土木建筑中的碳纤维身影

付国胜

[摘 要]近几年，在经济的不断发展下，我国的建筑产业迅猛发展起来，而传统的普通建筑材料也逐渐被新型的复合材料所取代，复合材料是以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合而成的。各种材料在性能上互相取长补短，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。土木建筑基础结构中复合材料的开发和运用得到了越来越多建筑技术人员的重视，下面笔者将基于土木建筑基础结构中复合材料的运用发展，介绍复合材料的优点及性能，并探讨其发展前景。

[关键词]复合材料；土木建筑基础；应用及发展

中图分类号：TE815 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0057-01

前言：土木建筑业作为我国重要产业之一，在我国的社会经济发展中起着很大的作用。复合材料的应用为我国土木工程的建筑效率和质量都带了极为可观的价值和作用，在我国土木工程中应用最广的復合材料就是纤维复合材料，纤维复合材料在土木建筑工程中的应用不仅能够提高工程质量，还能够降低施工成本，我们国家应该最大限度的发挥其在土木建筑基础中的优势，在未来土木工程建设中，可以进一步提高复合材料的应用范围，尤其是一些环境较为特殊的土木建筑，更需要做好复合材料应用。

1.复合材料的优点

1.1 性能可设计性强

材料性能的可设计性是纤维复合材料的一大优势，如果能够在土木建筑工程施工中用好纤维复合材料的这一特性，那么我们就可以根据实际的需求来对材料结构进行设计，复合材料是由多种物质组成的新型材料，可以表现出各种组成材料的优点，复合材料的研发使得一种材料具有多种性能，并且具备天然材料不具备的性能，根据土木建筑中对材料性能的选择，人们可以选择可依据建筑需求进行设计和加工的复合材料。对于结构复杂和工程量较大的建筑，为节约成本，快速高效的完成建筑制品，重量轻且制造方便的复合材料成为土木建筑基础结构中所需材料的首选。通过改变增强体，机体的种类及相对含量，复合形式等，可设计出满足工程结构与性能需要的复合材料。

1.2 安全性过载

过载安全性方面主要是因为纤维复合材料是由多个独立纤维构成的，如果承重强调超过结构材料的承受能力而使其发生过载的现象，那么最多会出现少量的纤维断裂，而不会影响到结构整体的稳定性。这是因为整体的载荷会在短时间内被分散到那些没有断裂的纤维上，从而在根本上提高了土木建筑工程的稳定性。纤维增强复合材料中，纤维和基体间的界面能够有效的阻止疲劳裂纹的扩展。复合材料的比模量大，自振频率很高，在通常加载速率下不容易出现因共振而快速脆断的现象，同时复合材料中存在大量纤维与基体的界面，由于界面对振动有反射和吸收作用，所以复合材料的振动阻尼强，具有良好的减振性。

1.3 强度高，抗腐蚀性好，可塑型强

纤维复合材料中碳纤维的强度是铝的6.4倍，比钢性是铝的4.16倍。所以从材料结构方面来说，在土木建筑工程中应用复合纤维材料不会对整体工程的质量带来任何影响，而且还降低了工程的施工难度。并且纤维复合材料具有良好的抗腐蚀性，过去所使用的建筑材料很容易会与空气中的水分以及污水发生化学反应，从而对建筑整体结构带来非常严重的影响。而纤维复合材料因为其具有良好的绝缘性，能够很好的避免建筑物被腐蚀破坏情况的发生。另外，在土木建筑基础结构中，人们已经不能仅仅满足于材料的性能，建筑学中人们也注重建筑物的协调美观和艺术价值，复合材料的可塑性强，可以按照人们的需要设计出各种形状，并且不需要多次加工工序就可以实现这一目标。

2.符合材料在土木建筑基础中的应用及发展

2.1 复合材料在土木建筑中的应用原则

经济性与实用性，土木建筑工程的本质是为了人们的生产或者生活而服务的，而工程需要投入大量的资金。所以纤维复合材料在土木建筑工程中的应用一定要遵循经济性以及实用性的原则，以保障建筑工程的整体质量为目标，。易操作性原则，由于在生产一线的工人们专业能力层次不齐，并且土木建设项目大多位于城市边缘或者郊区，其操作环境较为简陋，难以实现土木建筑项目中纤维复合材料的细致处理与操作。因此为了适应这一现实状况，复合材料要具有易操作性原则。最后要强调的就是科学性的原则，纤维复合材料的应用过程要与工程本身的方案相切合，应用的过程要充分发挥出纤维复合材料的特性。用科学的管理以及施工来探寻一条纤维复合材料在土木建筑工程中应用的合理道路。

2.2 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用

混凝土是土木建筑工程施工过程中经常会用到的一种材料，随着现代建筑的发展，传统混凝土抗腐蚀能力以及力学抗性的局限性也在逐渐被放大。而如果能够将纤维复合材料应用在混凝土之中，就能够有效的改善传统混凝土的缺陷。现代土木建筑施工中经常会用到的玻璃纤维混凝土就是在这方面进行的尝试，实践证明新型混凝土材料具有很强的防水性以及实践性，得到了建筑施工企业的广泛认可。此外加入纤维复合材料的混凝土抗阻尼震动方面的能力也有了大幅度的提高。除此之外，复合材料是结构补强材料，土木建筑工程中所采用的纤维复合型结构补强材料能够对强度不高的建筑进行有效的修补，主要采用的是纤维片材修补以及补强的形式。纤维复合材料一般质量较轻，而且其强度以及耐用性也是普通的补强材料所难以比拟的，所以在土木建筑工程中应用这类材料完全符合当前这一行业实际的发展需求。著名的南京长江大桥在后期修补的时候就是应用的这类材料，取得了非常好的效果。

2.3 符合材料在土木建筑工程中的发展

自从钢和混凝土组合成功，形成了一种新型结构之后，受到此类结构的影响和启发，在考虑到经济性的前提下混凝土和复合料的组合概念逐渐成为了一个具有较大发展潜力和可行性的解决方案。目前，该领域的研究主要集中在将复合材料外包混凝土上，这种形式在一定程度上与钢管混凝土存在很大相似性。并且已经有学者开始研究此类体系，并且将GFRP的外壳填充到混凝土替换桥的主梁，支撑由复合材料组合而成的桥面板。这种组合模式能够有效的将复合材料与混凝土的性能优势最大限度的发挥，具有高强度、低重量以及高刚度和成本低的良性特征，使得此类结构在建筑行业中得到良好的应用。桥梁的结构性能会随着时间的推移而逐渐劣化，其抵抗力也将逐渐呈衰减的趋势，而复合材料具有较强的抗腐蚀能力，能够有效避免桥梁因侵蚀而产生的诸多问题。当前我国许多桥梁中的结构性能都已经开始劣化，复合材料桥面板能够在工厂中批量生产，而且安装时间相对较短，因此用它去代替结构性能劣化的桥面是一个十分有效的方法。

结语

在科技的不断发展推动之下，传统建筑行业发生了翻天覆地的变化，为了快速高效、简单的改良现有的土木基础建筑结构，使得复合材料在以后的土木建筑工程中有了远大的市场。由于复合材料的可设计性、良好的力学性能、装饰性能、透水和吸水性等优点，使得复合材料成为土木建筑工程必不可少的建筑材料，在今后的土木建筑工程发展的过程中对减轻建筑物及建筑材料的重量，增加建筑材料的形状，加快施工进度，降低工程造价，提高土木工程建筑的经济效益都起到十分有利的作用。

参考文献

[1] 徐文娟.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用探究[J].四川水泥，2016（11）：305.

[2] 王金龙.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J].江西建材，2017（10）：221.endprint