土木建筑工程中纖維復合材料的作用

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土木建筑工程中纖維復合材料的作用

隨著我國經濟的高速發展,人們的出行方式和居住條件不斷改善,基礎設施建設不斷的完善,形形色色的辦公大樓拔地而起不再是異想天開,這在很大程度上得益于我國土木建筑行業的發展,換句話說,隨著社會經濟的發展,中國的民用建筑業也在發展,各類建筑不再是千篇一律的樣式,就連建筑材料都在與時俱進。其中,土木建筑材料在土木工程建設發展中起著關鍵作用,民用建筑材料是工程材料的基礎。隨著新的優質建筑材料的出現,土木建筑項目將得到發展。特別是在土木工程中纖維復合材料的應用,民用建筑業取得了里程碑式的輝煌進展。本文主要總結了纖維復合材料的優缺點,分析了纖維復合材料在土木工程中的一般應用。近年來隨著經濟的高速發展,各類工程建設也隨之迅猛發展,為順應現代土木建筑工程特點的要求,各類建筑的建設已朝著大規模,大跨度,輕便,精確,現代化設備的方向發展。現代的土木建筑工程最主要的特點是高快快,即要求快速施工、保證高質量的完成,同時還要兼顧高經濟效益。這給土木工程帶來了新的挑戰,促進了土木建筑材料的創新和發展。纖維復合材料由于其優異的機械性能和適應具有高,輕和重載荷的現代工程結構的需要而受到各國民用建筑師的青睞。

1纖維復合材料的優缺點

纖維增強聚合物是一種新型復合材料,它是通過粘合和固化高性能纖維與環氧樹脂等基礎材料或在高溫下固化而形成的。在土木工程領域,纖維復合材料可用于舊柱,墻,梁,板和板的抗震和加固,以改善新加固構件和結構系統的性能。

1.1纖維復合材料抗拉強度高

纖維復合材料由于改變了基本材料的物理性能,研究表明纖維復合材料的抗拉強度均明顯高于鋼筋,一般是鋼筋的2倍至10倍。而且,纖維復合材料在達到抗拉強度之前幾乎沒有塑性變形,這使得纖維復合材料可以在一定程度上代替鋼筋。

1.2纖維復合材料比強度高

既通常所說的纖維復合材料的重量輕,是一般鋼材的20%左右,這是由于纖維復合材料在合成時可以減輕自身重量,從而使施工更為方便,節省人力物力。

1.3纖維復合材料具有良好的耐腐蝕性和抗疲勞性

該纖維復合材料具有良好的耐腐蝕性和抗疲勞性,因此可用于酸堿鹽和潮濕等環境中的各種條件。與普通建筑材料的易腐和易碎相比,纖維復合材料的使用壽命更長,從而延長了建筑的使用壽命。

1.4纖維復合材料具有良好的可設計性

纖維復合材料是合成材料,可根據工程需要由不同的纖維材料制成。滿足各種場合要求的纖維復合材料產品,產品采用不同的纖維含量和特殊的攤鋪方法。并且纖維復合材料鏟形可以靈活設計,充分利用每種材料,增加建筑材料的多樣性。因此,可以根據實際需要設計環境兼容的纖維復合材料產品,并且還可以考慮設計中的藝術鑒賞,并賦予纖維復合材料產品藝術價值。

1.5纖維復合材料的絕緣,隔熱和電磁波穿透

纖維復合絕緣,隔熱和電磁波傳輸特性使纖維復合材料能夠在特殊環境中使用。一般的建筑材料使用壽命短,抗干擾性能差,長久下來造成浪費,以及影響設備的使用。

1.6纖維復合材料具有高過載安全性

不同于以往的建筑,使用了纖維復合材料的建筑,當建筑承重過多,超過其本身承重量時,纖維復合材料內部的獨立纖維,可以自動的使性能好的纖維承受較多的重量,達到重量的再分配,減少纖維損壞時對建筑的破壞,此外,防止建筑物被纖維斷裂損壞,這增加了建筑物的安全性。

1.7纖維復合材料的低纖維剪切強度

由于纖維復合材料的纖維間強度由基質決定,因此強度垂直于纖維方向。纖維復合材料的低剪切強度要求在連接過程中為纖維復合材料部件開發特殊的錨和固定裝置,以防止在施工期間損壞材料。

1.8纖維復合材料的耐火性差

纖維復合材料的熱膨脹系數與混凝土的熱膨脹系數相似。然而,纖維復合材料的防火性能偏差限制了這種結構產品的推廣和應用。

1.9減少纖維復合材料的回收

盡管纖維復合材料具有較長的使用壽命,但這種材料的再循環較少,因此對環境保護有一定的影響。

2纖維復合材料的應用

2.1纖維復合材料的應用原則

1)科學性原則。雖然纖維復合材料具有良好的可設計性能,可以盡最大程度的滿足土木建筑的結構要求,但必須在科學理念的指導下,科學合理地進行設計。不能一味地追求材料所滿足的性能,而忽視了現有的技術手段。2)易操作原則。大多數土木建筑項目所處的地理環境較為惡劣,以及從事相關專業的工作人員的技術水平有限,應盡可能的使纖維復合材料使用方案進行簡化,降低操作難度,使纖維復合材料在實踐中得到順利推廣。3)實用性原則。纖維復合材料的優點很多,人們也普遍容易接受,但土木建筑項目耗資大、成本高,因此,纖維復合材料還要遵循的重要原則是實用性原則。

2.2纖維復合材料在土木工程施工中的應用

纖維復合材料可以代替鋼板作為結構增強材料。相比普通鋼板重量大、易被腐蝕、老化快等問題,纖維復合材料只要以碳纖維來做結構補強材料,可有效增加荷重,彌補強度不足。纖維復合材料中的涂層織物可用作骨架,并具有很強的拉伸強度和尺寸穩定性。不同的涂層劑功能不同,主要是保護組織和表面特征,在不同涂層織物的應用場合應科學合理的選擇涂層劑。在土木工程施工中,混凝土是必不可少的。

3總結

纖維復合材料的應用和開發已經在歐美等發達國家被廣泛應用,相信隨著我國經濟實力的增強和科技的不斷進步,纖維復合材料會越來越受到重視。這種纖維復合材料具有重量輕,耐腐蝕性好,抗拉強度高,設計性強的特點,會成為我國基礎設施建設以及舊建筑的維護增強等必不可少的建筑材料,反過來,它將為中國的土木工程建設帶來許多綜合效益。

作者:郭麗娜 侯瑜 單位:河北農業大學城鄉建設學院

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