纖維增強塑料筋在土木工程中的應用

■涂 銳 ■大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037000

近年來，隨著建筑領域以及科學技術的不斷發展，建筑材料逐漸增加，纖維塑料增強筋作為一種具有高強度、抗疲勞等特性的新型材料，得到廣泛的推廣和普及。因此，加強推廣纖維增強筋在土木工程中的應用勢在必行。

1 纖維增強塑料筋

纖維增強塑料筋是一種由增強和基體材料組成的復合型建筑材料，其中高性能纖維是構成纖維增強塑料筋中的重要基礎，主要分為有機與無機兩大類型，也是賦予纖維增強塑料筋較高承重力的關鍵。基體材料一般是指合成樹脂，其中有機纖維，例如:混雜纖維等，要多于無機纖維，例如:玻璃纖維、金屬纖維等，這些纖維原材料的物理性質就是纖維增強塑料筋的物理性質。目前，國內外建筑行業普遍應用玻璃、鋼纖等纖維增強復合材料。

纖維增強塑料筋密度較小，質量較輕，而其強度卻極高，能夠超越鋼筋的10～15倍左右，能夠在一定程度上減少施工工人的勞動強度。在抗拉度上也表現出明顯優勢，在橋梁建筑方面，具有提高橋梁結構的極限跨度，減震作用。另外，纖維增強塑料筋受到外界溫度影響較小，不會發生變形等問題，能夠切實保護好整個建筑結構的穩定性，促進建筑發揮實用價值。

2 纖維增強塑料筋在土木工程中的應用

2．1 橋梁方面

近年來，美國全部應用纖維增強塑料筋建造第一座橋，通過科學、合理的設計和構造，建造橋梁的質量僅僅是水泥橋面的十分之一。通過這座橋的建造，為運用復合材料以及纖維增強塑料筋進行施工奠定了基礎。除此之外，加拿大、日本等其他國家也先后應用纖維增強塑料筋建造橋梁等重要工程。這些橋梁的成功建造充分證明了橋梁設計施工的可行性，在土木工程施工過程中，加強對施工的管理，進行現場監督和指導，能夠實現應用纖維增強塑料筋建造橋梁的目標［1］。

2．2 海洋工程方面

由于海水當中鹽的成分較高，對工程建筑具有較強的腐蝕性，目前，在海洋工程建設過程中，建筑工程普遍應用15cm的鋼筋混凝土進行防腐設計，但是，僅僅能夠確保建筑工程20年使用壽命，與海洋工程發展的要求相背離。因此，纖維增強塑料筋以其耐腐蝕性特性成為海洋工程建筑的首選材料，有效的解決了海洋工程的一大難題，在推動海洋事業發展方面具有積極地促進作用。

另外，由于海風中存在較多鹽分，對于周邊陸地建筑也能夠構成腐蝕破壞，并出現早期劣化現象，影響建筑壽命。因此，將纖維增強塑料筋應用于沿海建筑，也能夠在一定程度上抵御海風中的鹽粒子對建筑的破壞，目前，國外很多國家已經應用纖維增強塑料筋進行海洋工程建筑，不僅能夠節約資源，降低建筑成本，還能夠有效解決海洋腐蝕問題，促進海洋工程事業可持續發展［2］。

2．3 巖土工程方面

巖土工程與土壤息息相關，土壤中包含有機物、水等物質對巖土工程的錨桿具有極高的腐蝕作用，目前，巖土工程中應用的錨桿主要是高抗拉強度的鋼筋，錨桿被復試后，會導致鋼錨桿錨固工程無法起到作用，嚴重情況下，會引發安全事故。因此，國外在20世紀90年代，逐漸應用纖維增強塑料筋取代鋼筋錨桿，由纖維增強塑料筋構造的錨桿，在和地質極其惡劣的情況下，能夠發揮其抗腐蝕性能、抗拉強度等性能，不需要其他防護措施，另外，由于纖維增強塑料筋構成材料的特殊性，賦予其輕便等特征，方便運輸，特別適用于地形較復雜地區的巖土工程建筑。所以，在巖土工程建筑過程中，可以將其應用于臨時基坑支護的錨桿等工程中，從而滿足巖土工程建筑要求，推動巖土工程進一步發展，為我國社會經濟發展提供支持［3］。

2．4 特殊工程方面

土木工程涉及范圍較廣，除了巖土工程、海洋工程等建筑，還有許多特殊工程，例如:非導電與非磁性結構工程、高寒環境工程等。首先，在非導電與非磁性結構工程建筑過程中，如果應用鋼筋等材料進行建筑，則需要更為復雜、繁瑣的工序對鋼筋進行絕緣防護。然而，纖維增強塑料筋具有極好的電絕緣性與非磁性，能夠滿足工程建筑要求，并成為解決這一問題的有效途徑，尤其是在軍事方面的應用，可以廣泛應用與機場與軍用設施以及敏感軍用設施中，能夠很好地防止雷達以及電磁的干擾，確保軍事信息安全、可靠［4］。

其次，高寒環境中的工程對建筑材料要求極高，維護和保養成本相對較高，難度較大。在高寒工程建筑過程中應用纖維增強塑料筋建造基礎設施，能夠減少維護項目，不僅能夠提高建筑工程質量，還能夠大大減少工程工期，節約成本，實現高寒工程耐用性以及使用時間長的目標，實現更加科學、合理的開發高寒地區資源，促進我國社會經濟發展。

最后，地質災害防護工程，自然災害預見難度較大，且后果對人們生產和生活產生巨大影響，加強地質災害防護工程的建造具有十分重要的意義。近年來，應用預應力錨固支護技術成為有效治理山體滑坡的關鍵途徑和重要手段，但是，山體對鋼筋錨固的影響不可避免，一旦錨固被腐蝕，就無法起到防護作用。因此，將纖維增強塑料筋應用在地質災害防護工程中，能夠解決這一安全問題，并促使材料發揮積極作用，保護人們安全［5］。

3 結論

根據上文所述，社會發展對土木工程建筑質量要求不斷提高，傳統材料性鞥已經無法達到建筑目標。因此，纖維增強塑料筋以其眾多優勢獨占鰲頭，成為眾多建筑材料中的重要材料，特別是在一些特殊工程建筑中，充分展現了其自身的特性，對推動我國各個領域的發展具有十分重要的作用。所以，加強推廣和普及纖維增強塑料筋在土木工程中的應用勢在必行。

［1］高宏，朱心部，張繼文.FRP筋體外預應力混凝土梁的疲勞性能研究［J］.徐州建筑職業技術學院學報，2010，18(03):259-261.

［2］吳桂芹，馬立國，周新剛.FRP筋及其增強砼的耐久性與壽命預測［J］.煙臺大學學報(自然科學與工程版)，2012，20(05):12-14.

［3］鄭百林，張偉偉，賀鵬飛.增強混凝土中FRP包覆筋研究(I):微結構設計［J］.復合材料學報，2011，10(8):158-159.

［4］馬建鋒，李波，叢紹運.淺談FRP在土木工程領域中的研究與應用［J］.科技信息(學術研究)，2013，14(01):265-267.

［5］任慧韜.纖維增強復合材料加固混凝土結構基本力學性能和長期受力性能研究［J］.大連理工大學，2009，12(5):123-125.