探析復(fù)合材料筋的性能及發(fā)展應(yīng)用

探析復(fù)合材料筋的性能及發(fā)展應(yīng)用摘要：復(fù)合材料筋在當(dāng)前建筑領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用效果，其擁有著加強的密度、屈服強度、抗拉強度，能夠滿足工程建設(shè)需求。本文主要是從復(fù)合材料筋的應(yīng)用意義分析入手，重點介紹了復(fù)合材料筋的性能，從鋼筋、混雜型鋼纖維加強筋以及玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋方面開展性能指標(biāo)對比工作，并提出了復(fù)合材料筋的發(fā)展應(yīng)用情況，希望能夠為推進(jìn)建筑領(lǐng)域的健康穩(wěn)定發(fā)展提供良好的借鑒和參考。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料筋；性能；發(fā)展應(yīng)用傳統(tǒng)纖維材料在當(dāng)前眾多領(lǐng)域中的應(yīng)用效果無法滿足實際需求，需要利用新型工藝技術(shù)手段，強化材料的使用效果。復(fù)合材料筋是高性能材料筋，其將兩種及以上纖維按照比例，融合合成樹脂基體材料，同時還要添加一定量的輔助劑，對于當(dāng)前橋梁道路工程、民用建筑項目都具有積極應(yīng)用意義。復(fù)合材料筋的應(yīng)用意義傳統(tǒng)纖維材料在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出了一定不足：（1）耐用延展性不夠高，實際應(yīng)用環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)脆斷情況；（2）擁有著較小的彈性模量，多數(shù)材料處在40?50GPa的范圍內(nèi)，僅僅能夠達(dá)到鋼筋的1/4?1/5,無法良好作為受力筋使用，承擔(dān)起混凝土的承載作用，且無法滿足控制裂縫的要求。積極使用高模量的復(fù)合材料筋，將能夠更好的轉(zhuǎn)變和改進(jìn)傳統(tǒng)纖維材料的不足，推進(jìn)材料應(yīng)用環(huán)節(jié)的穩(wěn)定發(fā)展，保障社會多領(lǐng)域的健康發(fā)展。這主要是因為復(fù)合材料筋使用"偽延展行為〃思想，從不同斷裂應(yīng)變的情況入手，良好強化纖維在荷載作用下的承受力，有效避免了單一纖維材料延展性較差的情況。但是很多復(fù)合材料筋在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)還存在著不匹配性，以混雜型復(fù)合材料筋來說，其和傳統(tǒng)鋼筋相比較，成本較高，拉伸彈性模量較低，并不具有良好的的推廣意義。積極開展復(fù)合材料筋的研究工作，探索出具有較強延展性且成本較低的材料，將能夠為推進(jìn)民用建筑領(lǐng)域的持續(xù)健康發(fā)展提供重要的前提條件。本文研究增強材料加強筋的過程中，重點選取了鋼纖維、玄武巖纖維作為研究對象，細(xì)致對比其力學(xué)性能和適用范圍，將能夠起到良好的效果。復(fù)合材料筋的研究對比2.1混雜型鋼纖維加強筋這種材料制作過程中，將鋼纖維作為了主要增強材料，在輔助增強材料方面選擇少量的玻璃纖維、碳纖維以及芳綸纖維，并將其按照一定比例加以處理，融合合成樹脂基體材料，將適量輔助劑添加到其中，如促進(jìn)劑和阻燃劑等，通過開展一系列的工藝處理，包含浸潤、模壓、拉擠、固化和表面處理等?；祀s型鋼纖維加強筋的材料組成體積分?jǐn)?shù)情況如下表1所示。2.2玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋鋼絲材料擁有著較小的直徑，優(yōu)良的接觸材質(zhì)，均勻分布在截面之中，將其加入到玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋中，主要是為了針對玄武巖纖維筋的自身性質(zhì)加以改善。假設(shè)復(fù)合材料筋擁有著良好的內(nèi)部界面，積極使用復(fù)合法將能夠針對復(fù)合材料筋的實際應(yīng)力一一應(yīng)變關(guān)系加以預(yù)測，并求解出相應(yīng)的抗拉彈性模量值。使用Es代表玄武巖纖維彈性模量；使用Ef表示鋼纖維彈性模量；使用As表示玄武巖纖維橫截面積；使用Af表示鋼纖維橫截面積；使用A表示復(fù)合筋橫截面積總面積，即為A=As+Af，由此所得出的抗拉彈性模量值具體計算公式為：2.3力學(xué)性能對比針對混雜型鋼纖維復(fù)合材料筋的應(yīng)力一一應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行分析合研究，能夠發(fā)現(xiàn)其擁有著的抗拉壓強度為626.57MPa，約為鋼筋的155.7%；其彈性模型為141.10GPa，約為鋼筋的70.8%；在混合法則計算下，所得到的彈性模量數(shù)值為131.70GPa，相較于試驗值來說有所縮小，縮小6.5%左右。玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋中，其鋼絲的體積分?jǐn)?shù)，將會影響到實際抗拉彈性模量，表現(xiàn)為隨著鋼絲體積分?jǐn)?shù)的逐漸增加，抗拉彈性模量也有所上升，雙方呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)鋼絲在玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋中的摻量達(dá)到20%的時候，材料本身的抗拉彈性模量將會達(dá)到75.585GPa，相比較于玄武巖纖維筋，提升了86.4%。2.4性能指標(biāo)對比從鋼筋、混雜型鋼纖維加強筋以及玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋方面入手，開展全方位性能指標(biāo)工作，能夠發(fā)現(xiàn)：（1）鋼筋密度遠(yuǎn)高于復(fù)合材料筋，將復(fù)合材料筋應(yīng)用在土木工程、民用建筑領(lǐng)域中，可以大幅度降低工程構(gòu)件的重量。（2）在抗拉強度方面，復(fù)合材料筋超出鋼筋一倍多，以其作為受拉鋼筋，可以強化受拉構(gòu)件的拉結(jié)力，質(zhì)量較輕且擁有著較高的強度。（3）在屈服強度方面，復(fù)合材料筋達(dá)到鋼筋的兩倍，其在受到震動荷載或者壓力過大的影響時，出現(xiàn)永久變形的可能性較小，擁有著較高的抗震性。（4）在拉伸彈性模量方面，混雜型鋼纖維加強筋接近于鋼筋的71%，遠(yuǎn)高于BFRP筋，同時當(dāng)復(fù)合筋中各個纖維的體積分值有所增加，整體的彈性模量也將會逐漸增加。鋼筋和復(fù)合材料筋的性能指標(biāo)具體對比情況如下表2所示。發(fā)展應(yīng)用3.1混凝土路面復(fù)合材料加強筋在當(dāng)前眾多建設(shè)領(lǐng)域中都取得了良好的發(fā)展成果。在連續(xù)配筋混凝土路面施工建設(shè)過程中，需要積極使用縱向通長鋼筋，通過縱向分布的方式，針對面板伸縮產(chǎn)生的破壞力加以抵消，這樣將能夠有效減少路面施工過程中出現(xiàn)的裂紋、斷裂現(xiàn)象［1］?；炷谅访媸┕み^程中，不能夠采用完全封閉形式的路面結(jié)構(gòu)，這主要是因為在長期低溫或者雨水滲透的作用下，將會導(dǎo)致配筋出現(xiàn)銹蝕的情況，縮短公路路面的使用壽命，同時在環(huán)境溫度持續(xù)增加的過程中，混凝土、鋼筋熱膨脹系數(shù)都會增加，產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，從而給路面工程的實際使用造成負(fù)面影響。為盡可能的提升混凝土路面工程的施工質(zhì)量，延長其使用壽命，積極使用復(fù)合材料筋，將能夠起到良好效果。復(fù)合材料筋是輕質(zhì)高強度的加強筋，無論是密度、強度、耐腐蝕性、抗拉壓強度都較高，但是需要注意到的是，復(fù)合材料筋的彈性模量不夠高，因而在混凝土施工過程中，使用復(fù)合材料筋可以適當(dāng)放寬其對于裂縫的要求［2］。3.2框架填充墻框架剪力墻是眾多民用工程建筑、道路橋梁建筑中的常用建設(shè)結(jié)構(gòu)，多數(shù)工程施工中，都是通過后植法將拉結(jié)筋埋入其中，確?？蚣芗袅Φ氖┕べ|(zhì)量。這種傳統(tǒng)施工方式擁有著良好的經(jīng)濟(jì)性和便捷性，但是不容忽視的是，其在具體施工建設(shè)過程中，人工打孔的位置將會發(fā)生一定偏差，無法滿足框架剪力墻的施工需求，尤其是在墻筋中，如果植筋工作出現(xiàn)了偏差，將會影響到實際施工效果，導(dǎo)致偏差情況超出砌筑砂漿的厚度。鋼筋在框架剪力墻施工中的應(yīng)用中，其本身擁有著較大的剛度，在后期開展砌筑作業(yè)的環(huán)節(jié)中，鋼筋和砂漿無法得到充分的契合，嚴(yán)重情況下還會有鋼筋和砌塊直接接觸的現(xiàn)象，這將會導(dǎo)致框架剪力墻、填充墻的交界處出現(xiàn)一定豎向裂紋，使得錨固力有所下降［3］。將復(fù)合材料筋引進(jìn)框架填充墻的施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，可以充分發(fā)揮其抗拉強度較大的優(yōu)勢和作用，良好替代拉結(jié)筋，切實有效增強填充墻、框架剪力墻以及填充墻砌體之間的錨固力，增強工程施工的穩(wěn)定性和可靠性。同時復(fù)合材料筋擁有著較大的屈服強度，在和鋼筋承受同等振動荷載、壓力的時候，發(fā)生永久變形的可能性較低，能夠良好保證工程主體結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。為彌補復(fù)合材料筋彈性模量較低的情況，可以適當(dāng)增加復(fù)合材料筋中的配筋率，提升材料本身的剛度［4］。結(jié)束語復(fù)合材料筋對于眾多工程項目建設(shè)具有積極意義，本文重點介紹了混雜型鋼纖維加強筋、玄武巖纖維一一鋼絲復(fù)合材料筋這兩個方面，將其和鋼筋的性能指標(biāo)作了細(xì)致對比，發(fā)現(xiàn)其擁有著較強密度、屈服強度和抗拉強度，但是在彈性模量方面稍有不足。參考文獻(xiàn)：錢坤，楊忠寧.高模量復(fù)合材料筋的性能及發(fā)展應(yīng)用綜述[J].四川建材，2018,44（7）：62-63.況永武，周元林，潘昱，等.高模量阻尼復(fù)合材料的制備及性能研究