復合材料在土木工程中的應用研究

常生學（通渭正泰建筑安裝工程有限責任公司，甘肅 通渭 743399）

復合材料在土木工程中的應用研究

常生學
（通渭正泰建筑安裝工程有限責任公司，甘肅 通渭 743399）

進入新時代以來，我國的社會經濟一直都保持著高速的發展，促進了我國土木工程行業的發展。而隨著我國科學技術的不斷發展，使得一系列的新技術與新材料都得到了大范圍的普及與應用，在這個背景之下，人們也對土木工程中復合材料的應用引起了越來越多的重視和關注，這成為了土木工程行業在未來的一個重要發展趨勢與方向。本文主要是對復合材料在土木工程中的應用進行研究。

復合材料；土木工作；應用情況

所謂復合材料，指的就是通過物理或者化學的方法，將兩種或兩種以上的不同性質材料在微觀或宏觀上組成具有新性能的材料，復合材料最大的優勢就在于組成復合材料的各種材料能夠在各自性能上實現取長補短，能夠發揮出協同的作用，使得復合材料的綜合性能遠遠比原組成材料的性能更加優異，進而復合材料也就能夠滿足更多不同的要求。[1]

FRP就是纖維增強復合材料，其發展歷史十分悠久，人們在上個世紀五六十年代就開始嘗試將纖維增強復合材料運用到民用建筑當中，在1961年，英國有一座教堂的尖頂中就應用了玻璃纖維增強復合材料，之后，利物浦也利用玻璃纖維增強復合材料作為連系梁建立起了一座人行天橋。玻璃纖維增強復合材料在我國的應用是在上個世紀五十年代末期，我國開始嘗試將玻璃纖維束應用到混凝土的構件中，發展到了七八十年代的時候，玻璃纖維增強復合材料開始在我國結構工程中得到了大面積的應用，并且針對玻璃纖維增強復合材料的研究也取得了一系列的成果。

一、工程結構加固補強

復合材料在社會上的各行各業中都有著很多的應用，其主要是通過各種方法將玻璃纖維增強復合材料附著在構件表面上受力，這樣一來就可以有效增強原有構件的受力性能。我國在上個世紀八十年代的時候就嘗試在工程實踐中利用混凝土結構外貼玻璃纖維增強復合材料內夾高強鋼絲的加固方法，但是嘗試這個加固方法的主要目的只是為了起到防腐的作用，并且將混凝土與鋼絲相結合，因而這種嘗試并沒有得到廣泛的推廣。[2]在九十年代初期，對瑞士的多跨連續箱形梁橋使用了碳纖維增強復合材料進行了加固并取得了很好的效果之后，纖維增強復合材料的加固結構修復技術開始在全球范圍內得到了研究與普及，取得了很快的發展，并且在實際的工程中得到了大量的應用。1988年，我國成功完成了第一項碳纖維增強復合材料加固工程，進而也就開始了我國的纖維增強復合材料的發展之路，尤其是2008年汶川大地震之后，纖維增強復合材料加固技術更是極大的支持了建筑重建工作以及加固修復震損結構工作。在現階段內。纖維增強復合材料在各種類型的結構加固中都得到了大量的成功運用，比如在混凝土結構、鋼結構等方面，另外，纖維增強復合材料除了涉及橋梁與建筑領域的結構之外，同時還涉及到了地下結構、水工結構以及隧道等等，所涉及的領域十分廣泛。纖維增強復合材料的加固形式十分多樣，主要包括纖維增強復合材料布纏繞加固混凝土柱、將纖維增強復合材料片材貼在梁與板手拉面、利用纖維增強復合材料片材包裹梁、柱構件。[3]

二、纖維增強復合材料

在纖維增強復合材料中，纖維占了一半以上的含量，纖維增強復合材料筋的重量相對很輕，只有普通鋼筋重量的百分之二十左右，但是其強度十分大，是普通鋼筋強度的六倍之多。纖維增強復合材料具有很好的耐腐蝕性，這也是其能夠代替鋼筋的重要因素之一，這能夠防止因為鋼筋銹蝕而對結構造成的損害，并且還明顯減少了結構的維護時間與費用。同時，纖維增強復合材料還具有良好的非磁性，能夠滿足某些特殊工程的無鐵磁性的要求。在橋梁工程中，纖維增強復合材料索有著很多的應用，比如其可以作為纜索運用到懸索橋或斜拉橋中，或者是作為預應力筋運用到混凝土橋中。[4]

在上個世紀六十年代初期的時候，一些發達國家就開始對纖維增強復合材料配筋在混凝土梁中的應用進行研究，包括美國、日本等等，其研究的內容主要就是如何利用纖維增強復合材料減少近海區域或寒冷地區的鋼筋混凝土結構的鹽蝕危害。此外，在這些發達國家，纖維增強復合材料在巖土工程的加筋土中也有著很多的應用，并且由于纖維增強復合材料具有安裝簡潔、耐久性強、價格低廉等優勢，使得其得到了越來越廣泛的應用。

我國對纖維增強復合材料配筋在混凝土梁中的應用的研究也比較早，到目前為止，我國已經能夠生產出多種纖維增強復合材料筋、索產品以及與其相配套的夾具，隨著研究的力度不斷加大，促使我國在實際的實踐中也取得了一定的研究成果。[5]在研究纖維增強復合材料筋混凝土的過程中，主要是研究兩個方面的內容：首先是混凝土與纖維增強復合材料之間的截面的粘結性能的問題，這是因為這兩者的粘結性能都很差，不同的筋材形式與表面處理形式，最后得到的粘結性能也是具有差異的；其次是特殊力學性能，纖維增強復合材料筋是一種彈脆性材料，因此與傳統鋼筋混凝土構件相比，應用了纖維增強復合材料筋的混凝土的構件的受力性能也是不同的，這也成為了相關學者在今后都將進行重點關注的研究內容。

結語：

綜上可知，與纖維增強復合材料的其他應用領域相比，復合材料在土木工程中的應用條件更加具有復雜性，土木工程行業正處于高速發展的階段，雖然現代混凝土與鋼材的大量應用有著很長的歷史，但是其應用仍需要進一步加強與完善。纖維增強復合材料具有多樣化的應用形式，其在未來必定會得到更加廣泛的應用，發展前景十分廣闊。

[1]王全鳳,楊勇新,岳清瑞. FRP復合材料及其在土木工程中的應用研究[J]. 華僑大學學報(自然科學版),2005,01:1-6.

[2]鄧文,崔建偉,張慧萍,晏雄. 纖維復合材料在土木建筑工程中的應用[J]. 產業用紡織品,2008,06:28-32.

[3]季園園,韓慶華,蘆燕,劉錫良. CFRP在土木工程中的應用研究[J]. 結構工程師,2014,05:210-219.

[4]顏錄科,寇開昌,哈恩華,顏海燕. 纖維增強復合材料在土木建筑工程中的應用研究與進展[J]. 中國塑料,2004,04:3-7.

[5]曹國輝,汪子鵬,王志宏,劉超,文新星,張賢. 纖維增強復合材料在土木工程中的應用研究[J]. 湖南城市學院學報(自然科學版),2011,04:1-5.

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1007-6344（2016）04-0268-01