纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中應(yīng)用

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摘要：纖維復(fù)合材料是由玻璃纖維或其他纖維材料，與基體材料經(jīng)過纏繞、模壓或拉擠等工藝制備的一種復(fù)合材料。纖維復(fù)合材料具有良好的抗腐蝕性能、抗震性能和拉伸強(qiáng)度。由于纖維復(fù)合材料性能可靠、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，其在建筑工程中的運(yùn)用取代了一些傳統(tǒng)的施工材料，成為未來土木建筑工程領(lǐng)域的發(fā)展方向。該文對纖維復(fù)合材料的主要特點(diǎn)，纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中起到的作用和纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行綜述。通過纖維復(fù)合材料的運(yùn)用，能夠提高建筑工程的質(zhì)量、降低建設(shè)成本、增加建筑工程的服役壽命。

關(guān)鍵詞：纖維復(fù)合材料；土木建筑工程；鋼筋混凝土

隨著我國國民生活水平和經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人民對生活品質(zhì)的要求也在不斷提高，人對建筑行業(yè)的要求也越來越高，已經(jīng)從原來的遮風(fēng)擋雨發(fā)展到現(xiàn)在的注重高質(zhì)量建筑的發(fā)展。優(yōu)秀的建筑工程質(zhì)量可以對整個建筑行業(yè)起到良好的推動作用，還能為我國社會、人民的安全起到一定的保障作用。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)水平的不斷提高，傳統(tǒng)的建筑工程材料已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代建筑的安全需求，必須要找到更先進(jìn)的材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑工程材料。在這樣的需求背景之下，纖維復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，讓我國建筑工程材料的選擇更為多樣化。纖維復(fù)合材料是由玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，與基體材料經(jīng)過纏繞、模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。纖維復(fù)合材料作為一種新型材料有很多的優(yōu)勢和特點(diǎn)，能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)向大跨、高聳、重載、輕質(zhì)高強(qiáng)以及在惡劣條件下工作發(fā)展的需要，同時也能滿足現(xiàn)代建筑施工工業(yè)化發(fā)展的要求，因此被越來越廣泛地應(yīng)用于各種民用建筑中。纖維復(fù)合材料不僅能夠降低建筑工程的造價(jià)成本，還能提高工程質(zhì)量，因此纖維復(fù)合材料在建筑工程中得到廣泛和充分的利用，從而推動了我國建筑行業(yè)的發(fā)展。本文對纖維復(fù)合材料的特點(diǎn)優(yōu)勢及在建筑工程中的應(yīng)用做出詳細(xì)的綜述，以期為纖維復(fù)合材料在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用提供一定參考。

1纖維復(fù)合材料的特點(diǎn)

（1）纖維復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能

纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能遠(yuǎn)高于其它材料。研究表明，纖維復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度要明顯強(qiáng)于普通建筑工程用鋼筋的抗拉強(qiáng)度，一般來說，纖維復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度要比普通建筑工程用鋼筋的抗拉強(qiáng)度高出了2~10倍；同時，纖維復(fù)合材料在滿足抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上，在抗拉實(shí)驗(yàn)中還沒有出現(xiàn)塑性變形，因此我們可以得出結(jié)論：在土木建筑工程施工中鋼筋材料可以適當(dāng)?shù)挠美w維復(fù)合材料代替進(jìn)一步優(yōu)化建筑工程質(zhì)量，滿足現(xiàn)代社會發(fā)展需求[1]。

（2）纖維復(fù)合材料具有良好的安全性

纖維復(fù)合材料相比于傳統(tǒng)的建筑工程材料，比如說鋼筋混凝土等，具有較好的安全性能。與傳統(tǒng)建筑工程材料相比，將纖維復(fù)合材料用于土木建筑工程中，即便是建筑承擔(dān)總重量超出了自身極限承受范圍，也不會使得整個建筑的安全性受到波及。因?yàn)槔w維復(fù)合材料的內(nèi)部獨(dú)立纖維能夠自主承擔(dān)更多的重量，并重新分配所承重量，由此能夠有效保護(hù)整個建筑，同時，即便發(fā)生纖維斷裂損壞，也能夠有效保護(hù)工程的安全[2]。

（3）纖維復(fù)合材料具有良好的可設(shè)計(jì)性

纖維復(fù)合材料與傳統(tǒng)的建筑工程材料存在巨大的差異，纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)需要通過纖維材料完成，然后加入基體材料，通過有效混合構(gòu)建綜合性材料，其中展現(xiàn)了材料的良好的適應(yīng)性，同時設(shè)計(jì)性較強(qiáng)。纖維復(fù)合材料已經(jīng)在土木建筑工程中得到了大力的推廣。在建筑施工期間，有的建筑需要特殊的形狀或者是強(qiáng)度要求的建筑工程材料，所以，土木建筑工程相關(guān)的施工設(shè)計(jì)人員、施工技術(shù)人員必須考量整個工程的實(shí)際構(gòu)建，科學(xué)合理的運(yùn)用纖維復(fù)合材料，這樣才能滿足整個建筑工程的需要和保證整個建筑工程的施工質(zhì)量。纖維復(fù)合材料在建筑工程之中的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)建筑施工材料的不足之處，同時充分凸顯了施工材料的價(jià)值，減少了工程施工成本。

（4）纖維復(fù)合材料具有良好耐蝕性

目前我國的建筑工程行業(yè)正在飛速發(fā)展，土木建筑工程的項(xiàng)目在不斷增多，全國的城鎮(zhèn)化也在不斷推進(jìn)，所以建筑工程的規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大，因此土木建筑工程項(xiàng)目所需要用到的施工設(shè)備、施工材料也不斷增多。但是，因?yàn)槟壳笆┕鏊幍牡赜虿煌鶐淼氖┕鏊窒扌裕约笆┕げ牧系奶厥庑?。許多施工材料的耐蝕性并不能滿足建筑安全的要求，尤其是在我國的沿海地區(qū)，因?yàn)榄h(huán)境濕度偏大，水中的氯離子含量也會比內(nèi)陸地區(qū)高很多，所以在我國的沿海地區(qū)環(huán)境下開展施工會加快建筑工程材料的腐蝕速度。如果建筑工程材料的腐蝕速度加快必然會影響到整個建筑的服役壽命，從而留下很大的安全隱患，加速腐蝕造成的損失不僅會影響建筑的整體質(zhì)量，同時還會影響工程經(jīng)濟(jì)效益。纖維復(fù)合材料的最主要特點(diǎn)具備良好的抗腐蝕性，這也是纖維復(fù)合材料最為顯著特性之一，即便處于我國的沿海高濕高鹽的腐蝕環(huán)境中也有優(yōu)異的耐蝕性[3]。在土木建筑工程中應(yīng)用纖維復(fù)合材料必然能夠全面提升工程質(zhì)量，同時保障工程整體的安全性，從而延長整個建筑的服役壽命。

（5）纖維復(fù)合材料具有優(yōu)秀的比剛度

比剛度是指材料的彈性模量與其密度的比值，也可以稱為“比模數(shù)”或“比彈性模量”，是建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全設(shè)計(jì)對材料的重要要求之一。相較于傳統(tǒng)的建筑工程材料，纖維復(fù)合材料具備良好的比剛度，由此能夠整體減小土木建筑工程的復(fù)雜程度，從而能夠縮減整個工程的工期，不但可以提高建筑的安全性，還可以節(jié)約工時費(fèi)，減少建筑成本。

（6）纖維復(fù)合材料具有優(yōu)秀的抗震性能

纖維復(fù)合材料不僅具備上述的幾個特點(diǎn)，同時還具備良好的減震性、抗震性，在受到外部沖擊力時能夠在一定程度上吸收沖擊力。纖維復(fù)合材料具備特殊的組織結(jié)構(gòu)表現(xiàn)，使得其能夠在不同的強(qiáng)加速度、不同頻率下依舊保持良好的完整性、穩(wěn)固性。據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)顯示，相比于其他傳統(tǒng)的建筑材料，在相同的振動頻率中采用同樣大小的材料，纖維復(fù)合材料的減震性、抗震性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的建筑工程材料。

2纖維復(fù)合材料在土木工程建筑中的作用

（1）有效提高建筑效率

纖維復(fù)合材料應(yīng)用于土木工程建筑中替代傳統(tǒng)的建筑工程材料可以全面提升施工和建筑的效率。就土木建筑工程來說，纖維復(fù)合材料的使用發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，纖維復(fù)合材料不僅是建筑工程中必不可少的建筑原材料之一，同時在建筑安全上還擔(dān)任著重要的職責(zé)。纖維復(fù)合材料不僅要承載地面壓力，同時還要承擔(dān)剪應(yīng)力。土木建筑工程在設(shè)計(jì)階段大多數(shù)只會構(gòu)建一個模型，在實(shí)際施工中，還需要深度規(guī)劃，由此才能夠整體提升施工效率。

（2）有效提高建筑質(zhì)量

土木建筑工程施工期間采用纖維復(fù)合材料能夠全面提升施工質(zhì)量。一般來說，從根本上全面提升施工質(zhì)量能夠獲取良好的施工效果，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展[4]。

（3）有效提升施工人員的綜合素養(yǎng)

在土木建筑工程中應(yīng)用纖維復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的建筑工程材料不僅可以有效提高建筑施工質(zhì)量和效率，同時還能夠大大提升施工人員的綜合素質(zhì)。因?yàn)樵诮ㄖ┕さ倪^程中，施工技術(shù)人員會全程參與攪拌和澆灌纖維復(fù)合材料，能夠和施工相關(guān)技術(shù)人員共同發(fā)現(xiàn)可能存在的安全問題，并尋找引發(fā)問題的原因，然后找到解決問題的方法，在這個整個的施工過程之中，不僅能夠豐富施工人員的專業(yè)知識，同時還能夠使施工人員積攢工作經(jīng)驗(yàn)，從而有效提高建筑施工人員的綜合素養(yǎng)。

3纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用

相比于傳統(tǒng)的建筑工程材料，纖維復(fù)合材料有很多優(yōu)點(diǎn)和不可替代的優(yōu)勢。3.1纖維復(fù)合材料提高混凝土質(zhì)量鋼筋和混凝土是我國土木建筑工程中的基本材料之一，同時也是不可或缺的原材料之一，在建筑工程中很多地方都需要應(yīng)用到混凝土，所以混凝土的質(zhì)量很大程度上決定了整個建筑工程的質(zhì)量，但是鋼筋混凝土中的鋼筋在實(shí)際使用環(huán)境中，經(jīng)常是處在堿性環(huán)境中，很容易腐蝕生銹，所以將纖維復(fù)合材料加入到鋼筋混凝土之中，不僅是可以提高鋼筋服役時的耐蝕性，提高鋼筋混凝土的使用壽命，同時纖維復(fù)合材料的加入還能夠增強(qiáng)混凝土的拉伸強(qiáng)度、抗震性能。將纖維復(fù)合材料應(yīng)用于土木工程建筑之中，不僅能夠有效地提高土木工程建筑的整體質(zhì)量，增加建筑工程的使用壽命，同時還具有很好的抗沖擊能力和耐火能力，能夠減少建筑工程的造價(jià)成本，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

3.2纖維復(fù)合材料用于結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料

對于土木建筑工程中的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料，我國傳統(tǒng)的施工方法是選用普通的鋼板對建筑進(jìn)行加強(qiáng)，但是這種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的方式的缺點(diǎn)在于鋼板容易在服役環(huán)境中發(fā)生腐蝕實(shí)效，而且鋼板的自重過大[5]，因?yàn)楸旧淼淖灾丶由辖Y(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)鋼板的應(yīng)用會對整個建筑的質(zhì)量帶來潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槔w維復(fù)合材料本身的重量很輕，并且具有良好的耐蝕性，所以纖維復(fù)合材料代替鋼板作為土木建筑工程之中結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)材料是未來趨勢。利用膠粘劑將纖維復(fù)合材料粘貼在建筑結(jié)構(gòu)中，就可以實(shí)現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的目的。

3.3纖維復(fù)合材料用于涂層織物

在土木建筑工程之中需要有材料起到骨架的作用，傳統(tǒng)的涂層織物一般作為建筑工程中的骨架。作為骨架，必需要具備優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度、張力和承載力，而且還需要具有尺寸穩(wěn)定性。將纖維復(fù)合材料運(yùn)用到涂層織物中，因?yàn)槔w維復(fù)合材料的優(yōu)異的力學(xué)性能，作為涂層織物可以有效起到保護(hù)作用[6]。傳統(tǒng)的建筑工程中的涂層織物一般選用棉織物，但是棉織物作為涂層織物很容易在潮濕環(huán)境中發(fā)霉和腐蝕，影響到建筑工程的質(zhì)量，將耐蝕性很好的纖維復(fù)合材料用于涂層織物，更有利于建筑工程質(zhì)量的提高。

3.4纖維復(fù)合材料用于承載結(jié)構(gòu)

纖維復(fù)合材料因其優(yōu)勢比較突出，可以在很多的承載結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，例如應(yīng)用于承重折板、樓板等結(jié)構(gòu)中。因?yàn)槔w維復(fù)合材料具有很強(qiáng)的防腐蝕作用，因此可將其運(yùn)用到化工廠的建筑結(jié)構(gòu)中，或者是需要防腐蝕的樓板中?；S由于其自身環(huán)境的特殊，容易受到腐蝕侵害，這樣就會造成承載結(jié)構(gòu)發(fā)生問題，所以將纖維復(fù)合材料運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)中，尤其是化工廠結(jié)構(gòu)中，能夠延長建筑的使用壽命。

4總結(jié)

本文從纖維復(fù)合材料的主要特點(diǎn)、纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中起到的作用以及在土木建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用等作了詳細(xì)闡述。纖維復(fù)合材料在國內(nèi)的發(fā)展趨勢良好，同時在土木建筑工程中的應(yīng)用也比較廣泛，因?yàn)槔w維復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)很多。但是纖維復(fù)合材料還是存在一些缺點(diǎn)，比如它的剪切和層間強(qiáng)度還比較低，所以未來的發(fā)展方向是避免纖維復(fù)合材料的這些缺陷。隨著技術(shù)進(jìn)展，將來會有更多種類纖維復(fù)合材料應(yīng)用于土木建筑工程中。參考文獻(xiàn)[1]趙旭.纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用[J].江西建材,2020(2):12-13.

[2]郭麗娜，侯瑜.略論土木建筑工程中纖維復(fù)合材料的應(yīng)用［J］.農(nóng)家參謀,2018(23):227.

[3]岳麗莎.纖維復(fù)合材料在土木建筑工程中的應(yīng)用［J］.四川建材,2018(07):15-16,20.

[4]李靜.土木建筑工程中纖維復(fù)合材料的應(yīng)用[J].價(jià)值工程,2017(29):206-208.

[5]姜長會,婁保鋒.土木建筑工程中纖維復(fù)合材料的應(yīng)用[J].城市建筑,2017(3):178.

[6]侯劍飛.土木建筑工程中纖維復(fù)合材料的運(yùn)用概述[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2012(04):22-24.

作者:蘇亞欣 單位:昆明學(xué)院