关键词：复合材料；土木工程；发展；应用
1复合材料在土木工程中的发展
上世纪五六十年代，人们开始了在民用建筑中应用复合材料的尝试1961年英国斯梅西克一座教堂成功应用了玻璃纤维复合材料制作教堂尖顶，随后在复合材料在世界范围内被广泛应用。复合材料的成功应用后，世界更多的学者加入了复合材料的研究中，极大的加速了复合材料的发展，而我国在上世纪八十年代才开始在结构工程中大量应用纤维增强复合材料。1972年，云南省用GFRP建成了一个直径达44米的雷达天线罩；1982年，北京密云建成世界上第一座FRP公路桥，桥梁跨径20.7米，是一座GFRP蜂窝箱梁型公路桥。这项技术从在美国北岭和日本阪神地震后的加固修复工作来看，复合材料加固优势凸显，其加固的经济性和安全性得到了土木界的广泛认可。据估算，近年我国土木工程用复合材料的纤维用量超过2000吨/年，其中碳纤维约为1500吨/年，玻璃纤维约为800吨/年，这一数字还在不断增长中。
我国的符合材料在土木工程中的发展主要从20世纪中期开始，主要经历了四个阶段，最早时期是用玻璃纤维束来代替钢筋，主要应用于混凝土构件中。到20世纪70年代，开始在结构工程中大量使用和研究纤维增强复合材料。到20世纪末，我国的复合材料发展取得了巨大的成效。本世纪初，我国的复合材料在土木工程中的应用量得到了大幅提升，总计超过了500t。由此可见，我国复合材料在土木工程中的应用取得了巨大的发展，随着社会科学技术与经济的双重发展，复合材料在土木工程中的应用必然会越来越广泛，我国建筑事业的发展会越来越好。
2复合材料在土木工程中的主要应用
2.1对工程结构发挥的加固和补强的作用
利用各种方法将复合材料附着在受力构件表面，已达到增强原有构件的受力性能。常见的混凝土加固方式有三种：第一种，用FRP布对混凝土结构进行缠绕加固，最具代表的缠绕加固就是对混凝土柱的缠绕加固，此种对柱加固方法成效明显，是基于约束混凝土的受力变形提升结构强度原理，在增强轴向受力的同时还能增强结构的抗剪、抗震能力。第二种，在混凝土梁或板以及桥梁跨度内的受拉面贴用FRP片材。此种加固补强在我国极为常见，特别是在老旧建筑改造加固、桥梁承载修复、震后房屋损伤修复方面应用广泛，贴面加固补强可有效提升构件的抗弯能力，防止结构裂缝的延伸。实践证明在超载下常发生结构和贴片剥离现象，FRP片材与原结构的贴合还有待进一步提高。第三种，对混凝土柱或梁应用FRP片材包裹然后外部应用FRP布进行环绕加固补强，此加固方法实质上是前两种方法的复合运用，加固效果最好，能有效提升结构的抗压和抗剪能力，但此方法FRP用量较大。
2.2FＲP复合材料结构介绍
由于FＲP在力学方面具有隔热性、绝缘性以及耐腐蚀性等特点，其被广泛的应用到民用工程建设过程中，就目前土木工程的建筑形式上看，FＲP结构分为下面几种结构类型：（1）分析FＲP桥面体系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在土木工程道路桥梁建设过程中，大多数桥面设计均以FＲP复合材料为主，其具有的高性能能够提高道路桥梁对于外部环境的抵抗作用，提高道路桥梁的使用寿命，降低由于工程材料问题而发生工程故障问题。除此之外，以这种新型的建筑材料为主的道路桥梁建设，能够在一定程度上降低桥面的整体重量，增加道路桥梁的稳固性。这种建筑施工结构类型比较适用于具有较大跨度的建筑结构，并且具有比较突出的建筑效果；（2）分析FＲP轻质桥梁。对于FＲP轻型桥梁，大部分应用在人行天桥的使用过程中，这种设计的全部采用的都是FＲP复合材料，有效的降低了桥梁工程整体上部构造重量。与传统的桥梁承受力情况有所不同，第一，FＲP复合材料虽然承载能力相对比较强，但是其刚度不大，在土木工程建设中可以采用变形控制的方式；第二，由于FＲP的受力特点为线性设计，其变形与承载力成正比，而且在完全破环出现之前，会出现明显的变形状况，进而呈现出比较突然的状态。
2.3FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构
纤维在FRP筋中占有60~65%的含量，FRP筋的重量较轻，通常只是普通钢筋的五分之一，其强度也很强劲，通常是普通钢筋的6倍。它所具有的耐腐蚀性，是其代替钢筋的主要原因之一，以此来避免钢筋锈蚀而损害结构，同时也为了降低结构的维护费用和时间。除此之外，它具有的非磁性，也能满足一些特殊工程的无铁磁性要求。FRP索在桥梁工程中也有较多的应用，例如作为缆索应用于斜拉桥或者悬索桥中，或者作为预应力筋用于预应力混凝土桥中。在二十世纪六十年代初期，美国就开始研究FRP配筋在混凝土梁中的应用，其研究的主要内容就是希望通过GFRP来消除寒冷地区或者近海范围内的一些钢筋混凝土结构的盐蚀危害。当前，日本已经研发出FRP筋和FRP绞线及其配套锚夹具。此外，它还用于岩土工程的加筋土中，在发达国家，因为GFRP的价格低廉，安装简便并且耐久性强，所以在很多工程中都得到了广泛应用。在我国对这方面的研究也比较早，目前已经能够进行多种FRP筋、索产品及其配套锚夹具的生产，而且随着研究的深入，我国在一些实际实践中，也得到了一定的研究成果。而在FRP筋混凝土的研究中，其重点主要涉及两个方面，第一个方面是混凝土与FRP筋之间的界面粘结性能问题，因为这两者之间的粘结性能较差，表面处理的形式和筋材形式的不同，会得到不同的粘结性能；另外一方面则是特殊力学性能，这是因为FRP筋属于弹脆性材料，所以应用FRP筋的混凝土构件的受力性能不同于传统钢筋混凝土构件，因此各自的特点及其设计计算问题都是学者们重点关注的研究课题。
2.4FRP组合式结构
将不同种类或不同形式的FRP制品进行组合应用，或将FRP与传统钢材、混凝土、木材等材料进行特意组合应用，实现了材料之间的优势互补，在增强力学性能的同时，还能节约成本，有助于建筑造型的多样化，延长建筑使用年限。目前应用技术比较成熟的有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。
3结束语
总而言之，随着社会的发展，土木工程建筑质量的要求和标准不断提高，复合材料在土木工程中的应用必然会越来越广，因此要加大研究力度，在实际的工程建设中，要不断进行实践和探索，找到最适合土木工程建设的复合材料，推动建筑行业的大发展，从而实现资源的优化利用，降低建筑成本，提高建筑质量。
参考文献：
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[3]韩海英.复合材料在土木工程中的应用研究[J].居业，2016（12）：37-38.
论文作者:金乐平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/9/18
标签：复合材料论文; 土木工程论文; 混凝土论文; 结构论文; 桥梁论文; 组合论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第26期论文;