哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150046
摘要：从目前土木工程建设中所使用的复合材料来看，FRP作为一种新型的复合材料，被广泛的应用到工程施工建设过程中。FRP复合材料不仅具有重量轻、成型便捷以及强度高等特征，而且其耐腐蚀性能相对比较强。与传统的钢材与混凝土土木工程建筑施工材料相比，复合材料材料的出现能够有力补充其在施工工程中的不足。就目前建筑行业的发展形式上看，FRP复合材料在未来五十年内具有良好的发展前景。
关键词：复合材料；土木工程；发展；应用
1复合材料的发展历程
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。随后FRP得到了快速发展，大规模的应用FRP，是从该材料用于土木工程结构加固开始。从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。
2复合材料在土木工程中具有补强与加固作用
复合材料在土木工程应用过程中，所采取的方式多种多样，最主要的方式是将FRP附着在土木工程某些构件表面，从而起到一定的受力作用，其目的是为了增强土木工程材料的受力作用。早在二十世纪八十年代初期，对于复合材料在土木工程中的应用非常的少，几乎鲜为人所知，那时候只用钢筋混凝土的建筑物的内部，一些简单的具有纤维性质的复合材料附着在其内部，这样不仅加固了建筑物，而且还防止因为潮湿使得裸露在外部的钢筋生锈、腐蚀，影响建筑物的坚固性，从而将建筑物混凝土与钢筋结合到一起。碳纤维性复合性材料的出现是在上个世纪九十年代，它不仅在建筑业上有广泛的应用，同时也在桥梁加固方面得到了更好的延伸，随着时代的发展与社会的进步，碳纤维性复合材料的研究范围也不断的被拓展，其在建筑物上的应用和影响也日益提高，其优势性作用也日益彰显。与此同时，从目前我国建筑行业的发展形式上看，FRP技术结构形式也在发生着重大的变化，不仅仅是在建筑物内部粘贴、缠绕，还用于桥梁、地下隧道等，其形式也是千变万化，以不同形式在各种建筑物的各种结构中起到加固的作用，尤其在钢的结构的加工方面的用途首屈一指。
3复合材料在土木工程中的应用与发展
3.1纤维增强复合材料加固补强
FRP加固补强的主要形式就是粘贴加固混凝土结构。首先，应用FRP布对混凝土柱进行缠绕加固，从而提高混凝土的强度，增强其抗震性；其次，在梁、板等受拉面位置，粘贴FRP片材，采用这种方式控制混凝土裂缝的产生，同时提高其承载能力；最后，应用FRP片材对梁、柱等构件进行包裹，从而提升梁、柱的抗剪承载力。这也是一种非常有效的加固补强的方式，在工程施工过程中常常用到。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是在实际应用过程中，要注意其提高程度与原构件配箍率保持在一定标准范围内，充分发挥FRP片材的强度。
3.2 FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构
FRP筋索与传统钢筋材料相比，起重量较轻，纤维比重较大，强度又很高，同时具有很强的耐腐蚀性能。基于FRP筋索的而这些优势，可以很好地代替钢筋材料，能够有效避免传统钢筋材料出现锈迹的情况，有效保护钢筋结构，延长其使用期限，节省费用，降低成本。此外FRP还有一个明显的优点，就是无磁性，能够达到某些工程的无磁性要求。FRP筋索用于土木工程的混凝土结构中，根据不同的方法，加强FRP筋索与混凝土的粘结，从而提高其强度。一般主要应用一下积累FRP筋：GFRP筋，对其表面进行沙化处理；CFRP预应力筋，这种筋与钢绞线相似，而且在多股之间进行环氧粘结；通过压痕或者滚花处理过的FRP筋。最后，通过对纤维进行交错编制的FRP筋。
3.3 FRP组合结构
FRP组合结构就是把不同的FRP制品与钢材或者混凝土进行组合，形成的结构模式，达到优势互补的状态，应用于工程建设之中。一般在工程施工中，应用到的FRP组合结构形式主要有以下几种：FRP管混凝土结构。这种结构主要是在缠绕成型的FRP管中填充混凝土，而且FRP管可以充当模板，节省模板的消耗，同时提高施工效率，此结构具有很好的耐久性，基于它的众多优势，在桩、柱等工程结构上得到了广泛的应用；FRP、钢管、混凝土组合结构，这种结构的构成首先是在整个构件中间位置设置空心钢管，在钢管外面包裹FRP，在钢管与FRP中间填充适当混凝土，这样在工程施工过程中，钢管是主要的成立骨架，FRP作为模板，对钢管进行保护，以免其生锈受损，混凝土部分受到了一定的限制，有效提高了组合构件的承载能力和变形性能，对提高工程的安全性起到了很大作用；FRP组合梁、板，FRP组合梁、板是受弯的FRP组合结构，通过组合作用，上部的混凝土受压，下部FRP受拉，其中保证FRP和混凝土协同工作的剪力连接件是最为关键的部分，通过组合使FRP材料的优势发挥的更加充分，使施工过程更加方便快捷；FRP、木材组合构件，二者在构成上具有类似的纤维形式，受力特点相似，缺点都是抗火性能低。但是把二者进行重新组合，形成新的组合构件后，FRP作为增强部分，木材作为填充部分，能够更加充分发挥其力学性能，使加工过程更加方便。FRP组合结构不但提高了构构件的整体性能，而且能够有效降低工成本，有助于提高工程经济效益。
3.4增加科研投入、制定标准规范，助推复合材料跨越式发展
复合材料在土木工程中的应用离不开科研的支持，加大科研投入，能吸引更多更多的人才加入到复合材料的研发队伍中，大大提升新材料、新技术、新工艺的研发进程。复合材料研发成功并投入市场应用后，必须积极吸取传统混凝土工程、钢筋工程等系列规范的制作经验，制定严格的复合材料加工、应用、施工、检测等标准规范。我国的复合材料研发和标准制定已有数十年历史，目前已初步形成了一些较为基础的复合材料应用标准，如土木工程中复合材料工程应用技术规范、土木专用复合材料产品标准、通用复合材料试验方法标准等，这些标准规范为复合材料在土木工程中的发展和应用起到了十分显著的效果，但随着复合材料应用范围的不断扩大，在众多应用领域尚未有统一标准。制定行之有效的复合材料应用标准规范，势必将推动复合材料实现跨越式发展。
4结束语
综上所述，随着土木工程行业的快速发展，钢材与混泥土用量相对比较大，其使用规模虽然已经有百年历史了，然而，由于现代土木工程建筑行业的环境相对比较复杂，其有些方面仍然无法满足土木工工程建筑的相关需求。FRP作为一种新型的复合型材料的出现，有效的缓解了传统建筑材料出现的一些弊端，在土木工程建筑应用较为广泛，具有更加广阔的发展前景。
参考文献：
［1］俞茂宏，OdaY，盛谦，等．统一强度理论的发展及其在土木水利等工程中的应用和经济意义［J］．建筑科学与工程报，2016，22（1）：24－41．
［2］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．
［3］邓文，崔建伟，张慧萍，等．纤维复合材料在土木建筑工程中的应用［J］．产业用纺织品，2016（6）：28－32．
论文作者:李伟洋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/18
标签：复合材料论文; 土木工程论文; 组合论文; 混凝土论文; 结构论文; 构件论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第2期论文;