復合材料在土木工程中的發展與應用

李東斌 張浩

摘 要：現今社會的不斷發展進步使復合材料的應用成為土木工程中必不可缺的一部分。復合材料在土木工程中的應用在未來會推動土木技術的進步，為復合材料市場的擴展提供更大的契機。

關鍵詞：土木工程；復合材料；發展；應用

1、木工程中復合材料特性

1.1材料多樣性

復合材料簡言之其特點是具有材料多樣性，是由各種物質混合而來的復合材料，能夠涵蓋各種材料的優點，為建筑行業的工作帶來了極大的便利。復合材料具有其他天然材料自身所沒有的特性，將其他天然材料的優點合為一體，具有多種優點的新型智慧復合材料解決了建筑行業的材料浪費問題，避免了材料的不合理運用，減少環境的污染。

1.2力學延展性

不同的選材使復合材料具有不同的力學延展性，比如，單向纖維增強環氧復合材料的力學延展強度可高達1200Mpa，這遠遠超過建筑鋼的拉伸強度。同樣能夠達到建筑鋼材要求的樹脂復合材料，是由碳纖維作為主要材料制作完成的，它的密度比建筑鋼材密度小五到六倍，但彈性質量與建筑鋼材相同。

1.3良好的材料塑造性

建筑行業材料的良好性能是基礎結構的最重要部分，而現今，越來越多的人們開始關注建筑的藝術性以及和諧美觀。復合材料具有良好的材料塑造性，可以依照人們的想法對建筑物進行設計建造，與此同時，不需要多次的加工，一次就可以實現建筑物的塑造。

1.4隔音隔熱效果好

社會的不斷發展使人們的生活越來越豐富，同時也給人們帶來了各種各樣的噪音問題，特別是睡眠質量的下降嚴重影響人們的日常工作與學習。建筑材料好壞依然由該材料能否隔音所決定。一部分傳統型建筑材料，雖然隔音效果好，但卻非常笨重，隔熱能力不好，在安裝和運輸的過程中都很麻煩。但新研發的復合型建筑材料。通過特殊的夾層既能隔熱，也能隔音，其隔音隔熱效果遠遠超過了傳統型建筑材料，從聲源處阻隔噪音的傳播，而且新型復合材料非常輕巧，方便了人們的安裝和運輸，彌補了傳統型建筑材料所存在的隔音隔熱效果差的問題。

1.5能夠隨意設計

根據建筑物不同的建筑要求來混合設計復合材料是新型復合材料的又一大特點。如建筑物需要良好的防水性能和防震性能，那么就可以將這兩種性能合二為一進行加工。有些建筑物建筑量大結構復雜，那么就可以使用輕巧便利的復合材料，高效快速地完成建筑，同時節省建筑成本。

2、土木工程中對復合材料的應用

2.1混合型混凝土結構

混凝土和鋼材的成功組合，引發了有關人士對混凝土和混合材料組合的研究，這種新型結構有巨大的發展空間，在未來將逐漸代替傳統型建筑材料?，F今，對新型結構的研究主題是在混凝土外面包裹復合材料，這種組合方式在某些方面與混凝土鋼管類似。有關人士已經對此開展實驗，橋面板由復合材料制成，而混凝土替換橋包裹FRP的外殼，用于維持橋面板。混凝土和復合材料以這種形式進行組合能夠最大限度地發揮其各自的優勢，具有成本低，輕巧方便，強度高，安全性強的特點，能夠完全代替傳統建筑材料，使其廣泛適用于建筑行業。

2.2單復合材料結構

全復合材料本身就具有很多性能，其中就是有良好的多功能性和多塑造性。有些特殊建筑需要其建筑材料有電磁屏蔽和抗腐蝕的功能，而純復合材料便可解決這一問題。比如純復合材料應用于電磁實驗室，感光金屬板電路房間。名揚四海的蘋果公司現在已經將單復合材料應用于干涉電子實驗室，是現今最為完備的單復合材料建筑。

2.3負載環境中復合材料的使用

社會的不斷發展進步和人們正常生命活動的日益改變，也使得環境質量發生了翻天覆地的變化，與此同時我們的生活方式也有所不同。河岸邊的地基已經開始出現抵抗力下降的現象，其性能結構也進入了提前惡化階段，人們也越來越關注這些問題。引起河岸邊地基改變問題的原因較為復雜，但是復合材料就能夠避免這類問題的發生，復合材料在特殊環境上的使用引起了工程師們的注意。

2.4橋面板所擁有的特點

隨著時間的變化，橋面板的結構特性會發生不可逆轉的改變，支撐力下降，抵抗力也會隨之逐漸弱化，引發這種改變的最重要因素就是腐蝕。而復合材料的使用可以更加方便快捷的解決這些問題，其中復合材料的抗腐蝕性能是解決問題的關鍵。我國的大多數橋梁歷史悠久，現在已經開始出現橋面板結構性能弱化的現象，因此改變橋面板結構性能避免交通危險的發生是目前急需完善的漏洞。由復合材料制成的橋面板輕巧便利，易于安裝，能大大縮短安裝時間，同時生產方便耗時短，我們可以利用復合材料橋面板取代傳統橋面板，延長橋梁壽命。

3、發展復合材料的方案

3.1完善生產標準

生產標準的完善，不僅有利于提高中國資源利用率，而且能夠促進我國復合材料的生產使用。現在，復合材料在生產上出現的問題就是大多廠家生產的復合材料不符合我國建筑要求，使建筑商在進行建筑的過程中必須經過對復合材料的二次加工，這不僅造成資源的浪費，也使我國的建筑效率呈下降趨勢，更嚴重的是造成環境的污染。復合材料生產標準化，就可避免此類問題的發生。

3.2優化創新技術

優化復合材料的創新技術，是我國復合材料發展應用的關鍵，也是增強我國土木工程產業運行發展的需要。同時也能夠創造最大利潤，節省建筑成本。我國復合材料的生產源自于西方國家的技術創新，在技術創新和生產操作上始終擺脫不了西方國家的技術支持，而有些材料又必須從國外進口，自然而然地提高了我國復合材料的生產成本。所以，優化創新技術是當務之急。

4、結束語

建筑工程的日益發展，給土木工程指明了正確的運行方向。復合材料的方便快捷，與傳統材料相比所具有的安全經濟，材料多樣性，良好的力學延展性等性能，使復合材料在未來注定有巨大市場，也使復合材料成為土木工程中不可或缺的建筑材料，為降低成本，提高經濟效益起到了巨大作用。

參考文獻：

[1]彭祥.淺析FRP復合材料在土木工程中的實踐效果[J].四川水泥，2014，（11）56-56

[2]馮鵬，葉列平，孟鑫淼.FRP 加固與增強金屬結構的研究進展

[3].第22 屆全國結構工.程學術會議論文集第1冊.2013.

[3]鐘春強.土工復合材料在土木工程中的應用研究[1.科技資訊.2011（11）