復合材料在土木工程中的發展與應用

李博文

摘 要 近幾年以來，在我國社會經濟快速發展背景下，科學技術也因此得到了一定的進步，這為我國土木工程領域的發展帶來了極大的難題與挑戰。以往單一的混凝土施工材料已經無法全面滿足土木工程項目在建設施工時的實際需要，這時復合材料施工技術應運而生，為土木工程項目的施工帶來了全新的發展趨向，基于此，本篇文章對復合型混凝土施工材料在我國土木工程中的發展展開具體分析。

關鍵詞 復合材料 土木工程 發展和應用

中圖分類號：TB33 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0038-02

復合材料的運用不但能夠彌補以往施工材料存有的不足，并且也能夠有效提升土木工程施工的質量，為土木工程施工的良好發展起到積極的推進作用。因此，與復合施工材料的基本概念相結合，對復合材料的特征展開全面分析，加大復合材料與土木工程施工中的運用，具有十分重要的意義與價值。

1 復合材料的基本定義

在目前土木工程中使用的材料中，越來越多的復核材料隨著時代的發展進入施工過程當中，隨著科學的進步，科學專家們根據材料的不同性質，逐漸研制出了更多的先進現代化產品，給工程中的很多工藝帶來更加良好的質量性能和施工便捷性。在如今先進制備技術下，制作出的復合材料通常都是將較多的不同材質材料以獨特的方式進行組合和合并，得到新的合成材料，這種新型材料有非常多的設計可能，可以組成非常多的結構烈性，不僅僅具備的本身的合成原材料性能，還能夠達到其他單一一種材料所不能代表的或者達到的綜合性性能。比如合成的復核材料相對原來的各種材料能夠達到更高的強度，更加穩定的化學性能，而且復核材料的耐高溫性能。以及強酸堿環境能夠保持更加穩定的狀態。雖然因為其合成后的價格因素，很多時候會考慮成本方面的付出比例，但是如今的生產可以根據人們的需要，選擇合成性能大小不一的產品，降低付出的成本比例，僅僅合成滿足需要的材料就可以更好的進行應用。[1]在進行一些防滲管道應用過程中，能夠起到非常多的優良效果，比單一的管道材料性能要高出非常多的效果。同時，在應用于隔離方面的材質，多數容易在土木工程中應用到，合成的復合材料在應用到隔離方面的工藝，能起到單一材料遠遠達不到的質量標準，能夠更好的保護工程的質量標準。

2 土木工程中復合材料的作用

在如今社會飛速發展的背景中，科學進步發展的帶動下，復合材料跟隨科學技術的發展，已經在各個企業的工業生產進行應用，不同的領域都會受到復合材料的影響，都展現出非常好的收益，最常見的如工業中的各種汽車零件，車身的各種工藝材料制作，以及人們日常生活中用到的各種打印機和復印機，都會有一定的復合材料在其中進行應用，總體來說，復核材料應用人們日常生活中已經是必不可少的一部分。

同樣，如今的建筑工程領域，土木工程中也大量的投入應用的復核材料，并且在投入的同時，也不斷地對土木工程中的復合材料如何應用進行了大量的探究。首先是在復核材料的作用在土木工程中能夠如何應用方面的探究。先從技術角度進行充分地了解這種材料的性質，如在結構的補強和加固工作中，復合材料主要是發揮其強度和粘結性等性能進行使用，發揮的主要作用是將結構的受力性能達到一定強化目的。舉一個簡單的例子來說，在近些年之前國內發生過相當強烈的地震事件，對于當時的地震災區范圍城市造成極大的結構破壞，如果任由其使用會造成相當大的風險，但是進行拆除又會浪費極大的資源，因此可以使用技術手段進行補強手段，起到加強結構安全性的目的。這種情況下，單一的材料是無法達到想要的效果的，所以使用新型的復核材料，才能達到修復和加固受損建筑物的目的，并且能夠起到相對承載力要求的質量標準[2]。

3 復合材料在土木工程中的發展

我國進行應用的復核材料是在20世紀階段開始應用，大約是世界中期開始主要發展，大概經歷了4個時間階段：最初的階段是進行玻璃纖維的應用，考慮的是用其來代替鋼筋在土木工程中的應用，在應用鋼筋混凝土的階段，使用玻璃纖維代替鋼筋進行鋼筋混凝土澆筑;第二個階段是大約到70年代的時候，開始在結構中大規模的進行纖維增加類型的復核材料應用;在這個階段之后，就開始一直延續到當世紀末期間，在此期間，我國使用的復核材料已經相對來說，有著非常顯著的成效了，在各個土木工程使用之中，都有取得一定的成果，同時在個別建筑中，取得了非常大的成就，如在瑞士的橋梁工程中的應用[3];在最后一個階段到當前階段，復合材料在我國已經取得了非常大幅度的應用量，達到500t以上的規模，可見我國的復核材料使用在土木工程中大范圍的進行應用，并且已經取得了巨大的新時代發展，如今隨著我國的科學技術不斷提升，經濟指標不斷地提高，復核材料還會更好的得到發展與應用，能夠在土木工程領域進行更大范圍的應用，能夠讓土木工程的工藝應用更加廣泛，讓我國土木工程做的越來越高標準、高質量[4]。

4 復合材料在土木工程中如何具體進行應用

4.1 工程結構的加固補強

作為土木工程的結構施工領域，有著較高的承受荷載要求，此類型的工藝針對應用復合材料，主要采用各種特殊工藝，在FRP的作用下，在構件的表面及逆行附著并受力，此類新的工藝，原本的構架會非常有效的增強其后續的受力性能。在我國上世紀的一段時間里，工程實際發生過在使用混凝土結構的時候，進行外貼玻璃纖維，做到了讓復合材料得到了新的方案進行增強加固效果，更加有效的達到了工程結構的加固補強效果，它主要能夠加強結構的防腐性能，讓復合材料在結構表面起到更加穩定的化學效果，增加了它的化學穩定性，并且在此種復合材料中，可以融合進鋼絲混凝土。另一種纖維類型的復核材料，也能夠有效地進行加固，尤其是在箱型梁的連續多跨構件中，在應用后取得了相當好的效果之后，加速了此類的復合材料應用發展，并且在實踐中，此類型的加固技術證明了重大工程中應用起來有著非常好的效果，能夠發揮出相對良性的效果，對于建筑結構以及橋梁結構領域的加強，都能夠非常有效的做到符合標準的加強效果，同時在應用于水工結構以及地下結構同樣會得到非常顯著的效果[5]。

4.2 FRP筋索和預應力FRP筋混凝土結構

在土木工程的施工應用中，會有很多情況下應用到FRP材料，這種材料的性質是多為纖維占比，但是它的強度相對是范圍比較高的，對于通常情況下使用的鋼筋，能夠高出很多倍。這種材料的主要特點還有其耐腐蝕特性，這點在工程中有著非常重要的作用。一般情況下土木工程中的建筑應用構件都會有著非常高的使用年限，耐久性就是其中一個非常關鍵的問題，在很多結構中，耐久性達不到標準，最后就會成為高危構件，應用此種纖維耐腐性強的復合材料，能夠非常有效的加強其耐腐性，保證建筑構件的耐久使用年限。同時由于鋼筋不會再出現銹蝕，組織了破壞結構發生，大大減少了后期的維修工作，會很大程度上節約維修成本。此外，FRP材料非磁性也很突出，符合工程無磁性標準。道路橋梁工程中應用能夠發揮纜繩作用，作為預應力筋使用。

4.3 復合材料組合結構在土木工程中應用

在使用符合材料組合結構的應用中，通常是與鋼筋混凝土進行混合使用，能夠使得結構的整體性能更加牢固。這種組合結構能夠大大提升土木工程所需要的承載力要求，非常有效地將土木工程的綜合性能以及整體質量進行實際提高，在進行現場實際施工應用中，會根據不同性能選用綜合性符合材料，將其符合材料的組合結構鋼分為多種形式。通常有三種可以進行優先選擇應用：第一種是以符合材料作為模板，然后用空心鋼管作為礦建結構，這種是鋼混結構的混合應用，有效的將結構的抗腐蝕性提高，并且大大提高了承載力;另一種是將符合材料和混凝土有效地進行組合，讓其混凝土的抗壓性能有著很大的提高，并且在一些水平條形承重構件中，可以非常好的加入抗拉性能，大大提升梁構件的強度和綜合性能;第三種就是將符合材料進行組合成鋁合金組合形式，延長鋁合金的長期使用時間。在進行應用全復合材料結構，主要從抗腐蝕分析，[6-7]在抗腐蝕方面，隨著環保裝置應用，工程廢物處理裝置具備抗腐蝕性，而復合材料滿足這些裝置需求，在應用過程中不會輕易的被廢水等雜亂條件腐蝕，能夠有效地進行長期應用，并且相對來說價格也不會太高，能夠進行大批量的投入，對于土木工程的環保方面起到非常良性的幫助[8]。

5 結語

總而言之，在土木工程施工技術持續提高與優化背景下，復合材料于土木工程的運用越發普遍。其能夠有效提升土木工程的施工質量，大幅度降低土木工程造價，并且也能夠有效推進土木工程的良好發展。希望通過本文的分析，能夠為有關人員提供些許意見與幫助，為我國土木工程施工質量的提升，提供一定支持。

參考文獻：

[1] 劉召超，王英杰，黃明軒，賀長鵬，余航，葛景躍.論土木工程新型材料在現代建筑中的應用[J].科技創新與應用，2020（28）：179-180.

[2] 馬偉男，盧立程，孟祥申，劉河森，左宏亮，李熠詩.亞麻纖維材料的研究及其在土木工程中的應用[J].山西建筑，2020，46（02）：81-82.

[3] 楊思琪.建筑土木工程技術的控制與實現[J].價值工程，2018（29）：212-213.

[4] 張毅.淺析土木工程技術運用和創新[J].黑龍江科技信息，2016（12）：200.

[5] 王飛.淺析土木工程技術運用與創新[J].甘肅科技，2015（18）：19-20.

[6] 彭澤.關于土木工程技術現狀及未來發展趨勢[J].現代裝飾（理論），2015（10）：240.

[7] 馬寧.試析建筑土木工程技術的控制及管理[J].東方藏品，2017（02）：110.

[8] 張祚良.建筑土木工程技術的控制與實現[J].花炮科技與市場，2019（02）：63.