河北省保定市安各庄水库管理处
摘要：土木工程业是中国的支柱型产业之一，在我国的经济发展和社会进步里面发挥着巨大的作用。因此，随着科技的发展和进步，这个行业也只有不停的进步和发展，才可以满足人们越来越高的建筑质量需求。而纤维复合材料作为一种拥有承重强、重量轻、强度大等优势的新型材料，它的出现对于土木工程行业的向前进步有着非常重要的意义。正因为如此，纤维复合材料已经开始在我国的土木工程行业进行推广使用了。
关键词：土木建筑；纤维复合材料
引言
伴随着改革开放的进行，我国的科学技术发展进入了新阶段，正因为如此，我国的房屋建筑土木工程行业里也出现了许多优秀的新发明，这些新发明的支持下，我国的房屋建筑土木工程行业一直在稳步向前发展。而各种新材料的发明使用可以说是房屋建筑施工的重中之重，其中，纤维复合材料由于拥有着不错的性能和非常强的抗腐蚀性能，并且该材料本身的重量十分轻，但其材料强度却十分优秀，可以抵抗住极大的压力，所以，在房屋建筑施工中纤维复合材料正在逐步将传统的材料拉下“神坛”。本文则重点探讨了纤维复合材料在房屋建筑施工里优势和具体应用情况。
一、使用碳纤维结构材料预埋地基承重部分
在土木工程的时候耗材里，水泥是目前消耗最大的建筑材料，但是，水泥有许多缺点，最突出的缺点就是脆性大、强度低这些不利于建筑质量的缺点。因此，人们为了解决这些缺点，开始使用碳纤维的力学特性，用水泥的基体来制作成拥有碳纤维特性的复合材料。而这种由碳纤维制成的材料有着强度大、比重小、耐腐蚀等种种优点，于是这种碳纤维材料在土木工程施工里越来越受人们的喜爱。
（一）碳纤维结构材料的优点
1.材料重量轻，抗拉强度高
经测试表明碳纤维材料的抗拉强度至少是3200Mpa最高可达到4000MPa，抗拉强度是钢材十倍之上的抗拉强度（同截面情况下）而它的厚度却只有薄薄的两毫米，在施工之时还不需要进行加压、起重等预加工，这样就极大的提高了施工效率。并且该材料在提升构件的刚度、构件的抗蠕变以及构件的持久性上都能够有十分突出的效果，能最大地保证和原有混凝土构件一起工作从而获得极佳的补强效果。
2.施工方便
由于该材料质量轻，体积小，所以其材料的堆放地小，不需要大型运送载具就能轻松使用。并且使用该材料进行施工之时还不需要用水搭配作业，也不需要动用火源和现场的固定设施，因此，使用该材料将会极大的提高工程的施工效率。
3.耐久性高
由于该材料的化学特性较为特殊，所以该材料不会生锈，且该材料还拥有抗疲劳强度高，十分耐磨等优点，以此该材料也十分适合在高酸、高碱、高盐和大气腐蚀的环境里面使用。
（二）碳纤维的表面性状
表面没有处理过的碳纤维其表面是非常光滑的，表现出一种憎液性，进而导致碳纤维与基体之间的湿度较低差，粘合力不强，而没办法达不实际的使用需求。这个问题通常可以使用阳极氧化处理法，这种办法的反应较为缓和，十分方便控制，能够将其处理得极为不错。在碳纤维的表面经过处理后，使用STM表面分析技术就能够发现，碳纤维表面的石墨层已经大范围的氧化了，其边缘的活性点数量急剧增加，而这种凹凸起伏的面对于和基体的键合更加有利。同时，其表面粗糙度的增加，很能明显的改变了碳纤维和基体之间的润湿度，表面的憎液性也转变成为了亲液性。另外，在表面处理后，还极大将碳纤维表面的极性增强了。
（三）碳纤维结构材料的应用
1.碳纤维增强混凝土
总所周知，长、短纤维强度增加后的混凝土材料就能称之为碳纤维增强混凝土了，其主要作用是充当高层建筑的外墙材料。其主要特征有：其厚度却只有薄薄的两毫米，在施工之时还不需要进行加压、起重等预加工，这样就极大的提高了施工效率。并且该材料在提升构件的刚度、构件的抗蠕变以及构件的持久性上都能够有十分突出的效果。并且使用该材料取代钢筋后，可以最大程度的消除混凝土里的盐水降解，进一步令构件的重量降低，从而极大的提高施工效率。且碳纤维还拥有震动阻尼的特点，能够最大程度的吸收震动波，令建筑的防震能力大大提高十几倍。
2.复合材料
目前，在土木工程施工里使用得最多的结构材料就是钢材和中碳钢增强混凝土，然而钢材的易腐蚀性会令建筑出现无法挽回的损坏。因此，碳纤维树脂基复合材料就成为代替钢材的新型高性能建材。这种复合材料有着不易腐蚀、不导电，重量只有传统钢材的四分之一（同体积），其热膨胀数据也比钢材更适合混凝土，并且这种复合材料与水泥的黏合度比钢材与水泥的黏合度高百分之五十左右。因此这种材料是海堤、化工厂公路护栏、房屋地基和桥梁等易腐蚀建筑最适合的建筑材料。
（四）使用碳纤维结构材料预埋地基承重部分的重要性
由于土木工程施工里的高强度需求和高刚度需求。使用新型碳纤维结构材料，能够在极大程度上表现出纤维复合材料的稳定性。将它置放于建筑物地基里面的三角形状的建筑结构承重地点，利用其刚度比高的优点，将其预埋到钢筋混凝土结构的中心地点，以保障土木工程的地基衬芯的内部结构能够达到较高程度的密度。众所周知，建筑的质量是关乎到许多人的生命安全，所以一旦建筑所用的材料质量没有达到标准，就会令建筑物的质量出现问题。其次，如果某些非常关键部分的建筑结构在材料的使用和组合之后出现了问题，很十分容易出现工程验收不通过的现象，就需将工程的某些重点区域进行返工，从而大幅度降低工程承包商的经济利润。
二、提高建筑材料抗疲劳性，保证高楼层房屋施工的稳定性
（一）高楼层房屋建筑施工的特点
在土木工程的行业内都知道，随着建筑物楼层高度的增加，施工之时的工作难度和强度是越来越大，这也导致对高楼层建筑施工与普通建筑物施工之间存在着较为显著的差别，因此高楼层建筑有着以下一些特点：
1.高楼层施工，必然会增加施工人员的工作量和施工材料垂直运输的难度，且对于施工现场设备相应也会提高要求，所以，高楼层建筑一定要使用先进、方便的设备和材料，这样才能有效提高作业效率和作业安全性。
2.高楼层施工，其高空施工作业的时候较多，直接性的提高了作业难度，并且，在水电管理和使用的之时，也有着较高的复杂性。
3.高楼层施工，必须要加强水、火安全事故的预防工作，并尽可能的保证建筑功能的多元化和个性化，这样一来就能够较为充分的保证高层建筑物的功能性。
4.要保证高楼层建筑物的稳定性，就必须要加强建筑物的基础施工，保证建筑物地基的深度。
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5.高楼层建筑的施工周期通常相较于普通建筑施工来说都会更长一些，因此资金投入也会更大。
6.高楼层建筑的作业条件相对会更加复杂，一般情况下，高楼层建筑建设地点基本是处于人口密度较大的区域，在这种地方进行作业势必会受到周围环境的约束。所以，在进行高楼层建筑施工的之时，就必须要保障建筑材料和作业设备的，并对作业现场的实际情况进行细致的了解，才能有力保障施工的有序进行，以此来提高该工程的经济效益。
（二）高楼层施工使用纤维复合材料的必要性
前文曾提到高楼层建筑施工的必要性里最重要的就是保证建筑材料优质。而新型纤维复合材料中的T300型的环氧树脂5208材料就能够达到这样的要求，这种材料的强度是普通铝材结构强度的七点五倍，在强度增强的同时也有着铝材的柔度，能够完美的代替铝材切入之时的贴合效果。并且，该新型材料的刚度还是普通铝材结构刚度的五点二五倍，该材料被增强的刚度能够极为有效的避免传统铝材在高楼层建筑外墙结构里强度不足的问题。使用这种纤维复合材料，不仅具有铝材轻质量的特性，在外墙表面作业的过程中还能兼有一定的美观性。同时，该新型建材的强度还是传统钢材结构的四倍，尤其是在抗疲劳性这一方面，这种新型的纤维复合材料能够充分利用自身的细密结构，让拉伸的强度被控制到了百分之七十五到百分之八十五之间，极大的加强了结构主体框架作业里的预应力，同时，这种材料与强度较高的钢筋混凝土相结合，能够给予建筑物外框架足够的预应力支撑力，以及利用纤维复合材料的体积小的优势，将建筑物的自重降低到最低水平，从而有效的提高建筑材料的抗疲劳性，并在最大程度上的保证高楼层房屋施工的稳定性。
三、使用高分子结构的涂层剂，提高涤纶布强度
（一）高分子结构的涂层材料的分类
高分子结构的涂层材料按照不同的标准有很多的分类方法，其主要的分类法还是以下：第一，按照高分子化合物的来源来进行分类，其种类主要能够分成人工合成的高分子化合物与天然产生的高分子化合物两种类型。其中天然产生的高分子化合物的主要成分为淀粉、纤维素、蛋白质等；第二，根据高分子化合物的主链结构进行分类，这种分类方法可将其分为碳链、杂链、元素有机和无机四个种类；第三，能够根据高分子化合物受热时的性状不同将高分子分成热塑性和热固性两种；第四，按照高分子化合物的工艺性质进行分类，则能够分成塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂、密封材料六类。
（二）高分子结构的涂层材料的特点
高分子涂层材料是我国近五年以来在土木工程行业里，迅猛发展起来的一种新材料、新技术。它最为突出的地方就是将单一建筑材料的结构转换成复合型材料结构，用高分子材料涂层在表面来提高建筑涤纶布的耐磨性和耐腐蚀性等。这种材料拥有许多与普通材料不甚相同的特殊性能，比如说：其强度很高但可塑性却非常好；它的硬度极大可弹性也不弱；并且耐热、耐磨、耐腐蚀还拥有极其优秀的气密性良和电绝缘性等，而正是因为高分子涂层材料拥有以上这么多优秀的特性，也就使的该材料在我国的建筑施工业有着非常广阔的应用。许多在建筑施工时使用的普通高分子材料，都是将在高分子化合物里加入各种各样添加剂得到的，因此各种各样添加剂的作用就是尽可能的把高分子材料的特性更好的发挥出来，这样才可以保持和改进高分子材料的性能，以此满足不同建筑的不同材料需求。
（三）高分子结构的涂层材料在屋顶构建施工中的应用
在屋顶结构中的作用活动里面，建筑工程的作业人员需要使用高强度的涤纶布来作为屋顶结构中的补充材料，而在高强度涤纶布的表面之上可以涂一层高分子结构的涂层剂，这样一来就能够极为有效地将屋顶的防水性能进行提高。在我国的传统屋顶结构的建筑作业里，由于我国某些地方的雨水偏多，十分容易出现房子漏水的问题。而在使用了高强度高分子结构涤纶布涂层结构作为屋顶的框架支撑后，这就能够十分简单地塑造出有利于屋顶排水的结构。
四、开展软性屋顶建筑施工活动，提高建筑材料的实际效能
屋顶建筑作业技术是整个建筑工程作业的重要部分之一，提高屋顶建筑作业技术水平对与建筑使用寿命的延长和保证建筑作业质量有着极其重要的作用。经研究发现，在房屋顶部建筑作业里面存在的最致命的问题就是建筑材料的性能问题。我国目前很多的屋顶建筑作业使用的建筑材料其性能普遍都不很高，使用最多的就是沥青了，沥青由于其价格偏低就成为了屋顶施工里使用最多的防水材料。但是沥青有着许多的缺点，如：在炎热天气里十分容易软化甚至流淌；而在低温天气里则是比较容易断裂这些现象的发生都会令房屋的防水性能变差，从而导致建筑的使用寿命变短。因此选用性能高的防水材料对屋面防水建筑施工质量非常重要，这些建筑材料在高温下容易易融，在低温下易裂，从而导致了建屋顶的防水性能差，将会直接影响到这些建筑的使用寿命。但是，我国的许多的工程队在进行屋顶建筑施工材料的选择上，存在着极其严重的以劣充好现象。另外，高性能、优防水的屋顶建筑材料性能的一直没有提高还和国家设置的材料质量标准较低、生产材料的企业没有技术创新等因素有关。而面对这样的情况，作业人员在进行屋顶作业时，只能更换建筑材料，务必要选择和使用性能更好，强度更优且更加防水的建筑材料，以此来极大的促进屋顶建筑作业技术水平的提高，以确保建筑的作业质量和防水水平。而随着科技的进步，现在我国出现了一种新型的纤维复合材料，目前我们可以在进行占地面积较大的普通建筑的建设作业之时（楼层高度为1F-4F），使用这种纤维复合材料进行软性屋顶建筑技术作业，正好能够满足屋顶结构作业技术的实际需求，令其符合工程作业里经济成本控制的需要和性能保证。比如说：加拿大蒙特楼市的奥林匹克运动馆体育馆就是采用芳纶纤维复合材料建造的可伸缩性顶面，其面积足足有五千六百平方米，有着十分强大的抗风性以及能够极大的承受大雪负荷的强度。并且这种纤维复合材料压梁比钢筋水泥构件还更要经济实惠。当然，在进行作业之前，其质量控制人员必须要加强对建筑材料质量把控，必须选择符合国家安全质量标准的纤维复合材料展开建设活动。
五、结束语
伴随着改革开放的进行，我国的科学技术发展进入了新阶段，正因为如此，我国的房屋建筑土木工程行业里也出现了许多优秀的新发明，这些新发明的支持下，我国的房屋建筑土木工程行业一直在稳步向前发展。因此，在当下的土木工程整体结构的作业过程里，理应尽可能地使用更稳定、综合性能更好的新型复合材料进行作业，进而保障建筑作业过程里的工艺持续稳定的进行，以此来尽量保证建筑物的使用寿命。同时，在一线工作的项目作业人员必须要学习如何正确的将纤维复合材料进行加固和搭构，只有这样做，才能够进一步保证新型的纤维复合材料工程作业里的使用密度，才可以真真正正地将作业的效率进行提高，并保障项目的总体质量。而且，在项目作业时使用纤维复合材料，能够节约部分资金，缓解承包商经济压力的，同时，纤维复合材料的使用还可以让钢板的使用减少，从而令楼房的自身重量获得降低。
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论文作者:刘立新
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：作业论文; 复合材料论文; 材料论文; 碳纤维论文; 建筑论文; 结构论文; 纤维论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;