纤维增强塑料筋在土木工程中的应用

■涂 锐 ■大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037000

近年来，随着建筑领域以及科学技术的不断发展，建筑材料逐渐增加，纤维塑料增强筋作为一种具有高强度、抗疲劳等特性的新型材料，得到广泛的推广和普及。因此，加强推广纤维增强筋在土木工程中的应用势在必行。

1 纤维增强塑料筋

纤维增强塑料筋是一种由增强和基体材料组成的复合型建筑材料，其中高性能纤维是构成纤维增强塑料筋中的重要基础，主要分为有机与无机两大类型，也是赋予纤维增强塑料筋较高承重力的关键。基体材料一般是指合成树脂，其中有机纤维，例如:混杂纤维等，要多于无机纤维，例如:玻璃纤维、金属纤维等，这些纤维原材料的物理性质就是纤维增强塑料筋的物理性质。目前，国内外建筑行业普遍应用玻璃、钢纤等纤维增强复合材料。

纤维增强塑料筋密度较小，质量较轻，而其强度却极高，能够超越钢筋的10～15倍左右，能够在一定程度上减少施工工人的劳动强度。在抗拉度上也表现出明显优势，在桥梁建筑方面，具有提高桥梁结构的极限跨度，减震作用。另外，纤维增强塑料筋受到外界温度影响较小，不会发生变形等问题，能够切实保护好整个建筑结构的稳定性，促进建筑发挥实用价值。

2 纤维增强塑料筋在土木工程中的应用

2．1 桥梁方面

近年来，美国全部应用纤维增强塑料筋建造第一座桥，通过科学、合理的设计和构造，建造桥梁的质量仅仅是水泥桥面的十分之一。通过这座桥的建造，为运用复合材料以及纤维增强塑料筋进行施工奠定了基础。除此之外，加拿大、日本等其他国家也先后应用纤维增强塑料筋建造桥梁等重要工程。这些桥梁的成功建造充分证明了桥梁设计施工的可行性，在土木工程施工过程中，加强对施工的管理，进行现场监督和指导，能够实现应用纤维增强塑料筋建造桥梁的目标［1］。

2．2 海洋工程方面

由于海水当中盐的成分较高，对工程建筑具有较强的腐蚀性，目前，在海洋工程建设过程中，建筑工程普遍应用15cm的钢筋混凝土进行防腐设计，但是，仅仅能够确保建筑工程20年使用寿命，与海洋工程发展的要求相背离。因此，纤维增强塑料筋以其耐腐蚀性特性成为海洋工程建筑的首选材料，有效的解决了海洋工程的一大难题，在推动海洋事业发展方面具有积极地促进作用。

另外，由于海风中存在较多盐分，对于周边陆地建筑也能够构成腐蚀破坏，并出现早期劣化现象，影响建筑寿命。因此，将纤维增强塑料筋应用于沿海建筑，也能够在一定程度上抵御海风中的盐粒子对建筑的破坏，目前，国外很多国家已经应用纤维增强塑料筋进行海洋工程建筑，不仅能够节约资源，降低建筑成本，还能够有效解决海洋腐蚀问题，促进海洋工程事业可持续发展［2］。

2．3 岩土工程方面

岩土工程与土壤息息相关，土壤中包含有机物、水等物质对岩土工程的锚杆具有极高的腐蚀作用，目前，岩土工程中应用的锚杆主要是高抗拉强度的钢筋，锚杆被复试后，会导致钢锚杆锚固工程无法起到作用，严重情况下，会引发安全事故。因此，国外在20世纪90年代，逐渐应用纤维增强塑料筋取代钢筋锚杆，由纤维增强塑料筋构造的锚杆，在和地质极其恶劣的情况下，能够发挥其抗腐蚀性能、抗拉强度等性能，不需要其他防护措施，另外，由于纤维增强塑料筋构成材料的特殊性，赋予其轻便等特征，方便运输，特别适用于地形较复杂地区的岩土工程建筑。所以，在岩土工程建筑过程中，可以将其应用于临时基坑支护的锚杆等工程中，从而满足岩土工程建筑要求，推动岩土工程进一步发展，为我国社会经济发展提供支持［3］。

2．4 特殊工程方面

土木工程涉及范围较广，除了岩土工程、海洋工程等建筑，还有许多特殊工程，例如:非导电与非磁性结构工程、高寒环境工程等。首先，在非导电与非磁性结构工程建筑过程中，如果应用钢筋等材料进行建筑，则需要更为复杂、繁琐的工序对钢筋进行绝缘防护。然而，纤维增强塑料筋具有极好的电绝缘性与非磁性，能够满足工程建筑要求，并成为解决这一问题的有效途径，尤其是在军事方面的应用，可以广泛应用与机场与军用设施以及敏感军用设施中，能够很好地防止雷达以及电磁的干扰，确保军事信息安全、可靠［4］。

其次，高寒环境中的工程对建筑材料要求极高，维护和保养成本相对较高，难度较大。在高寒工程建筑过程中应用纤维增强塑料筋建造基础设施，能够减少维护项目，不仅能够提高建筑工程质量，还能够大大减少工程工期，节约成本，实现高寒工程耐用性以及使用时间长的目标，实现更加科学、合理的开发高寒地区资源，促进我国社会经济发展。

最后，地质灾害防护工程，自然灾害预见难度较大，且后果对人们生产和生活产生巨大影响，加强地质灾害防护工程的建造具有十分重要的意义。近年来，应用预应力锚固支护技术成为有效治理山体滑坡的关键途径和重要手段，但是，山体对钢筋锚固的影响不可避免，一旦锚固被腐蚀，就无法起到防护作用。因此，将纤维增强塑料筋应用在地质灾害防护工程中，能够解决这一安全问题，并促使材料发挥积极作用，保护人们安全［5］。

3 结论

根据上文所述，社会发展对土木工程建筑质量要求不断提高，传统材料性鞥已经无法达到建筑目标。因此，纤维增强塑料筋以其众多优势独占鳌头，成为众多建筑材料中的重要材料，特别是在一些特殊工程建筑中，充分展现了其自身的特性，对推动我国各个领域的发展具有十分重要的作用。所以，加强推广和普及纤维增强塑料筋在土木工程中的应用势在必行。

［1］高宏，朱心部，张继文.FRP筋体外预应力混凝土梁的疲劳性能研究［J］.徐州建筑职业技术学院学报，2010，18(03):259-261.

［2］吴桂芹，马立国，周新刚.FRP筋及其增强砼的耐久性与寿命预测［J］.烟台大学学报(自然科学与工程版)，2012，20(05):12-14.

［3］郑百林，张伟伟，贺鹏飞.增强混凝土中FRP包覆筋研究(I):微结构设计［J］.复合材料学报，2011，10(8):158-159.

［4］马建锋，李波，丛绍运.浅谈FRP在土木工程领域中的研究与应用［J］.科技信息(学术研究)，2013，14(01):265-267.

［5］任慧韬.纤维增强复合材料加固混凝土结构基本力学性能和长期受力性能研究［J］.大连理工大学，2009，12(5):123-125.