关键词：土木工程；复合材料；发展；应用
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。
复合材料发展到今天，品种已经十分繁多，但常见的分类方式主要有两种。一种是根据金属性分为金属和非金属两大类，一种是根据用途分为常用和先进两大类。从基体角度来说，金属类的基体常用的有铜、镁、铝、钛以及其它的合金等金属类基体，非金属类基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等非金属类。从增强体角度来说，增强体材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
1复合材料在土木工程中的应用
按照常用和先进分为两类时，根据其应用的成都进行分类，常见的如玻璃钢便是由玻璃纤维等性能较低的增强体与普通树脂基构成。因其价格低廉从而大量发展，已广泛用于船舶、建筑结构、车辆、化工管道和贮罐、体育用品等方面。这一类称作常用复合材料。诸如陶瓷基、碳（石墨）基和金属基等为基体，碳纤维、芳纶、等高性能耐热聚合物为增强体的复合材料，虽然性能十分优异，但是由于其相对比较高昂的价格，目前只能用在国防工业、航空航天、机器人结构件、精密机械、深潜器和高档体育用品等，很难广泛应用，此类称作为先进复合材料。因此，目前来说，在建筑领域主要应用的便是以非金属类复合材料，常见的有合成树脂、橡胶、玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等。
1.1 合成树脂
树脂基复合材料在土木工程中对减轻建筑物自重，提高建筑物的使用功能，改革建筑设计，提高经济效益，降低工程造价，加速施工进度等都十分有利，是实现建筑工业现代化的必要条件。目前在建筑中树脂基主要应用在：承载结构，例如：承重折板、屋面板、粱、柱、基础、桁架、楼板等；围护结构，主要有各种波纹板，各种复合板，夹层构板，折板结构、整体式和装配式壳体结构等；采光制品，常用于工业厂房、农业温室、民用建筑以及大型公用建筑的屋顶、天窗及围扩墙面采光等；给排水工程，如各种规格的高位水箱、给水玻璃钢管、防腐排污管、化粪池等；门窗装饰，常用于工业及民用建筑，装饰板用作吊顶、墙裙、大型浮雕等；另外，还被应用到采暖通风、卫生洁具、高层楼房屋顶建筑和其他一些特殊建筑等。
1.2 橡胶
到目前为止，橡胶在建筑领域中的应用十分广泛，仅次于交通运输领域，是第二大用胶大户。橡胶在建筑领域中，既应用到传统应用（如工程施工机械的轮胎、传动带、运输带、胶管、施工人员的作业服、防护罩、劳动靴、安全帽和施工现场常见的胶板、蓬布等橡胶制品等）又是直接应用于建筑物和构筑物主体的建筑材料。由于橡胶具有其它建筑材料所没有的伸缩性、气密性、防水性、阻尼性和缓冲性等集中在一起的优异的特性，因而成为在现代建筑上的重要一环，使用数量和范围逐年在扩大增加，目前橡胶建筑材料已发展到数千种之多。目前应用的橡胶建筑材料主要有橡胶防水材料、橡胶密封材料、橡胶支撑与隔震材料、橡胶铺装材料等4大类型。
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1.3 玻璃纤维
目前，玻璃纤维是复合材料中使用最广泛的纤维增强材料。根据目前的使用情况和形势，玻璃纤维在未来将仍旧占据很大的市场。我国对玻璃纤维的使用起源于20世纪50年代初期，当时是用作绝缘材料，直到50年代末期才得到迅速发展，直到现在，玻璃纤维已经广泛使用于建设和发展中。现今，玻璃纤维在建筑工程中也占有很大的比例，主要应用在玻璃钢，玻璃纤维增强水泥，内外墙保温材料，建筑防水材料，建筑防火材料这些方面。
1.4 碳纤维
碳纤维近年来开始进入建筑工程市场，简单的说，碳纤维市一中含碳量极高（大部分碳纤维的含碳量在95%以上，含量在99%以上的称为石墨纤维），并且在功能上具有高强度、高模量的新型材料。
尽管碳纤维可以直接单独使用就能够发挥某些作用，但是碳纤维属于脆性材料，只有将它与基体材料牢固的结合到一起，才能充分的利用其优异的力学性能，使之更好的承载负荷，所以，碳纤维主要在复合材料中做很好的增强材料。并且可以根据目的的不同选用不同的基体和复合方式来达到所要求的效果。
目前，应用到土木工程中的技术最广泛的就是使用碳纤维加固技术。碳纤维加固技术于80年代起源于美国，中国对这项技术起步较晚，于90年代末方才从国外引进。目前，加固主要有纤维布加固和纤维板加固两种，通过碳纤维的加固对一些承载力不足的建筑构件进行加固，从而避免了因构筑物不合格而重建的损失。对于已投入使用但不满足现有荷载要求的建筑物，进行加固，维修来满足对荷载的要求。
目前，我国对碳纤维的研究不断推进，已有数十所高校和研究所对其研究，并逐渐赶上世界先进技术，面对我国巨大的建筑市场，碳纤维技术将会有很大的前景与增长趋势。就目前情况来看，在一般工程中碳纤维应用还不够广泛，但是它的市场前景很广阔，在很大程度上能够适应现代高智能化的新型建筑工程。
2土木工程中复合材料的未来展望
在成功研制纤维增强复合材料加固修复混凝土结构技术以后，会极大程度上改变土木建筑加固的相关技术，相比较传统技术来说，上述这种技术具备方便、经济、效率、优越等特点，能够有效解决原来技术不能解决的土木工程施工问题，具备社会效益和经济效益。这种技术成功研发以后，为土木建筑施工中应用高性能和碳纤维材料提供基础和保障，建立全新的建设途径。这种技术的应用可以在一定程度上提升国内碳纤维技术的水平和质量，保障为以后研究和开拓土木工程提供参考，但是这种新技术应用中具备钢筋混凝土和复合材料的特点和优势，结构工程师、力学材料专家和力学研究人员应该进行联合研究，分析宏观和微观情况下力学结构形式，并且也应该重点阐述新材料损伤破坏力学，构建全新的评价体系，为以后加固土木建筑结构奠定理论基础，确保能够逐渐完善和发展复合材料加固技术。
纤维增强复合材料加固技术具备高效、高强等特点，主要就是因为碳纤维拥有良好的物理性能，现阶段设计建筑方案的时候，应该及时处理修补混凝土缓慢凝固时间的问题，系统化管理施工加固方式。未来发展纤维增强复合材料的过程中希望能够回收再利用废旧结构材料，实现可持续发展和资源节约型社会的发展。开发自动诊断智能纤维，土木工程中对纤维增强复合材料进行优化，依据不同导电性能和断裂性能，配置相对先进测量系统和自感系统，研究智能结构和智能纤维。
3结束语
随着纤维复合材料在建筑实际中的广泛应用，其自身的材料优势与建筑性能也逐渐发挥出来，极大提升了使用效果，保证了工程建设的质量。在纤维复合材料的应用中应充分发挥纤维复合材料的材料优势，为了防止其在使用与施工过程中出现各种问题，实现土木建筑过程中纤维复合材料的科学高效使用，同时提升建筑材料的使用效果。只有保证工程质量，实现建筑开发设计的目标，才能保证我国经济建设的进一步发展，加速城市建设的步伐。
参考文献：
[1]黄家康.复合材料成型技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2011.2.
[2]车剑飞，黄洁雯.复合材料在土木建筑中的应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
论文作者:吕浩洋
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/24
标签：复合材料论文; 碳纤维论文; 建筑论文; 纤维论文; 橡胶论文; 材料论文; 土木工程论文; 《防护工程》2019年第1期论文;