纖維增強塑料筋在土木工程的應用

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纖維增強塑料筋在土木工程的應用

摘要:城市建設不斷發展,建筑工程呈現規模化趨勢發展。隨著安全意識深入人心,人們對建筑工程質量要求越來越高,特別是針對路橋等公共工程要求更高。建筑技術水平不斷提升,纖維增強塑料筋作為一種全新的材料,以其自身輕便、腐蝕性強等優勢受到了廣泛關注,但工程施工中對于該材料的應用不夠成熟,存在很多不足之處,加強對其在工程中應用的研究非常必要。文章對纖維增強塑料筋材料性能及優勢進行分析,并對材料在海洋、橋梁及巖土等工程中的應用進行深入探討,最后對材料未來發展趨勢進行展望。

關鍵詞:纖維增強塑料筋;土木工程;應用

如今土木工程主要以鋼混結構為主,強度高、可塑性較強,但在工程使用中常會出現鋼筋銹蝕現象,耐久性較差,影響工程使用壽命。而纖維增強塑料筋具有輕質高強、耐腐蝕特點,能夠有效避免鋼筋銹蝕問題,延長土木工程使用壽命,成為替代鋼筋材料的首選。通過對該材料在土木工程中應用的研究,不僅能夠為工程施工提供指導,且能夠進一步把握材料性能,具有實踐價值。

1纖維增強塑料筋概述

纖維增強塑料筋是一種高性能纖維,主要有有機和無機兩類,賦予材料更強的承重能力?;w材料是有有機和無機纖維等合成樹脂構成,如混雜、有機及玻璃等纖維。相比之下,有機纖維含量較高,玻璃、鋼纖等復合材料在建筑行業中應用較為普遍[1]。雖然這種材料密度較小、質量較輕,但具有極高的強度,是鋼筋強度十倍之多,能夠有效緩解施工強度,特別是在橋梁等工程中,能夠表現出極強的跨度、減震效果。不但如此,這種材料不會隨著外部溫度的變化而出現形變現象,能夠保證建筑結構更加穩定,能夠有效發揮建筑物實用價值。從物理角度來看,該材料與鋼筋不同,屬于各向異性材料,構成不同,那么材料對應的性能也會隨之發生變化,如纖維與樹脂含量不同,產品性能有所差別,在持續時間、溫度上會受到影響。如比重方面,材料比重多集中在1.25~2.1之間,較鋼筋輕4~5倍,以此來降低其運輸成本,施工更為方便。

2纖維增強塑料筋在土木工程中的應用

該材料屬于新型材料,在土木工程中的應用尚未普及,主要集中在如下幾項工程當中。

2.1海洋工程

纖維增強塑料筋在海洋工程中應用表現出較好的優勢。當前,在海洋工程中,主要采用鋼筋混凝土結構,但與內陸工程不同,工程處于海洋環境當中,海水具有較強的腐蝕性,海水通過長時間侵蝕,能夠滲透到主體結構當中,逐步侵蝕鋼筋,進而威脅到整個海洋工程穩定性。一般情況下施工人員會對鋼筋進行防腐蝕處理,但時間證明效果并不明顯[2]。而纖維增強塑料筋能夠有效解決上述問題,在實踐應用中發揮耐腐蝕優勢,能夠有效避免海水的侵蝕,具有較強的實用價值,以此來延長建筑結構穩定性。除此之外,海風中鹽分較高,對于周圍建筑物也會構成嚴重的腐蝕,出現早期劣化現象,影響建筑壽命。故將新材料應用到沿海建筑中,能夠高效抵御鹽離子對建筑物的破壞,最為關鍵的是它能夠降低建筑成本,且能夠有效解決海洋腐蝕問題,從而推動海洋工程進一步發展。

2.2橋梁工程

橋梁工程是土木工程的一部分,利用該材料強度高、材質輕特點,能夠提高橋梁工程應用可行性。目前國外對于材料應用取得了不錯的成果。如美國,在橋梁工程施工中,在嚴謹設計理念的指導下,應用了大量纖維增強塑料筋,建成了首座復合材料橋梁,經過多年投入使用后,橋梁工程整體穩定性依舊符合標準,證明該材料在實踐應用具有較強的有效性。同時,日本、歐美等國家也積極進行嘗試,并建造了諸多優質工程,如飛翔橋等[3]。大量實例證明該材料具有無可比擬的優勢,不僅能夠滿足工程使用壽命,且能夠為土木工程施工提供更多支持。

2.3巖土工程

上個世紀末期,錨桿作為常見鋼筋類型,在巖土工程中應用較為廣泛。但由于巖土工程與土壤聯系密切,且土壤構成復雜,其中的有機物、水等物質極易腐蝕錨桿物質。長此以往,錨桿強度會大打折扣,無法在土木工程中發揮應有的功能[4]。對此運用纖維增強塑料筋非常必要,能夠解決錨桿腐蝕問題,以此來抵擋腐蝕物質,以此來提高建筑結構穩定性。值得注意的是,巖土工程多處于地形較為復雜的地區,采用這種材料運輸較為便利,取代以往的錨桿鋼筋,能夠較好的滿足巖土工程施工要求,使得巖土工程在實踐應用中能夠較好發揮實用價值。

2.4特殊工程

除了上述工程外,在特殊工程中的應用也合適。就當前情況來看,土木工程涉及范圍較廣,地質災害防護、高寒環境等特殊工程同樣可以應用此類材料。特殊工程對材料性能要求極高,如若在施工中沒有運用高質量、高性能材料,勢必會對群眾生活產生不良影響。纖維增強塑料筋自身具有的優勢符合特殊工程設計與施工要求,在工程應用中,能夠發揮較好的作用,表現出較好的優勢[5]。如在非導電、非磁性工程中,需要對鋼筋進行絕緣處理,而利用新材料可以直接應用,不具備任何導電、導磁性能,在軍事等特殊場合中應用效果較好。例如纖維增強塑料筋可以應用在機場、海軍軍港和導彈發射場站等敏感軍用設施之中。在實戰環境下,這種材料可以發揮出避免雷達及電磁干擾的作用。另外在高寒地區,工程基本維護成本偏高,運用新材料能夠減少后期維護成本,提高工程綜合性能。對于災害防治工程來說,施工領域普遍認為預應力技術效果最佳,但預應力鋼筋極易發生銹蝕,埋下了諸多安全隱患,故運用新材料能夠替代鋼筋、鋼絞線,以此妥善解決上述問題?,F階段常見的地質災害包含有崩塌、滑坡、泥石流和地面沉降等多種災害。上述自然災害具有著遇見難度較大的特點。自然災害的發生,也會給人們的生產生活帶來巨大的影響。地質災害防護工程的建造,有助于保障人民群眾的生命財產安全。在對地質災害防護技術的發展現狀進行分析以后,我們可以發現,預應力錨固支護技術已經在山體滑坡隱患的處置過程中得到了運用。從預應力錨固支護技術的應用情況來看,錨固腐蝕問題的出現,會嚴重影響支護技術的防護效果,纖維增強塑料筋在地質災害防護工程領域的應用,有助于避免錨固腐蝕問題的出現。

2.5未來發展趨勢

當前,國內外對于材料在土木工程中應用的研究還存在很多不足之處,如材料預應力錨固體系問題,尚未引入現代基本理論、設計方法等,因此隨著技術不斷發展,針對材料的研究將會朝著受力機理、理論建模等方面深入和發展,對材料各項性能進行直觀處理和優化,制定出符合我國國情的材料標準和設計規范。如在特殊情況下,務必要根據實際情況,選擇針對性材料,如混凝土在剛澆筑時為堿性,此時可運用耐堿玻璃纖維,以此來提高材料性能,使其能夠在工程中發揮綜合效益。

3結論

根據上文所述,隨著社會經濟不斷發展,建筑行業獲得了長足發展,節能環保、綠色建筑理念成為建筑行業發展的主流趨勢。纖維增強塑料筋材料是一種新型材料,具有節能、環保等性能,較傳統材料更能夠滿足建筑工程現代化施工需求,且能夠有效延長工程耐腐蝕性,具有抗震效果。因此在土木工程施工中,要積極應用該材料,提高工程質量的同時,促進土木工程自身進一步發展,不但如此,有關人員還要加大對材料的研究,使其具有更強的性能,從而推動材料性能的充分發揮。

參考文獻:

[1]王榮賢.纖維增強塑料筋在土木工程中的運用研究[J].當代化工,2014,(12):2699-2701.

[2]邸軍.淺談纖維增強塑料筋在土木工程中的應用[J].科技創新與應用,2015,(09):162.

[3]平措卓瑪,路文斌.纖維增強塑料筋在土木工程中的應用研究[J].四川水泥,2015,(11):52.

[4]張湘彬.分析纖維增強塑料筋在土木工程中的應用[J].四川水泥,2017,(02):346.

[5]劉敦龍.土木工程中纖維增強塑料筋的應用探討[J].黑龍江科技信息,2016,(07):193.

作者:問善斌 單位:國網山西電力公司呂梁供電公司

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