馮少華：解析復(fù)合材料在土木工程中的發(fā)展與應(yīng)用

馮少華

摘? 要：隨著我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展，大量的新工藝、新材料被大量開發(fā)和使用，對建筑材料的需求也越來越大。近年來，新型復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用給我國的土木工程建設(shè)提供了一個嶄新的發(fā)展機(jī)會，它突破了傳統(tǒng)的材料制約和制約，使其性能得到了極大的提高，從而對最終的工程質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。

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

1.土木工程中復(fù)合材料的特點(diǎn)

1.1具有靈活的可變性

只有對復(fù)合材料的性質(zhì)有了全面的認(rèn)識，才能使其得到最大程度的發(fā)揮自身的作用，從而為人們的生產(chǎn)和生活提供方便。復(fù)合材料是一種混合材料，通過不同的材料進(jìn)行組合，可以保持原有的性能，從而使復(fù)合材料的性能隨需要的變化而變化。在土木工程中，復(fù)合材料的化學(xué)成分普遍為一種混合物，具有很大的彈性和可變性。復(fù)合材料在建筑施工中應(yīng)用廣泛，對材料的選用進(jìn)行了最大程度的優(yōu)化。

1.2隔音效果好

現(xiàn)在是信息社會，各種娛樂活動層出不窮，夜生活也變得更加豐富多彩，半夜的噪音很可能會對休息的人造成影響。目前，人們更注重的是建材的隔音效果，但傳統(tǒng)的隔音材料往往體積大、安裝不便、隔音效果差，特別是在一些大型的公共場所，隔音材料更是如此，復(fù)合材料就是最好的選擇，安裝起來方便、隔音效果好，大大提高了工程的效率。

1.3防腐性能好

復(fù)合材料的特性多變、耐腐蝕等特點(diǎn)是其最大的優(yōu)點(diǎn)。在施工過程中，由于材料、涂料、天氣、陽光等諸多因素的作用，會造成建筑物的老化，從而影響到整體的壽命，所以，材料的防腐蝕性能也隨之提高。復(fù)合材料結(jié)合建筑工程需要，通過多種耐蝕材料的結(jié)合，使其具有良好的防腐性，將其用于建筑工程中，既可以延長建筑物的壽命，又能保證結(jié)構(gòu)的完整。

1.4承受能力強(qiáng)

由于傳統(tǒng)的材料不具備承載能力，隨著時間的推移或受外部環(huán)境的影響，房屋很容易倒塌、傾斜。耐久性是復(fù)合材料最大的特性之一，它的耐勞性和柔韌性增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的承載力，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命，而且不容易發(fā)生變形。比如某些地殼活動頻繁的地區(qū)，采用這種新型復(fù)合材料，可以提高建筑物的穩(wěn)定性，降低建筑物的倒塌、傾斜，有利于保護(hù)人民的人身和財(cái)產(chǎn)，降低國家的經(jīng)濟(jì)損失。

2.復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用

2.1在加固工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

復(fù)合材料一般都是用纖維材料制成，具有良好的材料強(qiáng)度，目前在土建工程中，復(fù)合材料的使用越來越多，從而確保了工程的整體質(zhì)量和安全性。目前，復(fù)合材料的應(yīng)用范圍包括鋼結(jié)構(gòu)、土石結(jié)構(gòu)、混凝土材料等。在這些項(xiàng)目中，最常用的是混凝土材料。在混凝土材料的工程中，采用復(fù)合材料加固施工，采用復(fù)合材料包裹混凝土材料，從而改善其穩(wěn)定性和安全性。在承受變形，壓力，地震和抗剪等作用下，可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的承載力。另外，在混凝土梁、板等部位也可以采用復(fù)合材料，提高其抗彎性，避免因外力而產(chǎn)生開裂。這種采用復(fù)合材料加固的方法，主要是防止混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，從而提高施工的安全性，但卻無法從根本上解決混凝土的拉力問題。另外，由于復(fù)合材料中的纖維含量高，所以其強(qiáng)度比普通的鋼筋材料要大得多，而且其無磁性、耐腐蝕性能也更好。因此，在鋼筋中加入復(fù)合材料，可以改善鋼筋材料的耐蝕性，避免因使用年限過久而引起的質(zhì)量問題，從而有效地減少了后期的維修費(fèi)用。目前，在復(fù)合材料的應(yīng)用上，有以下幾個發(fā)展方向：一是將復(fù)合材料和混凝土材料相結(jié)合，以改善工程的粘接性能。第二種是將復(fù)合材料添加到混凝土中以改善其機(jī)械性能。由于纖維加固復(fù)合材料的彈性脆性很高，與混凝土材料結(jié)合后，可以提高其強(qiáng)度。

2.2純復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

新材料的出現(xiàn)將會逐步被人們的日常生活所接受和運(yùn)用，尤其是在純復(fù)合材料的大規(guī)模應(yīng)用中。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、電絕緣性等特性，而且纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的耐久性是鋼、鋁合金、鐵的好幾倍，在大型建筑物中應(yīng)用這種復(fù)合材料可以提高強(qiáng)度，提高耐久性。純復(fù)合材料大跨度建筑是一種新型的建筑形式，它在建筑施工中有著很好的安全性。純復(fù)合材料作為一種特殊的裝潢材料，在一定程度上也有其獨(dú)到之處，比如，既能補(bǔ)償傳統(tǒng)的房屋的隔音效果，又能節(jié)約能源。

2.3復(fù)合材料在負(fù)載環(huán)境下的應(yīng)用

一些建筑項(xiàng)目在建成后，需要長時間的承載，長時間的負(fù)載過大，會造成建筑物的沉降，從而使其自身的結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，從而影響其使用壽命，所以必須加強(qiáng)其承載能力。在我國的土木工程中，橋梁、碼頭等建筑都是長期處于荷載作用下的建筑，在長時間的荷載作用下，橋梁和碼頭基礎(chǔ)設(shè)施的受力會發(fā)生不均勻，從而造成橋梁和碼頭基礎(chǔ)設(shè)施的變形，從而產(chǎn)生沉降，所以必須提高橋梁以及碼頭的受力能力。將復(fù)合材料摻入混凝土結(jié)構(gòu)可以在一定程度上改善結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而提高橋梁、碼頭基礎(chǔ)設(shè)施的承載能力、安全性能，并可延長有關(guān)建筑的使用壽命。

2.4復(fù)合材料在橋梁板面中的應(yīng)用

在采用常規(guī)材料制作橋板后，由于板的張力和拉力不足，導(dǎo)致橋板在使用中容易發(fā)生斷裂，這無疑會給以后的施工帶來很大的困難，并且會影響到整個橋板的使用壽命，所以在施工中必須加入一些復(fù)合材料來防止結(jié)構(gòu)的問題，提高橋梁板的整體安全性。然而這種方法并不能從根本上解決橋面板的張力和拉力問題，所以在制造鋼筋時，必須要添加纖維來加強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度，同時還可以提高混凝土的耐蝕性，可以有效地提高混凝土的整體質(zhì)量，防止長期使用造成的結(jié)構(gòu)問題，從而減少橋面的維修和使用壽命。

3.復(fù)合材料在土木工程應(yīng)用優(yōu)化策略

3.1規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

目前，在我國的土木工程中，復(fù)合材料的應(yīng)用仍存在著許多問題。因此，要將復(fù)合材料應(yīng)用到土木工程中，就必須要有相應(yīng)的規(guī)范，才能將這些數(shù)據(jù)與復(fù)合材料的生產(chǎn)結(jié)合起來。復(fù)合材料是一種化學(xué)材料，如果沒有相應(yīng)的規(guī)范，那么復(fù)合材料和建筑材料的使用就會產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)，甚至?xí)Νh(huán)境造成污染，是一種能源的浪費(fèi)。在工程建設(shè)中，存在著大量的建筑材料浪費(fèi)等問題。因此必須要有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，才能使批量生產(chǎn)的復(fù)合材料達(dá)到某種程度，這樣才能體現(xiàn)它的實(shí)際應(yīng)用價值。這將有助于提高工程的工作效率，因?yàn)楣と藗兛梢岳脵C(jī)器來完成項(xiàng)目。

3.2創(chuàng)新復(fù)合材料

在土木工程中，復(fù)合材料的主要特點(diǎn)是耐腐蝕、提高建筑材料的剛性，但也有一些特性還沒有被開發(fā)出來，比如加固建材的防震性能，以及其他昂貴的替代品。所以在技術(shù)上要做的更多，特別是在復(fù)合材料上進(jìn)行創(chuàng)新，這樣才能更好的滿足建筑的要求。

3.3落實(shí)節(jié)能減排

隨著國家大力提倡和重視節(jié)能，人們更加關(guān)注節(jié)能和環(huán)保，國家對各行業(yè)都提出了節(jié)能減排的要求。在此背景下，我國的復(fù)合材料生產(chǎn)與應(yīng)用必須積極采取節(jié)能減排措施，加大產(chǎn)品研發(fā)力度，降低產(chǎn)品能耗，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。同時，還應(yīng)盡量減少制造過程中的污染及排放，以減輕其對環(huán)境的危害。另外，在使用過程中，還必須對材料的利用進(jìn)行優(yōu)化，以最大限度地降低材料的利用率。

結(jié)束語

綜上所述，目前，我國在土木工程領(lǐng)域開展復(fù)合材料的開發(fā)與應(yīng)用，已成為我國目前提高土木工程質(zhì)量與效益的重要途徑。另外，從某種意義上來說，這也是我們國家發(fā)展復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的一種方式。然而，我國目前在發(fā)展復(fù)合材料的過程中，還面臨著許多問題，如：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、造價高、環(huán)保問題較多，因此，在研制符合材料的過程中，必須建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并通過技術(shù)創(chuàng)新來改善產(chǎn)品的質(zhì)量和制造水平，從而降低國內(nèi)復(fù)合材料的環(huán)保問題。

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