田诚
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摘要：随着经济的飞速发展，产业结构不断升级优化，为了降低土木工程建设成本，提高施工单位经济效益，新技术新材料不断被土木工程建设应用。现目前的土木工程建设中，材料应用方面主要以复合材料为主。因此，本文将对复合材料在土木工程行业中的应用进行简要概述。
关键词：土木工程；复合材料；发展与应用
复合材料全称为纤维增强复合材料（简称FRP），属于一种新型的结构材料，主要由碳纤维等高性能纤维与树脂机体混合，经过一定的加工工艺而复合，最终形成的一种新型结构材料[1]。复合纤维具有质量轻、强度高、容易铸成型、耐腐蚀等优点，在一定程度上提升土木工程的建筑质量，从而降低建筑成本，提升企业经济效益。
1 复合材料在土木工程中表现的优势
1.1 综合性能较好
复合材料是将两种及以上的不同材料混合，经过一系列的物理方法或化学方法复合而成。复合后的材料将继承几种材料的优点，甚至还会有其他优质性能体现，因此体现的综合性能非常不错。
图1 碳纤维材料技术工艺
在土木工程的实际运用中，复合材料相比于单一金属材料，运用中可以体现复合材料更好的力学性能，具有更高的比强度和比刚度，更强的抗冲击性。碳纤维通过一系列加工（如图1），将其作为增强材料，密度比比钢材低40%~50%，同时，弹性模量可以堪比树脂基复合材料，达到建筑钢材水平要求。复合材料的力学性能使其在土木工程领域有了更加宽广的应用。
1.2 耐腐蚀性好，较稳定
复合材料耐腐蚀性能极好，主要表现在耐海水高盐腐蚀、耐酸碱的侵蚀的性质，相比于传统建筑材料易被腐蚀的特点，容易受到酸碱性介质的腐蚀，造成建筑材料质量无法保证。因此，复合材料可以很好适应恶劣的建筑环境，依旧展现很好的材料性能，延长使用期限。
1.3 便于保持材料与结构一致
复合材料的性能主要由其纤维的排列方向及次序等内部结构有关，因此，可以通过这些内部结构，使土木工程建筑安全可靠。同时，在制造复合材料时，可以做到一次成型，既减少土木工程材料的零部件，没有太多接头，降低了人力耗费，一定程度上提高了工作效率，也在一定程度上减轻了零部件重量，简化了制造工序，减少零部件的加工量，降低材料的生产使用成本。
1.4其他优势
除以上展现的优势外，复合材料还具有许多其他优势。例如，复合材料的抗疲劳性好，最佳将一般可达其拉伸强度的70%～80%；具有较好的隔音性，尤其是聚合物基复合材料有很强的阻尼性能，有很强的减震吸声的功能，这种性能适用于有大型噪音设备的建筑中。另外，复合材料还具有良好的过载安全性、良好的透光性等性能，这些性能扩宽了复合材料的应用场景，被广泛应用于土木工程建筑行业。
2复合材料在土木建筑基础结构中的应用
2.1 工程结构的加固补强
常用的混凝土加固方法主要有以下三种：
2.1.1 FRP布对混凝土结构缠绕加固
性能较优、应用较广的混凝土结构缠绕加固的材料就属FRP布了，利用缠绕防止混凝土受力变形，从而增强混凝土结构的强度，既增强了轴向受力，同时能增强混凝土结构的抗剪能力和抗震能力。
2.1.2 受拉面采用FRP片材
在老旧建筑改造加固、桥梁承载修复等方面，常常采用此种加固补强方法。能够有效提升混凝土构件的抗弯性，防止混凝土裂缝不断延伸扩散。但是，在受拉面采用FRP片材的实际工作过程中，在负荷超载的情况下，容易发生混凝土结构和贴片剥离现象，因此，FRP片材与原结构的贴合还应该进一步改进。
2.1.3 FRP片材包裹与FRP缠绕相结合
这种加固方法通过将前面两种方法相结合，会有更强的加固效果，更大程度上提升结构的抗压、抗剪能力，主要用于对混凝土结构的稳定性要求很严格的场景，因此，此方法FRP材料用量较多，也会带来一定的经济花费。
2.2 FRP筋索与预应力FRP结构
FRP材料质量较轻，纤维量达6至7成，相同体积下的FRP筋索与钢筋相比，FRP仅仅占1/5的比例，但FRP筋索的强度确可高于普通钢筋6倍。因此，FRP索常被用作斜拉桥或悬索桥的缆索[6]，其抗振动、抗疲劳的能力远超传统的钢束，且施工容易,经济实用。
2.3 FRP组合式结构
把不同的FRP制品组合应用，或将FRP与传统材料组合使用，如钢材、混凝土等传统材料，可以实现材料的优势互补，有效地增强力学性能，降低生产成本，延长建筑使用年限。例如，FRP-混凝土组合梁、FRP管混凝土组合构件，FRP-木组合结构构件，FRP-钢管-混凝土组合结构，FRP-铝合金组合构件等[6]。
2.4 全FRP结构
全FRP结构广泛应用于土木工程建筑中，因为有优越的可设计性和较强的加工性，全FRP结构常可塑造不错的外观。全FRP结构体系主要有：
FRP轻质桥梁（例如图2）、FRP杆件空间结构、架设应急FRP桥梁等结构体系。
图2 FRP轻质桥梁
3 结语
综上所述，复合材料的质量轻、强度高等优越性，在土木建筑工程中有宽广带的应用场景，本文主要叙述了FRP用于加固以及结构体系搭建方面，均能够体现较强的可塑性，便于设计与应用。因此，加大FRP材料的推广力度，将能够在一定程度上促进土木工程行业的发展。
参考文献:
[1]王琛.复合材料在土木工程中的发展与应用[J].建材与装饰,2018(06):77.
[2]任莉莉．形状记忆合金在土木工程中的研究与应用［J］．黑龙江科技信息，2016，(3)．
[3]郭芳芳,耿运贵.玻璃钢/复合材料在建筑结构中的应用与发展趋势[J].建材技术与应用,2014,5:11-14.
[4]彭祥.浅析FRP复合材料在土木工程中的实践效果[J].四川水泥,2014,11:166.
[5]赵李艳.关于复合材料在土木工程中的发展与应用研究[J].江西建材,2015(21):266～267.
[6]马吉峰.复合材料在土木工程中的发展与应用[J].绿色环保建材,2017(03):5.
论文作者:田诚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/28
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