淺談纖維復(fù)合材料在土木工程中的應(yīng)用進展

纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用進展土木建筑行業(yè)是我國支柱型產(chǎn)業(yè)，是推動國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，是解決人類生命活動的基礎(chǔ)，為滿足時代發(fā)展對土木建筑的需求以及要求，施工建筑不斷創(chuàng)新改革，積極探索現(xiàn)代建筑材料的新型功能，促進建筑行業(yè)發(fā)展。隨著時代發(fā)展建筑工業(yè)要求提高建筑質(zhì)量和速度，改善施工條件和環(huán)境破壞，降低成本節(jié)約能源，擁有獨特性能的復(fù)合型材料能夠適應(yīng)重載、輕質(zhì)、大跨度等建筑發(fā)展要求，逐漸受到土木工程的歡迎。一、纖維材料的特點1.性能可設(shè)性復(fù)合材料是由至少兩種不同材料組成，是基體、增強兩種材料組合，能夠根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不同的組合以發(fā)揮更大特性，集合原材料特點和組合的新材料特點，擺脫單一材料的局限性，更能適應(yīng)建筑材料的需要。2.比強比剛度更高化纖維復(fù)合材料的比剛度以及比強度都要比某些材料具有更高的剛強性，是輕質(zhì)高強的新型建筑材料。3.良好的抗疲勞性某些纖維復(fù)合材料比一般金屬抗疲勞強度多出30%左右，抗壓效果一流。4.抗腐蝕抗化學(xué)性一般建筑材料較易受到空氣水汽等的化學(xué)物質(zhì)影響，接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易腐蝕，造成巨大損失，纖維材料克服了相關(guān)缺陷，是良好的耐腐蝕，抗化學(xué)材料。5.抗震性纖維材料部容易產(chǎn)生共振而出現(xiàn)快速脆斷，具有高自振頻率，良好的抗震效果。6.良好的過載安全性能纖維復(fù)合材料內(nèi)存獨立纖維眾多，過載時根據(jù)不同情況載荷都會自動分配到好的纖維上，避免損壞纖維的影響破壞，即使纖維斷裂也不會造成建筑構(gòu)件瞬間斷裂的現(xiàn)象，具有較高安全性。7.結(jié)構(gòu)藝術(shù)觀賞性纖維復(fù)合材料的纖維柔軟，樹脂可流動等特性使得產(chǎn)品形狀不受限制，結(jié)構(gòu)獲得一定智能功能，可以著色，能像人的肌肉纖維具有形狀變化，協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)和材料的矛盾，形成高度統(tǒng)一，能夠展現(xiàn)美學(xué)的建筑藝術(shù)性。二、纖維復(fù)合材料在土建工程中的主要類型和應(yīng)用1.纖維復(fù)合混凝土材料混凝土在施工建筑中具有重要作用，水泥抗壓力小，傳統(tǒng)混凝土抗腐蝕性小、抗拉強度低，利用鋼、碳等纖維的性能加入到水泥基體中形成復(fù)合型材料，提高混凝土的抗壓性能，根據(jù)不同的建筑需求設(shè)計出了不同特點的混凝土纖維，滿足施工需要，例如玻璃纖維混凝土、C纖維增強混凝等，提高了普通纖維的防水性能、機械性能、抗腐蝕性等，同時還可以吸收震動波，具有抗震效果，受到土木工程的認可。此外，纖維混凝土可以適當(dāng)減輕建筑構(gòu)件重量，促進施工速度，在建筑工程中具有重大作用。2.纖維聚合物筋纖維聚合物筋包括具有強度大、抗壓性能的碳纖維纖維聚合物筋、芳綸纖維纖維聚合物筋等，是一種經(jīng)過纖維拉擠處理而成的復(fù)合材料，其工藝拉伸特性都有一定特點?？纱驿摻?，用于新建和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，加固土木工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?？梢杂糜诮ㄔO(shè)建筑、修復(fù)建筑構(gòu)件等，例如美國肯尼迪大廈修復(fù)沿海屋面工程，利用碳纖維纖維聚合物筋的特性，穩(wěn)固了建筑結(jié)構(gòu)，獲得良好效果。3.智能型纖維復(fù)合材料隨著時代發(fā)展，也要求混凝土適應(yīng)智能型多功能建筑的需要，智能型混凝土包括屏蔽磁場水泥基復(fù)合材料、水泥基屏蔽電磁波復(fù)合材料、溫差水泥基復(fù)合材料、導(dǎo)電水泥混凝土等。第一，磁場屏蔽纖維復(fù)合材料能夠彌補傳統(tǒng)材料不能很好的屏蔽電磁波干擾的不足，智能纖維可以解決電磁波出現(xiàn)的若干問題，屏蔽磁場，給建筑工程帶來方便。第二，水泥基纖維材料是以碳纖維鋁纖維、鋼纖維為材料加入到水泥基體中混合而成，可以屏蔽電磁波并且還能夠用于交通導(dǎo)航系統(tǒng)中，提高了混凝土的功效。第三，溫差水泥基復(fù)合材料具有熱點效應(yīng)，是將碳纖維的性能融入到混凝土材料使得其具有多效性能，可以檢測建筑的溫度、電力情況，為建筑提供電能。第四，將導(dǎo)電纖維融入運用到混凝水泥中，能夠提高混凝土抗損傷能力，提高安全耐用性，導(dǎo)電纖維具有適當(dāng)比例的導(dǎo)電性。用于混凝土建筑結(jié)構(gòu)中可以除去建筑的靜電情況，下雪時對于路面融雪也起到了一定作用，應(yīng)該不斷探索研究，在導(dǎo)電取暖等方面創(chuàng)造更多適合建筑需求的功能，推動建筑發(fā)展。此外，還有自修復(fù)混凝土、應(yīng)變自感應(yīng)混凝土等智能型復(fù)合材料，隨著時代的發(fā)展，更多纖維智能復(fù)合型材料將運用到建筑工程建構(gòu)中。4.結(jié)構(gòu)補強材料土木工程中有關(guān)纖維片強補強以及修繕的過程，多是采用運用纖維復(fù)合結(jié)構(gòu)補強材料完成修補項目，彌補建筑安全性相關(guān)問題缺陷，增加建筑耐用性等建筑后期漏洞都需要纖維結(jié)構(gòu)補強材料，多使用碳纖維和芳綸纖維進行外部鞏固，纖維復(fù)合補強材料廣泛被應(yīng)用于建筑行業(yè)，質(zhì)密且輕，使得施工可操作性變強，降低了工程施工的難度系數(shù)，加快施工建筑的完成，受到建業(yè)界的喜歡。例如我國南京長江大橋后期修復(fù)就運用了纖維復(fù)合補強材料。纖維復(fù)合型材料種類繁多，綜上以外，土木工程纖維應(yīng)用還包括纖維增強膠接層板、纖維增強塑料模板、屋面防水材料、電磁屏蔽板和導(dǎo)電板以及用作制作簾墻板等，都各自擁有其自身的特點，是土木建筑工程中必不可少的材料，將越來越多的應(yīng)用于施工建筑中，受到建筑業(yè)界喜愛。三、纖維復(fù)合型材料的不足復(fù)合材料優(yōu)勢顯著，除了防水、防腐等特性還有眾多物力、化學(xué)、工程學(xué)、熱學(xué)等相關(guān)方面的優(yōu)勢特點，已經(jīng)被建筑業(yè)界廣泛認可，但是纖維復(fù)合型材料也有不足之處，在建筑行業(yè)并未能夠普及。首先，復(fù)合材料沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范制度制定的標(biāo)準(zhǔn)，建筑施工運用時存在不合規(guī)范，不合要求的情況，未建筑施工留下隱患，必須尊造相關(guān)法律法規(guī)制定適用于建筑施工復(fù)合型材料的相關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)、方法等，規(guī)范使用復(fù)合型材料行為。其次，復(fù)合型材料成本相較于其他材料來說成本較高，部分土木建筑因各種條件未能夠應(yīng)用纖維材料，限制了建筑材料應(yīng)用。第三，材料回收如何環(huán)保也是纖維復(fù)合型材料可持續(xù)發(fā)展的研究課題，纖維復(fù)合型材料用量非常大，結(jié)構(gòu)損壞后怎樣環(huán)?；厥仗幚砑夹g(shù)有待提高。第四，纖維復(fù)合型材料自身出現(xiàn)的新問題，例產(chǎn)生裂縫的預(yù)防、如何預(yù)防變形，非力學(xué)之間的藕合效應(yīng)等問題都需要進一步探索與克服。四、結(jié)語隨著社會經(jīng)濟建設(shè)進程的加快，對土木建筑工程的要求越來越高，不僅要求建筑本身安全穩(wěn)固、合理舒適等自身特性，而且要求美觀環(huán)保、節(jié)約資源等，選用何種材料進行建筑工程施工是關(guān)系到國家支柱型產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，是確保建筑構(gòu)件合理