復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用研究

常生學(xué)（通渭正泰建筑安裝工程有限責(zé)任公司，甘肅 通渭 743399）

復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用研究

常生學(xué)
（通渭正泰建筑安裝工程有限責(zé)任公司，甘肅 通渭 743399）

進入新時代以來，我國的社會經(jīng)濟一直都保持著高速的發(fā)展，促進了我國土木工程行業(yè)的發(fā)展。而隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得一系列的新技術(shù)與新材料都得到了大范圍的普及與應(yīng)用，在這個背景之下，人們也對土木工程中復(fù)合材料的應(yīng)用引起了越來越多的重視和關(guān)注，這成為了土木工程行業(yè)在未來的一個重要發(fā)展趨勢與方向。本文主要是對復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用進行研究。

復(fù)合材料；土木工作；應(yīng)用情況

所謂復(fù)合材料，指的就是通過物理或者化學(xué)的方法，將兩種或兩種以上的不同性質(zhì)材料在微觀或宏觀上組成具有新性能的材料，復(fù)合材料最大的優(yōu)勢就在于組成復(fù)合材料的各種材料能夠在各自性能上實現(xiàn)取長補短，能夠發(fā)揮出協(xié)同的作用，使得復(fù)合材料的綜合性能遠遠比原組成材料的性能更加優(yōu)異，進而復(fù)合材料也就能夠滿足更多不同的要求。[1]

FRP就是纖維增強復(fù)合材料，其發(fā)展歷史十分悠久，人們在上個世紀五六十年代就開始嘗試將纖維增強復(fù)合材料運用到民用建筑當(dāng)中，在1961年，英國有一座教堂的尖頂中就應(yīng)用了玻璃纖維增強復(fù)合材料，之后，利物浦也利用玻璃纖維增強復(fù)合材料作為連系梁建立起了一座人行天橋。玻璃纖維增強復(fù)合材料在我國的應(yīng)用是在上個世紀五十年代末期，我國開始嘗試將玻璃纖維束應(yīng)用到混凝土的構(gòu)件中，發(fā)展到了七八十年代的時候，玻璃纖維增強復(fù)合材料開始在我國結(jié)構(gòu)工程中得到了大面積的應(yīng)用，并且針對玻璃纖維增強復(fù)合材料的研究也取得了一系列的成果。

一、工程結(jié)構(gòu)加固補強

復(fù)合材料在社會上的各行各業(yè)中都有著很多的應(yīng)用，其主要是通過各種方法將玻璃纖維增強復(fù)合材料附著在構(gòu)件表面上受力，這樣一來就可以有效增強原有構(gòu)件的受力性能。我國在上個世紀八十年代的時候就嘗試在工程實踐中利用混凝土結(jié)構(gòu)外貼玻璃纖維增強復(fù)合材料內(nèi)夾高強鋼絲的加固方法，但是嘗試這個加固方法的主要目的只是為了起到防腐的作用，并且將混凝土與鋼絲相結(jié)合，因而這種嘗試并沒有得到廣泛的推廣。[2]在九十年代初期，對瑞士的多跨連續(xù)箱形梁橋使用了碳纖維增強復(fù)合材料進行了加固并取得了很好的效果之后，纖維增強復(fù)合材料的加固結(jié)構(gòu)修復(fù)技術(shù)開始在全球范圍內(nèi)得到了研究與普及，取得了很快的發(fā)展，并且在實際的工程中得到了大量的應(yīng)用。1988年，我國成功完成了第一項碳纖維增強復(fù)合材料加固工程，進而也就開始了我國的纖維增強復(fù)合材料的發(fā)展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纖維增強復(fù)合材料加固技術(shù)更是極大的支持了建筑重建工作以及加固修復(fù)震損結(jié)構(gòu)工作。在現(xiàn)階段內(nèi)。纖維增強復(fù)合材料在各種類型的結(jié)構(gòu)加固中都得到了大量的成功運用，比如在混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等方面，另外，纖維增強復(fù)合材料除了涉及橋梁與建筑領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)之外，同時還涉及到了地下結(jié)構(gòu)、水工結(jié)構(gòu)以及隧道等等，所涉及的領(lǐng)域十分廣泛。纖維增強復(fù)合材料的加固形式十分多樣，主要包括纖維增強復(fù)合材料布纏繞加固混凝土柱、將纖維增強復(fù)合材料片材貼在梁與板手拉面、利用纖維增強復(fù)合材料片材包裹梁、柱構(gòu)件。[3]

二、纖維增強復(fù)合材料

在纖維增強復(fù)合材料中，纖維占了一半以上的含量，纖維增強復(fù)合材料筋的重量相對很輕，只有普通鋼筋重量的百分之二十左右，但是其強度十分大，是普通鋼筋強度的六倍之多。纖維增強復(fù)合材料具有很好的耐腐蝕性，這也是其能夠代替鋼筋的重要因素之一，這能夠防止因為鋼筋銹蝕而對結(jié)構(gòu)造成的損害，并且還明顯減少了結(jié)構(gòu)的維護時間與費用。同時，纖維增強復(fù)合材料還具有良好的非磁性，能夠滿足某些特殊工程的無鐵磁性的要求。在橋梁工程中，纖維增強復(fù)合材料索有著很多的應(yīng)用，比如其可以作為纜索運用到懸索橋或斜拉橋中，或者是作為預(yù)應(yīng)力筋運用到混凝土橋中。[4]

在上個世紀六十年代初期的時候，一些發(fā)達國家就開始對纖維增強復(fù)合材料配筋在混凝土梁中的應(yīng)用進行研究，包括美國、日本等等，其研究的內(nèi)容主要就是如何利用纖維增強復(fù)合材料減少近海區(qū)域或寒冷地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鹽蝕危害。此外，在這些發(fā)達國家，纖維增強復(fù)合材料在巖土工程的加筋土中也有著很多的應(yīng)用，并且由于纖維增強復(fù)合材料具有安裝簡潔、耐久性強、價格低廉等優(yōu)勢，使得其得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

我國對纖維增強復(fù)合材料配筋在混凝土梁中的應(yīng)用的研究也比較早，到目前為止，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)出多種纖維增強復(fù)合材料筋、索產(chǎn)品以及與其相配套的夾具，隨著研究的力度不斷加大，促使我國在實際的實踐中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纖維增強復(fù)合材料筋混凝土的過程中，主要是研究兩個方面的內(nèi)容：首先是混凝土與纖維增強復(fù)合材料之間的截面的粘結(jié)性能的問題，這是因為這兩者的粘結(jié)性能都很差，不同的筋材形式與表面處理形式，最后得到的粘結(jié)性能也是具有差異的；其次是特殊力學(xué)性能，纖維增強復(fù)合材料筋是一種彈脆性材料，因此與傳統(tǒng)鋼筋混凝土構(gòu)件相比，應(yīng)用了纖維增強復(fù)合材料筋的混凝土的構(gòu)件的受力性能也是不同的，這也成為了相關(guān)學(xué)者在今后都將進行重點關(guān)注的研究內(nèi)容。

結(jié)語：

綜上可知，與纖維增強復(fù)合材料的其他應(yīng)用領(lǐng)域相比，復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用條件更加具有復(fù)雜性，土木工程行業(yè)正處于高速發(fā)展的階段，雖然現(xiàn)代混凝土與鋼材的大量應(yīng)用有著很長的歷史，但是其應(yīng)用仍需要進一步加強與完善。纖維增強復(fù)合材料具有多樣化的應(yīng)用形式，其在未來必定會得到更加廣泛的應(yīng)用，發(fā)展前景十分廣闊。

[1]王全鳳,楊勇新,岳清瑞. FRP復(fù)合材料及其在土木工程中的應(yīng)用研究[J]. 華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2005,01:1-6.

[2]鄧文,崔建偉,張慧萍,晏雄. 纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2008,06:28-32.

[3]季園園,韓慶華,蘆燕,劉錫良. CFRP在土木工程中的應(yīng)用研究[J]. 結(jié)構(gòu)工程師,2014,05:210-219.

[4]顏錄科,寇開昌,哈恩華,顏海燕. 纖維增強復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用研究與進展[J]. 中國塑料,2004,04:3-7.

[5]曹國輝,汪子鵬,王志宏,劉超,文新星,張賢. 纖維增強復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用研究[J]. 湖南城市學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,04:1-5.

G322

B

1007-6344（2016）04-0268-01