土木建筑工程中纤维复合材料的作用

土木建筑工程中纤维复合材料的作用

随着我国经济的高速发展,人们的出行方式和居住条件不断改善,基础设施建设不断的完善,形形色色的办公大楼拔地而起不再是异想天开,这在很大程度上得益于我国土木建筑行业的发展,换句话说,随着社会经济的发展,中国的民用建筑业也在发展,各类建筑不再是千篇一律的样式,就连建筑材料都在与时俱进。其中,土木建筑材料在土木工程建设发展中起着关键作用,民用建筑材料是工程材料的基础。随着新的优质建筑材料的出现,土木建筑项目将得到发展。特别是在土木工程中纤维复合材料的应用,民用建筑业取得了里程碑式的辉煌进展。本文主要总结了纤维复合材料的优缺点,分析了纤维复合材料在土木工程中的一般应用。近年来随着经济的高速发展,各类工程建设也随之迅猛发展,为顺应现代土木建筑工程特点的要求,各类建筑的建设已朝着大规模,大跨度,轻便,精确,现代化设备的方向发展。现代的土木建筑工程最主要的特点是高快快,即要求快速施工、保证高质量的完成,同时还要兼顾高经济效益。这给土木工程带来了新的挑战,促进了土木建筑材料的创新和发展。纤维复合材料由于其优异的机械性能和适应具有高,轻和重载荷的现代工程结构的需要而受到各国民用建筑师的青睐。

1纤维复合材料的优缺点

纤维增强聚合物是一种新型复合材料,它是通过粘合和固化高性能纤维与环氧树脂等基础材料或在高温下固化而形成的。在土木工程领域,纤维复合材料可用于旧柱,墙,梁,板和板的抗震和加固,以改善新加固构件和结构系统的性能。

1.1纤维复合材料抗拉强度高

纤维复合材料由于改变了基本材料的物理性能,研究表明纤维复合材料的抗拉强度均明显高于钢筋,一般是钢筋的2倍至10倍。而且,纤维复合材料在达到抗拉强度之前几乎没有塑性变形,这使得纤维复合材料可以在一定程度上代替钢筋。

1.2纤维复合材料比强度高

既通常所说的纤维复合材料的重量轻,是一般钢材的20%左右,这是由于纤维复合材料在合成时可以减轻自身重量,从而使施工更为方便,节省人力物力。

1.3纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和抗疲劳性

该纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和抗疲劳性,因此可用于酸碱盐和潮湿等环境中的各种条件。与普通建筑材料的易腐和易碎相比,纤维复合材料的使用寿命更长,从而延长了建筑的使用寿命。

1.4纤维复合材料具有良好的可设计性

纤维复合材料是合成材料,可根据工程需要由不同的纤维材料制成。满足各种场合要求的纤维复合材料产品,产品采用不同的纤维含量和特殊的摊铺方法。并且纤维复合材料铲形可以灵活设计,充分利用每种材料,增加建筑材料的多样性。因此,可以根据实际需要设计环境兼容的纤维复合材料产品,并且还可以考虑设计中的艺术鉴赏,并赋予纤维复合材料产品艺术价值。

1.5纤维复合材料的绝缘,隔热和电磁波穿透

纤维复合绝缘,隔热和电磁波传输特性使纤维复合材料能够在特殊环境中使用。一般的建筑材料使用寿命短,抗干扰性能差,长久下来造成浪费,以及影响设备的使用。

1.6纤维复合材料具有高过载安全性

不同于以往的建筑,使用了纤维复合材料的建筑,当建筑承重过多,超过其本身承重量时,纤维复合材料内部的独立纤维,可以自动的使性能好的纤维承受较多的重量,达到重量的再分配,减少纤维损坏时对建筑的破坏,此外,防止建筑物被纤维断裂损坏,这增加了建筑物的安全性。

1.7纤维复合材料的低纤维剪切强度

由于纤维复合材料的纤维间强度由基质决定,因此强度垂直于纤维方向。纤维复合材料的低剪切强度要求在连接过程中为纤维复合材料部件开发特殊的锚和固定装置,以防止在施工期间损坏材料。

1.8纤维复合材料的耐火性差

纤维复合材料的热膨胀系数与混凝土的热膨胀系数相似。然而,纤维复合材料的防火性能偏差限制了这种结构产品的推广和应用。

1.9减少纤维复合材料的回收

尽管纤维复合材料具有较长的使用寿命,但这种材料的再循环较少,因此对环境保护有一定的影响。

2纤维复合材料的应用

2.1纤维复合材料的应用原则

1)科学性原则。虽然纤维复合材料具有良好的可设计性能,可以尽最大程度的满足土木建筑的结构要求,但必须在科学理念的指导下,科学合理地进行设计。不能一味地追求材料所满足的性能,而忽视了现有的技术手段。2)易操作原则。大多数土木建筑项目所处的地理环境较为恶劣,以及从事相关专业的工作人员的技术水平有限,应尽可能的使纤维复合材料使用方案进行简化,降低操作难度,使纤维复合材料在实践中得到顺利推广。3)实用性原则。纤维复合材料的优点很多,人们也普遍容易接受,但土木建筑项目耗资大、成本高,因此,纤维复合材料还要遵循的重要原则是实用性原则。

2.2纤维复合材料在土木工程施工中的应用

纤维复合材料可以代替钢板作为结构增强材料。相比普通钢板重量大、易被腐蚀、老化快等问题,纤维复合材料只要以碳纤维来做结构补强材料,可有效增加荷重,弥补强度不足。纤维复合材料中的涂层织物可用作骨架,并具有很强的拉伸强度和尺寸稳定性。不同的涂层剂功能不同,主要是保护组织和表面特征,在不同涂层织物的应用场合应科学合理的选择涂层剂。在土木工程施工中,混凝土是必不可少的。

3总结

纤维复合材料的应用和开发已经在欧美等发达国家被广泛应用,相信随着我国经济实力的增强和科技的不断进步,纤维复合材料会越来越受到重视。这种纤维复合材料具有重量轻,耐腐蚀性好,抗拉强度高,设计性强的特点,会成为我国基础设施建设以及旧建筑的维护增强等必不可少的建筑材料,反过来,它将为中国的土木工程建设带来许多综合效益。

作者:郭丽娜 侯瑜 单位:河北农业大学城乡建设学院