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(gè)建筑行業(yè)起到良好的推動(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)，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(gè)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(gè)建筑，同時(shí)，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(shí)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(gè)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(gè)建筑工程的需要和保證整個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)保障工程整體的安全性，從而延長整個(gè)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(gè)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(shí)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(gè)特點(diǎn)，同時(shí)還具備良好的減震性、抗震性，在受到外部沖擊力時(shí)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(dòng)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)整個(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)的耐蝕性，提高鋼筋混凝土的使用壽命，同時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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