冯少华：解析复合材料在土木工程中的发展与应用

冯少华

摘  要：随着我国建筑业的迅速发展，大量的新工艺、新材料被大量开发和使用，对建筑材料的需求也越来越大。近年来，新型复合材料的开发和应用给我国的土木工程建设提供了一个崭新的发展机会，它突破了传统的材料制约和制约，使其性能得到了极大的提高，从而对最终的工程质量产生了很大的影响。

关键词：复合材料;土木工程;发展与应用

1.土木工程中复合材料的特点

1.1具有灵活的可变性

只有对复合材料的性质有了全面的认识，才能使其得到最大程度的发挥自身的作用，从而为人们的生产和生活提供方便。复合材料是一种混合材料，通过不同的材料进行组合，可以保持原有的性能，从而使复合材料的性能随需要的变化而变化。在土木工程中，复合材料的化学成分普遍为一种混合物，具有很大的弹性和可变性。复合材料在建筑施工中应用广泛，对材料的选用进行了最大程度的优化。

1.2隔音效果好

现在是信息社会，各种娱乐活动层出不穷，夜生活也变得更加丰富多彩，半夜的噪音很可能会对休息的人造成影响。目前，人们更注重的是建材的隔音效果，但传统的隔音材料往往体积大、安装不便、隔音效果差，特别是在一些大型的公共场所，隔音材料更是如此，复合材料就是最好的选择，安装起来方便、隔音效果好，大大提高了工程的效率。

1.3防腐性能好

复合材料的特性多变、耐腐蚀等特点是其最大的优点。在施工过程中，由于材料、涂料、天气、阳光等诸多因素的作用，会造成建筑物的老化，从而影响到整体的寿命，所以，材料的防腐蚀性能也随之提高。复合材料结合建筑工程需要，通过多种耐蚀材料的结合，使其具有良好的防腐性，将其用于建筑工程中，既可以延长建筑物的寿命，又能保证结构的完整。

1.4承受能力强

由于传统的材料不具备承载能力，随着时间的推移或受外部环境的影响，房屋很容易倒塌、倾斜。耐久性是复合材料最大的特性之一，它的耐劳性和柔韧性增强了结构的承载力，从而大大提高了结构的使用寿命，而且不容易发生变形。比如某些地壳活动频繁的地区，采用这种新型复合材料，可以提高建筑物的稳定性，降低建筑物的倒塌、倾斜，有利于保护人民的人身和财产，降低国家的经济损失。

2.复合材料在土木工程中的应用

2.1在加固工程项目中的应用

复合材料一般都是用纤维材料制成，具有良好的材料强度，目前在土建工程中，复合材料的使用越来越多，从而确保了工程的整体质量和安全性。目前，复合材料的应用范围包括钢结构、土石结构、混凝土材料等。在这些项目中，最常用的是混凝土材料。在混凝土材料的工程中，采用复合材料加固施工，采用复合材料包裹混凝土材料，从而改善其稳定性和安全性。在承受变形，压力，地震和抗剪等作用下，可以提高混凝土结构的承载力。另外，在混凝土梁、板等部位也可以采用复合材料，提高其抗弯性，避免因外力而产生开裂。这种采用复合材料加固的方法，主要是防止混凝土结构出现问题，从而提高施工的安全性，但却无法从根本上解决混凝土的拉力问题。另外，由于复合材料中的纤维含量高，所以其强度比普通的钢筋材料要大得多，而且其无磁性、耐腐蚀性能也更好。因此，在钢筋中加入复合材料，可以改善钢筋材料的耐蚀性，避免因使用年限过久而引起的质量问题，从而有效地减少了后期的维修费用。目前，在复合材料的应用上，有以下几个发展方向：一是将复合材料和混凝土材料相结合，以改善工程的粘接性能。第二种是将复合材料添加到混凝土中以改善其机械性能。由于纤维加固复合材料的弹性脆性很高，与混凝土材料结合后，可以提高其强度。

2.2纯复合材料大型结构的应用

新材料的出现将会逐步被人们的日常生活所接受和运用，尤其是在纯复合材料的大规模应用中。纤维增强复合材料具有化学稳定性、耐热性、电绝缘性等特性，而且纤维增强复合材料的耐久性是钢、铝合金、铁的好几倍，在大型建筑物中应用这种复合材料可以提高强度，提高耐久性。纯复合材料大跨度建筑是一种新型的建筑形式，它在建筑施工中有着很好的安全性。纯复合材料作为一种特殊的装潢材料，在一定程度上也有其独到之处，比如，既能补偿传统的房屋的隔音效果，又能节约能源。

2.3复合材料在负载环境下的应用

一些建筑项目在建成后，需要长时间的承载，长时间的负载过大，会造成建筑物的沉降，从而使其自身的结构发生变形，从而影响其使用寿命，所以必须加强其承载能力。在我国的土木工程中，桥梁、码头等建筑都是长期处于荷载作用下的建筑，在长时间的荷载作用下，桥梁和码头基础设施的受力会发生不均匀，从而造成桥梁和码头基础设施的变形，从而产生沉降，所以必须提高桥梁以及码头的受力能力。将复合材料掺入混凝土结构可以在一定程度上改善结构的强度，从而提高桥梁、码头基础设施的承载能力、安全性能，并可延长有关建筑的使用寿命。

2.4复合材料在桥梁板面中的应用

在采用常规材料制作桥板后，由于板的张力和拉力不足，导致桥板在使用中容易发生断裂，这无疑会给以后的施工带来很大的困难，并且会影响到整个桥板的使用寿命，所以在施工中必须加入一些复合材料来防止结构的问题，提高桥梁板的整体安全性。然而这种方法并不能从根本上解决桥面板的張力和拉力问题，所以在制造钢筋时，必须要添加纤维来加强钢筋的强度，同时还可以提高混凝土的耐蚀性，可以有效地提高混凝土的整体质量，防止长期使用造成的结构问题，从而减少桥面的维修和使用寿命。

3.复合材料在土木工程应用优化策略

3.1规范设计标准

目前，在我国的土木工程中，复合材料的应用仍存在着许多问题。因此，要将复合材料应用到土木工程中，就必须要有相应的规范，才能将这些数据与复合材料的生产结合起来。复合材料是一种化学材料，如果没有相应的规范，那么复合材料和建筑材料的使用就会产生巨大的浪费，甚至会对环境造成污染，是一种能源的浪费。在工程建设中，存在着大量的建筑材料浪费等问题。因此必须要有严格的标准，才能使批量生产的复合材料达到某种程度，这样才能体现它的实际应用价值。这将有助于提高工程的工作效率，因为工人们可以利用机器来完成项目。

3.2创新复合材料

在土木工程中，复合材料的主要特点是耐腐蚀、提高建筑材料的刚性，但也有一些特性还没有被开发出来，比如加固建材的防震性能，以及其他昂贵的替代品。所以在技术上要做的更多，特别是在复合材料上进行创新，这样才能更好的满足建筑的要求。

3.3落实节能减排

随着国家大力提倡和重视节能，人们更加关注节能和环保，国家对各行业都提出了节能减排的要求。在此背景下，我国的复合材料生产与应用必须积极采取节能减排措施，加大产品研发力度，降低产品能耗，提高产品的生产效率。同时，还应尽量减少制造过程中的污染及排放，以减轻其对环境的危害。另外，在使用过程中，还必须对材料的利用进行优化，以最大限度地降低材料的利用率。

结束语

综上所述，目前，我国在土木工程领域开展复合材料的开发与应用，已成为我国目前提高土木工程质量与效益的重要途径。另外，从某种意义上来说，这也是我们国家发展复合材料产业的一种方式。然而，我国目前在发展复合材料的过程中，还面临着许多问题，如：设计标准不统一、造价高、环保问题较多，因此，在研制符合材料的过程中，必须建立统一的标准，并通过技术创新来改善产品的质量和制造水平，从而降低国内复合材料的环保问题。

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