淺談纖維復合材料在土木工程中的應用進展

纖維復合材料在土木建筑工程中的應用進展土木建筑行業(yè)是我國支柱型產業(yè)，是推動國民經濟發(fā)展的重要因素，是解決人類生命活動的基礎，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，擁有獨特性能的復合型材料能夠適應重載、輕質、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.性能可設性復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)建筑結構設計不同的組合以發(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，更能適應建筑材料的需要。2.比強比剛度更高化纖維復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，是輕質高強的新型建筑材料。3.良好的抗疲勞性某些纖維復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.抗腐蝕抗化學性一般建筑材料較易受到空氣水汽等的化學物質影響，接觸發(fā)生化學反應，容易腐蝕，造成巨大損失，纖維材料克服了相關缺陷，是良好的耐腐蝕，抗化學材料。5.抗震性纖維材料部容易產生共振而出現(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合材料內存獨立纖維眾多，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件瞬間斷裂的現(xiàn)象，具有較高安全性。7.結構藝術觀賞性纖維復合材料的纖維柔軟，樹脂可流動等特性使得產品形狀不受限制，結構獲得一定智能功能，可以著色，能像人的肌肉纖維具有形狀變化，協(xié)調結構和材料的矛盾，形成高度統(tǒng)一，能夠展現(xiàn)美學的建筑藝術性。二、纖維復合材料在土建工程中的主要類型和應用1.纖維復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減輕建筑構件重量，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，是一種經過纖維拉擠處理而成的復合材料，其工藝拉伸特性都有一定特點。可代替鋼筋，用于新建和預應力混凝土結構中，加固土木工程的結構穩(wěn)定性?？梢杂糜诮ㄔO建筑、修復建筑構件等，例如美國肯尼迪大廈修復沿海屋面工程，利用碳纖維纖維聚合物筋的特性，穩(wěn)固了建筑結構，獲得良好效果。3.智能型纖維復合材料隨著時代發(fā)展，也要求混凝土適應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合材料、水泥基屏蔽電磁波復合材料、溫差水泥基復合材料、導電水泥混凝土等。第一，磁場屏蔽纖維復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航系統(tǒng)中，提高了混凝土的功效。第三，溫差水泥基復合材料具有熱點效應，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，導電纖維具有適當比例的導電性。用于混凝土建筑結構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，應該不斷探索研究，在導電取暖等方面創(chuàng)造更多適合建筑需求的功能，推動建筑發(fā)展。此外，還有自修復混凝土、應變自感應混凝土等智能型復合材料，隨著時代的發(fā)展，更多纖維智能復合型材料將運用到建筑工程建構中。4.結構補強材料土木工程中有關纖維片強補強以及修繕的過程，多是采用運用纖維復合結構補強材料完成修補項目，彌補建筑安全性相關問題缺陷，增加建筑耐用性等建筑后期漏洞都需要纖維結構補強材料，多使用碳纖維和芳綸纖維進行外部鞏固，纖維復合補強材料廣泛被應用于建筑行業(yè)，質密且輕，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就運用了纖維復合補強材料。纖維復合型材料種類繁多，綜上以外，土木工程纖維應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，將越來越多的應用于施工建筑中，受到建筑業(yè)界喜愛。三、纖維復合型材料的不足復合材料優(yōu)勢顯著，除了防水、防腐等特性還有眾多物力、化學、工程學、熱學等相關方面的優(yōu)勢特點，已經被建筑業(yè)界廣泛認可，但是纖維復合型材料也有不足之處，在建筑行業(yè)并未能夠普及。首先，復合材料沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范制度制定的標準，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，必須尊造相關法律法規(guī)制定適用于建筑施工復合型材料的相關規(guī)定、標準、方法等，規(guī)范使用復合型材料行為。其次，復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用纖維材料，限制了建筑材料應用。第三，材料回收如何環(huán)保也是纖維復合型材料可持續(xù)發(fā)展的研究課題，纖維復合型材料用量非常大，結構損壞后怎樣環(huán)?；厥仗幚砑夹g有待提高。第四，纖維復合型材料自身出現(xiàn)的新問題，例產生裂縫的預防、如何預防變形，非力學之間的藕合效應等問題都需要進一步探索與克服。四、結語隨著社會經濟建設進程的加快，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系到國家支柱型產業(yè)發(fā)展的重要因素，是確保建筑構件合理