邓健益
广西裕达集团有限公司 广西来宾 546100
摘要：FRP复合材料是当前在土木工程中应用非常广泛的材料之一，优点众多，本文通过对FRP复合材料的应用现状以及特殊的应用领域进行分析，提出其发展方向，以便推广应用。
关键词：FRP复合材料；土木工程；应用
FRP是一种用玻璃、碳、塑胶等纤维通过环氧树脂粘剂混合一起的复合材料，这种材料有很高的强度。与传统结构的材料比较，不但具有高强轻质的特点，在施工、耐腐蚀方面也有很大的优势，能够直接在钢筋混凝土结构的板、梁、柱等地方粘贴，很大程度上提高了构件抗剪抗弯能力。
1.FRP在土木工程中的应用现状分析
相对于其他产业而言，FRP在土木工程中的应用呈现出一定的滞后性，主要原因可以归结于造价高和经验少，目前很多工程师面临的实际问题就是针对FRP的结构加强方面的预期效果设计。在历史的实践过程中，相关的标准也是比较匮乏的，真正发展起来是在20世纪的90年代，国际上开始饮用航空航天技术以及补强技术的FRP替代钢材，当做土建结构修补和加固材料之用。它的物理力学性能非常优越，重量轻，耐腐蚀，施工操作方便，能承受强的变形力。有相关数据显示[1]，我国当前的桥梁建筑物中有超过一半的是在上个世纪80年代前建造，因此承载达不到要求，会不断出现裂缝等问题，尤其是近年来住宅质量问题较为严重。由此可以看出，FRP加固的功能发挥以及修补的工作迫在眉睫。
另外，材料的试验检测、评价技术在材料工程中是应用的基础，但是当前世界上还没有被公认的土木工程高性能FRP复合材料试验检测与评价技术体系建立，我国在这方面的成果更少。
2.FRP在土木工程中特殊领域的应用
2.1复杂环境下结构应用
由于受到复杂环境的影响，水边码头地下基础的结构性能劣化以及抗力衰减的缺陷被更多人重视，这种现象产生的原因比较复杂，但工作人员也注意到了FRP复合材料在这样复杂环境下结构应用具有很大的优势。比如，可以通过增加FRP材料的层数对结构进行加强，也可以采用CFRP加强筋替换某些钢筋，相比之下在结构性能上是很大的改善。
2.2FRP加强筋
普通钢筋可以被FRP所替代，从而解决锈蚀等问题，此外，由于FRP加强筋比较轻，并且不带磁性，所以抗疲劳性也非常好。
2.3FRP混凝土组合结构
在实践过程中，钢混凝土组合结构得到了成功的应用，同时再结合经济因素进行考虑，FRP混凝土组合成为了一种潜力巨大的材料，将其应用在外包的混凝土上，通过CFRP外壳填充混凝土来替代桥的主梁，支撑通过FRP制作桥面板，就是充分利用了FRP与混凝土所有的良好性能，比如结构强度高、刚度高、重量轻、价格低等，在推广中改变其建筑造价[2]。
2.4FRP复合材料大型结构
由于FRP复合材料的可造性和多功能性较强，因此这为工程师们提供了很多功能，可以很好地将其运用到特殊的建筑结构中去，例如用于电磁试验操作或是感光电路金属板房间。
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2.5FRP桥面板优势
通常情况下，桥梁的结构性能抗力和性能劣化主要原因是侵蚀严重，在过去的设计中，如果冬季采用防冻剂则会恶化结构中的钢筋，而FRP具有很好的抗腐蚀性能，能够替换抗力衰减和性能劣化的桥面板，且安装的过程较为简单，可以节约很多安装时间。在地震多发地区，由于FRP复合材料重量较轻，地震的时候能够减小惯性力，减轻地震造成的损害。因此，不难发现，这几年中，越来越多的人已经致力于开发FRP高性能、轻质且造价经济的桥面板系统了[3]。
3.FRP在土木工程中的应用研究
3.1结构加固补强
现如今国际上兴起的FRP加固结构技术与传统的加固形式已形成了强烈的对比，再加上操作方便的施工工艺以及良好的加固效果得到了人们的普遍称赞。FRP复合材料在当前土木工程中应用最为普遍的就是在基础设施结构加固补强上，尽管目前已经取得了不错的效果，应用也逐渐广泛，但也存在了一些需要解决的问题，比如界面受力性能以及预应力加固补强技术。
3.2新结构中的关键技术
FRP复合材料在现代的土木工程领域中具有广泛的应用前景，尤其是在新建结构的应用技术方面。材料具有特点优势，将其取代过去混凝土结构的钢材，改变传统的设计原理和设计方法，并且针对FRP混凝土记忆FRP2混凝土组合结构的新设计理论和方法，成为了其应用技术的关键。
3.3特殊条件下的技术应用
3.3.1海洋环境下的技术应用
海洋资源的开发需要海洋基础建设设施的支撑，在基础设施的建设过程中，关于结构的防腐问题一直都存在。当前在建的海洋钢筋混凝土结构，通常采用150mm左右厚度的混凝土保护层以及对应的防腐措施，这样的结合对内部钢筋防氯盐腐蚀也只有15年左右时间，这个时间无法达到永久性或是半永久性的要求。采用FRP混凝土或是FRP混凝土组合结构则可以最大程度地解决腐蚀的问题，具有重大的价值意义。其次，在高寒环境下也需要免维护的应用技术。通常高寒条件下花费在基础设施建设和维护工作上的费用会比较昂贵，而且建设的周期非常长，所以如果是再建或拟建的基础设施项目，面临的主要问题便是提高建设质量，减少维护费用。如果采用FRP筋替代钢筋，做成免维护复合材料混凝土结构，就可以提高基础设施的耐久性，进而延长使用寿命。另外，针对地质灾害的防治，就要考虑永久锚固支护技术，可以应用与山体边坡滑移的治疗工作中去。
4.FRP复合材料在土木工程中的应用展望
随着科技的不断发展和建筑材料技术的不断进步，FRP复合材料具备了更强大的经济效益和社会效益，因此，对于这种新兴材料关于设计原理和方法以及施工技术的研究有着非常重要的现实意义。在未来的发展中，为了实现对FRP复合材料更好的应用，还需要进行更进一步的研究。
首先要加强对FRP预应力加固法的研究，以解决FRP加固构件过早被破坏的情况，影响其高强性能的发挥。其次是对自诊断智能纤维的开发，必须通过对FRP复合材料进行一些列的优化措施，使其在利用结构材料的不同阶段当中，纤维材料的不同导电性能和断裂特性得到适时的解决，同时配置先进的自感系统和测量系统，不断开发自诊断智能纤维以及智能结构[4]。再者，还需尽快建立我国针对FRP材料而开发的检测评价系统，从而更好地保障工程在应用工作上有很好的科学依据。最后是要进一步对FRP加固技术进行深入研究，使其更为技术化和规范化，从而实现更为广泛的推广效果。
5.结束语
综上所述，FRP复合材料在现代土木工程应用技术研究中有着不可替代的优势，在对其的研究中，必须更加重视不同种类高性能FRP复合材料混杂于复合后关于改性的问题，有利于克服材料自身弱点，从而更加适应土木工程应用。另外，为了更好利用高性能和高强的特点，也要强调预应力的各种方法灵活运用。当前的国际环境下，日本为了抢占海洋工程的制高点，已经投入了大量的资金用于应用技术和应用材料的研究中。相信随着经济和科学的不断发展，土木工程中建设材料性能上的提高和成本上的下降将逐渐达到优化的最佳值。在这个发展过程中，我们还要经过更大的努力，推动工程的技术进步，进而为现代复合材料产业开辟出更大的应用市场。
参考文献：
[1]王全凤.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究[J].华侨大学学报（自然科学版），2013，11（12）：22-23.
[2]于清.FRP的特点及其在土木工程中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报，2012，13（02）：18-19.
[3]鹏翔.浅析FRP复合材料在土木工程中的实践效果[J].四川水泥，2014，12（09）：41-42.
[4]曾至长.FRP复合材料及其在工程结构加固修复中的应用[J].四川建筑，2013，12（11）：33-35.
论文作者:邓健益
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/21
标签：复合材料论文; 土木工程论文; 结构论文; 材料论文; 混凝土论文; 性能论文; 钢筋论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;