复合材料在土木工程中的应用研究

常生学（通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，甘肃 通渭 743399）

复合材料在土木工程中的应用研究

常生学
（通渭正泰建筑安装工程有限责任公司，甘肃 通渭 743399）

进入新时代以来，我国的社会经济一直都保持着高速的发展，促进了我国土木工程行业的发展。而随着我国科学技术的不断发展，使得一系列的新技术与新材料都得到了大范围的普及与应用，在这个背景之下，人们也对土木工程中复合材料的应用引起了越来越多的重视和关注，这成为了土木工程行业在未来的一个重要发展趋势与方向。本文主要是对复合材料在土木工程中的应用进行研究。

复合材料；土木工作；应用情况

所谓复合材料，指的就是通过物理或者化学的方法，将两种或两种以上的不同性质材料在微观或宏观上组成具有新性能的材料，复合材料最大的优势就在于组成复合材料的各种材料能够在各自性能上实现取长补短，能够发挥出协同的作用，使得复合材料的综合性能远远比原组成材料的性能更加优异，进而复合材料也就能够满足更多不同的要求。[1]

FRP就是纤维增强复合材料，其发展历史十分悠久，人们在上个世纪五六十年代就开始尝试将纤维增强复合材料运用到民用建筑当中，在1961年，英国有一座教堂的尖顶中就应用了玻璃纤维增强复合材料，之后，利物浦也利用玻璃纤维增强复合材料作为连系梁建立起了一座人行天桥。玻璃纤维增强复合材料在我国的应用是在上个世纪五十年代末期，我国开始尝试将玻璃纤维束应用到混凝土的构件中，发展到了七八十年代的时候，玻璃纤维增强复合材料开始在我国结构工程中得到了大面积的应用，并且针对玻璃纤维增强复合材料的研究也取得了一系列的成果。

一、工程结构加固补强

复合材料在社会上的各行各业中都有着很多的应用，其主要是通过各种方法将玻璃纤维增强复合材料附着在构件表面上受力，这样一来就可以有效增强原有构件的受力性能。我国在上个世纪八十年代的时候就尝试在工程实践中利用混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法，但是尝试这个加固方法的主要目的只是为了起到防腐的作用，并且将混凝土与钢丝相结合，因而这种尝试并没有得到广泛的推广。[2]在九十年代初期，对瑞士的多跨连续箱形梁桥使用了碳纤维增强复合材料进行了加固并取得了很好的效果之后，纤维增强复合材料的加固结构修复技术开始在全球范围内得到了研究与普及，取得了很快的发展，并且在实际的工程中得到了大量的应用。1988年，我国成功完成了第一项碳纤维增强复合材料加固工程，进而也就开始了我国的纤维增强复合材料的发展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纤维增强复合材料加固技术更是极大的支持了建筑重建工作以及加固修复震损结构工作。在现阶段内。纤维增强复合材料在各种类型的结构加固中都得到了大量的成功运用，比如在混凝土结构、钢结构等方面，另外，纤维增强复合材料除了涉及桥梁与建筑领域的结构之外，同时还涉及到了地下结构、水工结构以及隧道等等，所涉及的领域十分广泛。纤维增强复合材料的加固形式十分多样，主要包括纤维增强复合材料布缠绕加固混凝土柱、将纤维增强复合材料片材贴在梁与板手拉面、利用纤维增强复合材料片材包裹梁、柱构件。[3]

二、纤维增强复合材料

在纤维增强复合材料中，纤维占了一半以上的含量，纤维增强复合材料筋的重量相对很轻，只有普通钢筋重量的百分之二十左右，但是其强度十分大，是普通钢筋强度的六倍之多。纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性，这也是其能够代替钢筋的重要因素之一，这能够防止因为钢筋锈蚀而对结构造成的损害，并且还明显减少了结构的维护时间与费用。同时，纤维增强复合材料还具有良好的非磁性，能够满足某些特殊工程的无铁磁性的要求。在桥梁工程中，纤维增强复合材料索有着很多的应用，比如其可以作为缆索运用到悬索桥或斜拉桥中，或者是作为预应力筋运用到混凝土桥中。[4]

在上个世纪六十年代初期的时候，一些发达国家就开始对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用进行研究，包括美国、日本等等，其研究的内容主要就是如何利用纤维增强复合材料减少近海区域或寒冷地区的钢筋混凝土结构的盐蚀危害。此外，在这些发达国家，纤维增强复合材料在岩土工程的加筋土中也有着很多的应用，并且由于纤维增强复合材料具有安装简洁、耐久性强、价格低廉等优势，使得其得到了越来越广泛的应用。

我国对纤维增强复合材料配筋在混凝土梁中的应用的研究也比较早，到目前为止，我国已经能够生产出多种纤维增强复合材料筋、索产品以及与其相配套的夹具，随着研究的力度不断加大，促使我国在实际的实践中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纤维增强复合材料筋混凝土的过程中，主要是研究两个方面的内容：首先是混凝土与纤维增强复合材料之间的截面的粘结性能的问题，这是因为这两者的粘结性能都很差，不同的筋材形式与表面处理形式，最后得到的粘结性能也是具有差异的；其次是特殊力学性能，纤维增强复合材料筋是一种弹脆性材料，因此与传统钢筋混凝土构件相比，应用了纤维增强复合材料筋的混凝土的构件的受力性能也是不同的，这也成为了相关学者在今后都将进行重点关注的研究内容。

结语：

综上可知，与纤维增强复合材料的其他应用领域相比，复合材料在土木工程中的应用条件更加具有复杂性，土木工程行业正处于高速发展的阶段，虽然现代混凝土与钢材的大量应用有着很长的历史，但是其应用仍需要进一步加强与完善。纤维增强复合材料具有多样化的应用形式，其在未来必定会得到更加广泛的应用，发展前景十分广阔。

[1]王全凤,杨勇新,岳清瑞. 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),2005,01:1-6.

[2]邓文,崔建伟,张慧萍,晏雄. 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J]. 产业用纺织品,2008,06:28-32.

[3]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,2014,05:210-219.

[4]颜录科,寇开昌,哈恩华,颜海燕. 纤维增强复合材料在土木建筑工程中的应用研究与进展[J]. 中国塑料,2004,04:3-7.

[5]曹国辉,汪子鹏,王志宏,刘超,文新星,张贤. 纤维增强复合材料在土木工程中的应用研究[J]. 湖南城市学院学报(自然科学版),2011,04:1-5.

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1007-6344（2016）04-0268-01