新型建筑材料在土木工程中的應(yīng)用

謝鑫　姚俊成

摘 要：近年來(lái)，新生的土木工程方面的建筑材料新型加固穩(wěn)定筋已經(jīng)引起了建筑行業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，具有穩(wěn)定性強(qiáng)、取材方便、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐腐蝕、美觀大方等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被用戶大眾所喜愛(ài)，市場(chǎng)廣大。文章是對(duì)新型建筑材料在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的詳細(xì)介紹，主要是從新型加固筋的物理性質(zhì)、新型加固筋在土木工程中的應(yīng)用、下一步發(fā)展中亟需要解決的問(wèn)題、以及解決之后新型加固筋的未來(lái)前景，最后又站在經(jīng)濟(jì)的高度分析了此項(xiàng)技術(shù)的性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：新型建筑材料；物理性質(zhì)；問(wèn)題；前景；性質(zhì)

當(dāng)前，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，房地產(chǎn)行業(yè)興起，相應(yīng)的建筑行業(yè)也被帶動(dòng)起來(lái)，隨著城市中高樓大廈的增多，對(duì)建筑材料的各項(xiàng)要求也越來(lái)越高，堅(jiān)固耐用已經(jīng)成為選擇的首要要求，而現(xiàn)有的建筑材料在長(zhǎng)年的使用過(guò)程中，在堅(jiān)固穩(wěn)定方面出現(xiàn)了很多棘手的問(wèn)題，已經(jīng)不能滿足高層建筑的穩(wěn)定性要求。故而在這種背景之下，新型加固筋纖維便應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)今世界，建筑材料的鋼筋腐蝕已經(jīng)成為建筑工程中最棘手的問(wèn)題，根據(jù)有關(guān)資料顯示，全球范圍內(nèi)，有超過(guò)一半以上的鋼筋材料都在空氣中遭到腐蝕而不能投入建筑使用，這種情況下，每年都因腐蝕而白白浪費(fèi)許多鋼筋材料，新型加固筋的出現(xiàn)，能夠有效加強(qiáng)建筑材料的堅(jiān)固程度，減少鋼筋建筑材料的腐蝕，提高鋼筋材料的耐用性。在下文的內(nèi)容中將會(huì)展開(kāi)具體的介紹。

1 新型加固纖維筋的物理性質(zhì)

要想具體知道新型加固纖維筋為什么具有耐用加固的性質(zhì)，就要從它的組成材料說(shuō)起，深入了解它的物理性質(zhì)。

新型加固纖維筋主要由兩大材料構(gòu)成，一種是基本組成部分基體材料，具有連接、傳遞的功效。還有一種是高等材料高性能纖維組合，能夠起到增強(qiáng)加固的作用。纖維有許多種類，不同的纖維與建筑材料進(jìn)行組合，就可以形成多種多樣堅(jiān)固的新型加固纖維加固筋，用于各種復(fù)雜不同的建筑環(huán)境中。

相較于普通的傳統(tǒng)的建筑材料，新型加固纖維筋不論在密度、彈性模量、抗拉強(qiáng)度還是破壞延伸方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。這個(gè)原理可以通過(guò)科學(xué)原理和公式得到驗(yàn)證，下面僅舉一例加以證明，如在以下公式

σ=Mr/I0

其中式中M是作用的彎矩；r作為從中和軸到計(jì)算的纖維水平的最短距離；I0是折算中截面面積對(duì)其他中和軸的一般的慣性矩。從中經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，便可以得到穩(wěn)定值，得出穩(wěn)定程度的性質(zhì)。

2 新型加固纖維筋的現(xiàn)狀

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使得新型加固纖維筋出現(xiàn)，其能有效代替普通的鋼筋材料，具有耐腐蝕以及強(qiáng)度高等特點(diǎn)，因此能夠有效解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕問(wèn)題，增強(qiáng)鋼筋的耐久性，從而提高土木工程的質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)的未來(lái)可持續(xù)發(fā)展。下文內(nèi)容將會(huì)重點(diǎn)講述新型加固纖維筋在建筑應(yīng)用方面的現(xiàn)狀。

整體上看來(lái)，新型加固纖維筋筋在土木工程中的應(yīng)用，具體表現(xiàn)在四個(gè)方面：一是巖土工程中的應(yīng)用；二是橋梁工程中的應(yīng)用；三是海洋工程中的應(yīng)用；四是特殊工程中的應(yīng)用。這四個(gè)方面相輔相成，有機(jī)配合，已經(jīng)成為不可分割的部分，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，占有同等重要的地位。

在一些復(fù)雜的建筑使用環(huán)境中，我們需要用到破壞強(qiáng)度理論，以第三階段中的應(yīng)力的狀態(tài)作為基礎(chǔ)，做出合理的假設(shè)，當(dāng)鋼筋混凝土發(fā)展到開(kāi)裂的狀態(tài)后，不承擔(dān)相應(yīng)的拉應(yīng)力，所以全部的拉力將由鋼筋來(lái)承擔(dān)，當(dāng)鋼筋的性質(zhì)已經(jīng)達(dá)到屈服極限的狀態(tài)后；承受壓迫的區(qū)域的鋼筋混凝土的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系將不會(huì)再服從于胡克定律，它的應(yīng)力分布圖形將為曲線形狀，但是為了計(jì)算的簡(jiǎn)化化，壓縮區(qū)域的鋼筋混凝土的應(yīng)力的圖形將會(huì)取為矩形，它的彎曲抗壓的強(qiáng)度等于得到值fcm最大值，鋼筋混凝土梁中由于水平力的平衡條件得到的中和軸到鋼筋混凝土所受壓的邊緣的距離

x=Asfy/bfcm

截面的最大極限的抵抗矩的內(nèi)力臂的公式=h0-x/2，所以受拉鋼筋所控制的最大極限值抵抗矩約為式中的h0為受拉的鋼筋的中心至鋼筋混凝土所受壓邊緣的最大距離。

最后的試驗(yàn)結(jié)果表明，只有當(dāng)鋼筋混凝土的承受壓力區(qū)域的高度x≤δh0的時(shí)候，上述所列的公式才能得以成立。上述公式中的δ值的取值主要取決于所用鋼筋的品種和對(duì)應(yīng)的混凝土標(biāo)號(hào)，它的標(biāo)號(hào)大約在0.35～0.55之間。

3 新型加固纖維筋面臨的困境

任何新生事物的發(fā)展都會(huì)面臨困境，新型加固纖維筋也是這樣，在受熱之后，就會(huì)出現(xiàn)不同程度的問(wèn)題。

根據(jù)溫度升高（或降低）1℃時(shí)，吸收（或放出）的熱量是4.2×103焦耳.此時(shí)對(duì)材料的熱量進(jìn)行計(jì)算：

Q吸=cm（t-t0）=cm△t升

其中Q吸是吸收熱量，單位是焦耳；c是物體比熱，單位是：焦/（千克·℃）；m是質(zhì)量；t0是初始溫度；t 是后來(lái)的溫度.一些材料在經(jīng)過(guò)三百度、五百度，一千度時(shí)分別會(huì)發(fā)生不同程度的變形，有的激增，有的被破壞，甚至在試驗(yàn)結(jié)束之時(shí)，還會(huì)跨中變形，梁中底部溫度變化。

同理根據(jù)Q放=cm（t0-t）=cm△t降，在溫度降低時(shí)，也會(huì)發(fā)生相反的變化，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該引起重視，得到妥善的解決。目前這個(gè)問(wèn)題引起科研人員的重視，研制出了替代物 熱塑料等新材料的研究，相信在今后的努力中定會(huì)有所進(jìn)展。所以，由此看來(lái)，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)還是環(huán)保角度，新型建筑材料都能夠?yàn)榻ㄖ袠I(yè)造福，真正為民眾帶來(lái)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

4 結(jié)語(yǔ)

文章主要從新型加固纖維筋的物理性質(zhì)、新型加固纖維筋在土木工程中的應(yīng)用、下一步發(fā)展中亟需要解決的問(wèn)題、以及解決之后新型加固筋的未來(lái)前景等多個(gè)方面展開(kāi)論述，最后又在經(jīng)濟(jì)的高度分析了此項(xiàng)技術(shù)的性質(zhì)。行文其中科學(xué)理論和實(shí)踐事例相結(jié)合，運(yùn)用多個(gè)公式，理論結(jié)合，以公式數(shù)據(jù)讓人信服，并且在文章的結(jié)尾，站在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境生態(tài)的角度，展望新型加固纖維筋美好的未來(lái)，期待建筑行業(yè)的新發(fā)展。

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