談碳纖維復合材料在土木建筑中的應用

邵志偉

談碳纖維復合材料在土木建筑中的應用

邵志偉

（西南科技大學土木工程與建筑學院 621010）

近年來，我國土木工程建設取得了大跨步的發展，相關的施工技術、施工工藝等也得到了較大的提升，而碳纖維復合材料作為土木建筑中重要的施工材料，不僅是整個工程項目施工質量的有力保障，更是對建筑物結構的安穩性起到了關健性的作用，受到了建筑領域的高度關注。

土木工程；碳纖維；復合材料；應用

一、引言

土木建筑行業是我國發展的重點行業之一，它不僅能夠在很大程度上促進我國社會經濟的發展，同時還能夠設計建造出人們生活的各種空間。隨著物質的多樣化，人們對生活需求的提升，土木建筑行業只有不斷的順應時代的步伐，不斷前進和創新，才能夠滿足時代的需要，社會的需要，人們的需要。我國土木工程建設取得了大跨步的發展，相關的施工技術、施工工藝等也得到了較大的提升，而碳纖維復合材料作為土木建筑中重要的施工材料，具有承重大、質量輕、強度高等方面的特性，既能夠實現人們對建筑結構的需求，還能夠響應生態文明建設的號召，同時，其不僅是整個工程項目施工質量的有力保障，更是對建筑物結構的安穩性起到了關健性的作用。

二、碳纖維復合材料的相關特性

碳纖維復合材料具有其他建筑材料所沒有的良好的物理力學性能，也是新世紀以來使用性能反映最為良好，用途最多的新材料。在土木建筑工程中，碳纖維增強復合材料也廣泛的應用在土木工程結構補強中。用于土木工程結構補強中的碳纖維增強復合材料為碳纖維片，這種材料有單向片、單向預浸片、單向織布、雙向織布等。碳纖維增強復合材料中的碳纖維增強復合塑料是一種預浸料碳纖維，這種新型的復合材料在力學性能和物理性能上都要強過普通的碳纖維增強復合材料。它的結構強度是一般建筑材料強度的十幾倍，其彈性模量與普通的建筑鋼材相比，要高出普通建筑鋼材的一倍左右，同時，它還具有非常可觀的耐久性和耐腐蝕性。[1]

三、碳纖維復合材料在土木建筑中的應用現狀及問題

（1）碳纖維復合材料在土木建筑中的應用現狀

碳纖維復合材料在土木建筑中的應用研究始于上個世紀八十年代初期美國、日本等發達國家。期初，碳纖維復合材料以其優良的力學性能和物理性能，以及其良好的耐久性和耐腐蝕的性質，得到了土木建筑行業的青睞和認可。特別是在一些災后重建過程中，碳纖維復合材料廣泛的運用在混凝土結構的加固修復中。目前，碳纖維復合材料的研究和應用在日本、韓國、德國、美國等國家和地區得到了高度的重視，碳纖維復合材料不僅被這些發達國家運用于新型的土木工程建筑領域，還被成功的運用到其他建筑行業的各個領域[2]。在土木建筑工程中，以往為結構補強的材料是鋼板，可是鋼板自身卻存在著重量大，耐腐蝕性極差，鋼板老化快等等問題，這些都是造成土木建筑工程中的難題所在。而纖維復合材料利用纖維片材修補來為土木建筑工程中的結構材料補強，它將樹脂粘合劑粘貼在定向排列的連續纖維片材，需要其它其結構或構件的協同工作，以此達到結構補強的目的。在現在土木建筑工程中，主要是以碳纖維以及芳綸來為結構材料補強。其中碳纖維具有荷重增加、強度不足、抑制裂縫延長等特點，在纏繞修補、增加柱狀結構等應用的較為合適。根據國外參考資料和研究報告[3]，這種既可以運用于預應力狀態，也可以運用于非預應力狀態下的碳纖維復合材料已經被各國相繼運用在土木工程建筑行業中，今后，隨著土木建筑行業的發展和開拓，碳纖維復合材料在該領域的運用也會逐年增長。

（2）應用中存在的問題

盡管碳纖維增強復合材料具有良好的力學性能和物理性能，其自身還具備承重大、質量輕、強度高等方面的特性，能夠實現人們對建筑結構的需求，能夠響應生態文明建設的號召，但是，碳纖維增強復合材料在土木建筑行業中發展的道路并不平坦，其在發展中仍就有很多的不足，這就使得這種高性能材料沒有得到普及的原因，其主要缺陷主要有以下幾方面：

首先，碳纖維復合材料目前尚沒有相關的統一規章制度，這就使得碳纖維復合材料在土木建筑行業中的應用沒有統一的標準，是工程建設出現了血多不穩定的因素。

其次，和其他建筑材料相比，碳纖維復合材料的支出成本較高。而在實際工程建設中，經濟成本在很大程度上限制了碳纖維復合材料的使用，這樣就造成了碳纖維復合材料使用的局限性。

再則，在廢棄材料回收方面，碳纖維復合材料還不能滿足可持續發展的要求。其在土木建筑行業巨大的使用背景下，將回收工作推向了難點。因此，我們還要不斷更新和完善碳纖維復合材料的使用性能，滿足可持續發展的要求。

四、總結

隨著社會的進步，科學技術的飛快發展，生活質量的不斷提高，人們對土木建筑材料各個方面的性能和要求也在不斷的提升。不僅能夠適應建筑各個方面的要求，還要順應社會發展的潮流，既要實用性，還要講究綠色性、環保性、藝術性和美觀性等。因此，要根據土木建筑工程的特點，不斷更新和完善碳纖維復合材料的使用性能，時期在土木建筑中發揮更多、更好的用處，促進我國土木建筑業的長足發展，開創綠色環保的建筑時代。

[1]王茜. 纖維復合材料在土木建筑工程中的應用進展[J]. 知識經濟,2012,06:93.

[2]李沁羽,何雨桐. 纖維復合材料在土木建筑工程中的應用進展[J]. 科技創新與應用,2013,29:291.

[3]劉彬. 淺談土木工程中碳纖維復合材料的應用[J]. 門窗,2014,11:190.

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1007-6344（2017）03-0310-01