摘要：随着科学技术的发展，复合材料在我国土木工程中的应用越来越多，而且，随着复合材料的大量应用，我国土木工程的建筑效率和建筑质量都有了很大程度上的提高。本文从分析复合材料的概念、特征以及分类入手，探讨了我国土木工程中应用复合材料的现状、问题，并进一步提出了我国复合材料在土木工程中的优化措施以及发展空间。
关键词：复合材料；土木工程；发展应用
一、应用与研究现状
1.1工程结构加固补强
将FRP附着在构件表面，通过各种方式受力，这样增强了原有构件的受力性能。近年来，土城建设使用各种方式增加构件的受力性能。因此，FRP加固结构修复技术就出现在工程建设中，并且在工程建设中得到广泛的运用。特别是在极易发生地震的国家，为了防止地震带来巨大的损失，将FRP加固技术的优越发挥了巨大的作用，将其应用在土木工程建设中。经过长时间的检验。实践中FRP加固技术通过了各种考验，为各种自然灾害提供了有力地额保障，并且做出了不可衡量的贡献。
1.2FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构
FRP筋中纤维含量较高，比一般钢筋的强度要高很多。它具有在有抗腐蚀、非磁性等优点。利用FRP材料在钢筋中，可以提高钢筋的防腐性能，避免钢筋长时间使用后受到巨大的损害，减少了维修费用。在桥梁的建设中，为了增强FRP索的预应力，便利用悬索桥、斜拉桥的缆索可以实现，更准确的预应了预应力筋的预应力。
为加强混凝土的粘结，通过不同的加土方法进行处理。这种方式在美国土木工程建设中得到了广泛的应用，在岩土土程应用了FRP筋、预应力FRP筋，这种方式可以增强工程的耐久性。近年来，FRP筋混凝土在应用集中在下面的几项中：（1）FRP筋与混凝土界面的粘结性能。因为FRP筋与混凝土有较差的粘结性能，所以利用多种形式将表面、筋材形进行处理，可以极大的影响粘结性能；（2）力学性能是FRP筋混凝土构件的特点。FRP筋的材料具有弹脆性特点，这就将FRP筋混凝土构件的受力性能和传统的钢筋混凝土构件的受力性能进行区别。
1.3FRP组合结构
FRP组合结构组合了不同种类、不同形式的FRP制品和钢材或混凝土的特点，将两者的优点进行互补处理，这就形成了新的结构体系。而FRP则是新型结构材料中的一种，它具有高性能、强设计性的特点，丰富了结构的构成形式。下面是重要的几种：
（1）FRP管混凝土
利用填充混凝土的方式，形成了一种合理的FRP管混凝土组合构件。这种方式既能对混凝土进行约束，还能提高施工速度，同时结构具有耐久性特点，既可当作桩、柱也可作梁。相关部门对这种混凝土的的性能进行研究，在实践中发现在FRP管内填充混凝土，可以增强建筑的稳定性，增强其受力性能。通过各种方式提高构件的性能，让混凝土形成环形空心截面，减小自重。
（2）FRP-钢管-混凝土组合构件
设置空心钢管在构件中部，将混凝土填充在外包FRP、FRP与钢管之间，在施土的过程中，承力骨架为钢管，模板为FRP，在长期使用的时候，对钢筋进行保护，对混凝土进行约束，提高了其变形性能、承载力的同时，减轻了构件的自重。
（3）FRP-凝土组合梁
FRP-凝土组合梁，混凝土受压需要通过组合作用实现。通过组合充分了利用了FRP材料，轻质的FRP构件则为永久性模板，这种方式方便施土。
（4）CFRP-吕合金组合构件
CFRP-吕合金组合构件设计的时候，将是将FRP设计在铝合金管的外表面，让其发挥了重要的作用，这种组合具有轻质、耐腐蚀等的优点，将FRP脆性、不易连接等缺点进行弥补，这种组合构件适合应用在大跨度空间结构中[3]。
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（5）FRP-木组合构件
纤维构造形式是FRP与木材结构的特点，具有特殊了受力特点，将抗火性能较差的缺点进行弥补，两者进行组合使用后，增强部分为FRP，填充部分木材，这样的组合可以将力学性能进行优化。
FRP组合结构优于传统的结构，这种结构具有耐腐蚀、轻量化等有点，和全FRP结构相比，其受力情况更好，造价也比较低，因此具有很大的使用空间。
1.4全FRP结构
较高的比强度、比模量FRP在力学中的特点，这种新型结构和传统结构材料相比，具有攒通材料没有的耐腐蚀、隔热性等特点，同时还具有加土性、设计性，在土程结构的使用中，实现承载力的同时，也实现了功能性特性，则任何材料都无法替代全FRP结构的优势。全FRP结构中包括FRP桥面体系、FRP轻质桥梁、快速架设应急FRP桥、FRP编织网结构、FRP杆件空间结构、形态多样化的FRP曲面结构物、耐腐蚀FRP结构，这些性能既能提高其性能，将其外观进行改变，具有抗腐蚀性、减少风阻、受力情况好、维修费用低、周期短、温度跨度小等特点，广泛应用于工程建设中。
二、复合材料在土木工程中应用
2.1混凝土组合结构
自从钢和混凝土组合成功，形成了一种新型结构之后，受到此类结构的影响和启发，在考虑到经济性的前提下混凝土和复合材料的组合概念逐渐成为了一个具有较大发展潜力和可行性的解决方案。目前，该领域的研究主要集中在将复合材料外包混凝土上，这种形式在一定程度上与钢管混凝土存在很大相似性。并且已经有学者开始研究此类体系，并且将GFRP的外壳填充到混凝土替换桥的主梁，支撑由复合材料组合而成的桥面板。这种组合模式能够有效将复合材料与混凝土的性能优势得以最大限度发挥，具有高强度、低重量以及高刚度和成本低的良性特征，使得此类结构在建筑行业中得到广泛应用。
2.2纯复合材料的大型结构
对于复合材料的功能来讲，其具有良好的多功能和可制造特点，这也使得在一些功能要求抗腐蚀或磁电屏蔽的特殊建筑中可以对复合材料加以应用。例如在一些电磁实验操作的建筑结构或一些感光电路金属板房间，到目前为止已经完成的纯复合材料建筑当属苹果计算机公司的电磁干涉实验室。
2.3复合材料在负载环境下部结构中的应用
伴随着社会经济的发展以及人们生活方式的改善，环境质量有了很大的改变，进而为我们的生活带来了一定改变，例如在水边码头的地下基础部分的结构性能开始出现提前劣化以及抵抗力下降的现象，这些问题得到了社会各界人士的广泛关注。如果对这些现象进行深入分析的话我们可以发现造成这种问题的原因较为复杂，在这样的条件下土木工程师们来使逐渐意识到复合材料可以作为一种解决复杂环境下部结构存在一些问题可行性的优势。
2.4桥面板的优势
桥梁的结构性能会随着时间的推移而逐渐劣化，其抵抗力也将逐渐呈衰减的趋势，产生这种问题的一个重要原因就是侵蚀。而复合材料则正好具有较强的抗腐蚀能力，为解决此类问题找到了一个可行的办法。当前我国许多桥梁中的结构性能都已经开始劣化，为此尽早替换桥梁减少交通中断的时间显得至关重要。复合材料桥面板能够在工厂中批量生产，而且安装时间相对较短，因此用它去代替结构性能劣化的桥面是一个十分有效的方法。
结论：
综上所述，我国在土木工程中发展和应用复合材料，在很大程度上是当前我国进一步发展土木工程质量和效率的主要出路。而且，更为重要的一点是，我国发展复合材料，在一定程度上来说，也是为了增强我国整个行业发展的途径之一。但是，我国在发展复合材料在土木工程中的应用时，存在的问题主要是设计标准不统一、成本较高以及环境问题较为突出等问题，因此，我国在发展符合材料时，应该建立起统一的设计标准，并通过技术创新来提高我国复合材料的生产水平和质量，在很大程度上也能够减少我国复合材料生产的生态问题。
参考文献：
[1]季园园，韩庆华，芦燕，刘锡良.CFRP在土木工程中的应用研究[J].结构工程师，2014，10：210-219.
[2]郭凯.基于智能材料在土木工程中应用的探讨[J].黑龙江科技信息，2014，06：247.
[3]冯鹏.复合材料在土木工程中的发展与应用[J].玻璃钢/复合材料，2014，09：99-104.
[4]周剑霞，刘冬梅.智能材料在土木工程中的应用浅析[J].科技与企业，2014，09：216
论文作者:李满华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：组合论文; 复合材料论文; 结构论文; 混凝土论文; 构件论文; 土木工程论文; 性能论文; 《基层建设》2019年第10期论文;