使得結(jié)構(gòu)的整體性能更加牢固。這種組合結(jié)構(gòu)能夠大大提升土木工程所需要的承載力要求，非常有效地將土木工程的綜合性能以及整體質(zhì)量進(jìn)行實(shí)際提高，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工應(yīng)用中，會(huì)根據(jù)不同性能選用綜合性符合材料，將其符合材料的組合結(jié)構(gòu)鋼分為多種形式。通常有三種可以進(jìn)行優(yōu)先選擇應(yīng)用：第一種是以符合材料作為模板，然后用空心鋼管作為礦建結(jié)構(gòu)，這種是鋼混結(jié)構(gòu)的混合應(yīng)用，有效的將結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性提高，并且大大提高了承載力；另一種是將符合材料和混凝土有效地進(jìn)行組合，讓其混凝土的抗壓性能有著很大的提高，并且在一些水平條形承重構(gòu)件中，可以非常好的加入抗拉性能，大大提升梁構(gòu)件的強(qiáng)度和綜合性能；第三種就是將符合材料進(jìn)行組合成鋁合金組合形式，延長(zhǎng)鋁合金的長(zhǎng)期使用時(shí)間。在進(jìn)行應(yīng)用全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，主要從抗腐蝕分析，[6-7]在抗腐蝕方面，隨著環(huán)保裝置應(yīng)用，工程廢物處理裝置具備抗腐蝕性，而復(fù)合材料滿足這些裝置需求，在應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)輕易的被廢水等雜亂條件腐蝕，能夠有效地進(jìn)行長(zhǎng)期應(yīng)用，并且相對(duì)來(lái)說(shuō)價(jià)格也不會(huì)太高，能夠進(jìn)行大批量的投入，對(duì)于土木工程的環(huán)保方面起到非常良性的幫助[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在土木工程施工技術(shù)持續(xù)提高與優(yōu)化背景下，復(fù)合材料于土木工程的運(yùn)用越發(fā)普遍。其能夠有效提升土木工程的施工質(zhì)量，大幅度降低土木工程造價(jià)，并且也能夠有效推進(jìn)土木工程的良好發(fā)展。希望通過(guò)本文的分析，能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供些許意見(jiàn)與幫助，為我國(guó)土木工程施工質(zhì)量的提升，提供一定支持。