浅谈纤维增强复合材料在土木工程中的应用

王佳

摘 要：随着现代工业和科学技术的进步，建筑行业得到了迅猛的发展。企业发展需要足够的办公楼和厂房，因此建筑行业是企业发展的关键，是国家经济发展的支柱产业，近年来土木工程建设中开始大量应用纤维复合材料。因此本文集中阐述了土木工程中纤维复合材料的应用。

关键词：土木工程 纤维增强复合材料 应用

一、纤维增强复合材料的特点

1.纤维增强复合材料的可设计性

纤维增强复合材料具备比较复杂的组分，促使纤维增强复合材料拥有优越的性能，不但能够保留原来材料的性质，也能够存在高于单一组分的合成性能。实际操作中复合材料因为不同组分比例会影响材料的性能，所以纤维增强复合材料拥有广阔的发展空间和前景，需要进一步研究纤维增强复合材料的优越性，土木工程中应用纤维增强复合材料更是具备广阔的前景[1]。

2.复合材料的安全系数高、耐用性强

纤维增强复合材料具备高于单一材料的抗疲劳性能，纤维增强复合材料因为自身优势和特点，纤维增强复合材料即便出现断裂，也能够迅速分离承受的压力，不会导致纤维面出现瞬间断裂，为了土木安全性提供了合理的抢救速度和时间，同时也能够有效提升纤维增强复合材料的耐用性和耐受力，相比较金属材料来说，相同比例的纤维增强复合材料具备相对比较高的抗疲劳能力，纤维增强复合材料拥有比较强抵抗力实际上就是由于存在相对良好的材料韧性，纤维增强复合材料也具备70～80%的抗疲劳能力拉伸强度。

3.材料的美感性

随着人们生活水平的提高，越来越重视精神文明的建设，同时也提高了建设建筑的要求，不再只是耐用安全，也应该注重美感需求。土木建筑施工中应用纤维增强复合材料可以完全展现材料的美感，为以后研究项目提供技术和动力保障。纤维增强复合材料可以高度统一材料美学和结构形式。

4.抗腐蚀能力强

纤维增强复合材料抗腐蚀应力是衡量土木工程耐用性的重要因素。土木工程中应用纤维增强复合材料可以有效解决腐蚀的相关问题。建筑施工的传统材料一般都是钢铁，因为存在比较差的耐腐蚀能力，特别是在空气湿度较大或者沿海区域，会因为腐蚀建筑材料造成不必要的损失，国内每年由于腐蚀材料会出现数十亿的损失。纤维增强复合材料应用以后，具备几十倍钢铁的耐腐蚀能力，是建筑施工中值得应用的材料[2]。

5.纤维增强复合材料结构功能

纤维增强复合材料可以说具备一定人体性的，纤维增强复合材料应用在土木工程中，在电热刺激纤维增强复合材料的过程中，能够类似人体肌肉出现张力和形状的改变。为了有效解决振动中的共振问题，纤维增强复合材料是一种合理的解决方式。土木工程中应用纤维增强复合材料，可以主动控制结构振动和噪音，为土木建筑施工提供安全、可靠的环境。

二、土木工程中纤维增强复合材料的应用

土木工程中纤维增强复合材料应用为以下方面，混凝土中加入短切纤维，新建结构中应用纤维混凝土。土木建筑施工中利用纤维增强复合材料取代原来钢筋。对纤维增强复合材料进行加工形成索状或者束状，以此当作土木工程大型项目拉索。有机结合混凝土和纤维增强复合材料形成大跨度板、梁。公路路面中应用纤维增强复合材料能够有效提升公路耐久性和质量。纤维增强复合材料已经逐渐取代新型混合桥梁中传统材料，如桥面板、斜拉索等。1996年瑞士建立了第一座纤维增强复合材料的公路桥梁。国内也建立了很多纤维增强复合材料的桥梁，如重庆陈家湾桥、江苏拉索斜拉桥、重庆观音桥、北京密云公路桥等[3]。

三、土木工程中纤维增强复合材料的未来展望

在成功研制纤维增强复合材料加固修复混凝土结构技术以后，会极大程度上改变土木建筑加固的相关技术，相比较传统技术来说，上述这种技术具备方便、经济、效率、优越等特点，能够有效解决原来技术不能解决的土木工程施工问题，具备社会效益和经济效益[4]。这种技术成功研发以后，为土木建筑施工中应用高性能和碳纤维材料提供基础和保障，建立全新的建设途径。这种技术的应用可以在一定程度上提升国内碳纤维技术的水平和质量，保障为以后研究和开拓土木工程提供参考，但是这种新技术应用中具备钢筋混凝土和复合材料的特点和优势，结构工程师、力学材料专家和力学研究人员应该进行联合研究，分析宏观和微观情况下力学结构形式，并且也应该重点阐述新材料损伤破坏力学，构建全新的评价体系，为以后加固土木建筑结构奠定理论基础，确保能够逐渐完善和发展复合材料加固技术。纤维增强复合材料加固技术具备高效、高强等特点，主要就是因为碳纤维拥有良好的物理性能，现阶段设计建筑方案的时候，应该及时处理修补混凝土缓慢凝固时间的问题，系统化管理施工加固方式。未来发展纤维增强复合材料的过程中希望能够回收再利用废旧结构材料，实现可持续发展和资源节约型社会的发展。开发自动诊断智能纤维，土木工程中对纤维增强复合材料进行优化，依据不同导电性能和断裂性能，配置相对先进测量系统和自感系统，研究智能结构和智能纤维[5]。

综上，建筑领域纤维增强复合材必然得到迅速的进步和发展，众所周知土木工程中应用纤维增强复合材料具备一定优越性，并且纤维增强复合材料因为存在复杂的性质，拥有广阔的应用和开发前景。土木工程中不论是外粉材料还是整体建筑结构都应用纤维增强复合材料，未来发展过程中土木工程领域会更加广泛的应用纤维增强复合材料，更加突出材料的优越性。

参考文献

[1]曹国辉，汪子鹏，王志宏等.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，2011，20（4）：1-5.

[2]郑强，张德海，刘新强等.纤维增强复合材料在土木工程中的研究与应用[C].第九届建筑物改造与病害处理学术研讨会论文集.2011：304-306.

[3]潘建伍，吴刚，袁希贵等.玄武岩-芳纶和玄武岩-碳混杂纤维增强复合材料片材的疲劳性能[J].东南大学学报（英文版），2013，29（1）：84-87.

[4]袁希贵，潘建伍.FRP加固土木工程结构疲劳性能研究进展[C].江苏省工程结构鉴定与加固改造第四届学术交流会论文集.2011：21-28.

[5]王璠，何一帆，宋毅等.引发方式、铺层对纤维增强复合材料圆柱壳吸能特性影响的冲击试验研究[J].振动工程学报，2013，26（1）：33-40.