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    復合材料在土木工程中的發展與應用探討

    來源:UC論文網2018-01-10 10:19

    摘要:

      【摘要】在我國整體經濟態勢的良好發展下,各個基礎行業現在都進入一段從積累實力到現在開始尋求新的發展方向的時刻,在土木工程行業領域也不例外。隨著科技技術水平的不斷提升和優化,再加上現在各種新型材料的...

      【摘要】在我國整體經濟態勢的良好發展下,各個基礎行業現在都進入一段從積累實力到現在開始尋求新的發展方向的時刻,在土木工程行業領域也不例外。隨著科技技術水平的不斷提升和優化,再加上現在各種新型材料的普及和應用的背景之下,越來越多的人在研究土木工程相關的內容時都對符合材料的應用產生了濃烈的興趣,與此同時根據這一重要發展方向,本文將對復合材料的相關應用及其對于土木工程行業的發展意義進行一個綜合的探討。


      【關鍵詞】復合材料;土木工程;發展;應用


      引言:


      在目前被應用在土木工程建設中的復合材料的種類上來看,一種新型的符合材料成為了工程施工建設的寵兒,被廣泛地應用在了建筑建造過程中去,這種材料被稱之為FRP,它具有相當輕的重量并且成型方式十分的簡便,硬度強度方面也完全符合要求,還具有較強的耐酸耐腐蝕性的特點,其經久耐用的同時還兼備了方便施工的優勢,和傳統在建筑建造過程中使用的鋼材和混凝土材料是截然不同的,由此可見其具備有十分長遠且良好的經濟發展前景。


      一、FRP的概念與FRP在施工過程中的作用


      我們所說的復合材料,其實利用各類材料的物理和化學性質來進行運用和融合從而達到將兩種乃至兩種以上的不同性質的材料合并到一起的材料,為建筑工業帶來了不少的可能性,因為通過該項研究的發展,我們不僅是將材料進行復合處理達到了性能互補的效果,還時常在原有基礎上開發出了新的性能。其優勢就在于能夠比單一地運用某些材料要來的更加全能并且更能滿足不同的建筑建造應用需求。


      而剛才所說的FRP復合材料嚴格意義上來說就是一種纖維增強復合材料,并且從歷史發展角度來說,FRP復合材料的發展起源是在很久以前就已經出現了雛形了,大約是在二十世紀五六十年代的時候,就有學者開始嘗試將纖維增強復合材料在民用建筑的施工過程中進行應用了,例如二十世紀六十年代時的英國教堂建筑尖頂就采用了玻璃纖維增強復合材料,并且該類型的材料還被利物浦用作搭建人行天橋,我國則是在二十世紀七八十年代才對這種類型的材料進行了一定規模的使用。


      FRP復合材料可以在各類建筑建造過程中所采用的某些結構部件的表面實施附著從而達到一定的受力效果,主要目的是在土木工程建設中輔助加固材料并加大其受力的范圍。在很早以前我們的土木工程建設中通常是利用復合材料來在內部進行加固和防潮的作用,避免建筑物因為天氣的原因經過長時間的裸露影響而導致外部的鋼筋生銹和腐蝕。所以提前將具有纖維性質的復合材料來對內部進行附著從而起到一定的防護作用。


      那么碳纖維性復合性材料的出現則極大地幫助了對橋梁進行重新穩固的建設過程。在后期碳纖維性復合材料的研究范圍不斷的被拓展的過程中,其針對各類不同的建筑物實時建設過程中的影響也不斷地在增強。與此同時,FRP復合建筑材料的技術結構形式在建筑行業中的實際作用也在發生著翻天覆地的變化,FRP復合建筑材料不僅僅能夠在各類不同的建筑物內部進行粘貼和纏繞,還用于支撐現代交通建設的橋梁和地下隧道的鋪設等等,其技術結構形式正以豐富的變化展現在人們的日常生活中,存在不同形式的各種建筑物的各種結構中保持加強建筑穩定性的作用,尤其在以鋼結構為主體的建筑加工方面的用途是在所有的建筑施工材料中都遙遙領先的。


      二、FRP復合材料優缺點分析


      首先,我們要說一下FRP的纖維比重和重量方面的特點,從重量上來說是比較輕盈的,而纖維比重則相對于其他單一的建筑施工材料要更大,強度也會比較高,從它的物理特性來說是可以有效的替代鋼筋的一種復合材料并且可以避免鋼筋所會出現的容易受水汽氧化腐蝕的情況,有效地對建筑的框架結構實施保護,防止其受到不可抗應力例如溫度濕度的破壞。


      其次,FRP復合材料可有效的控制建筑建造的成本,節省相關費用的同時將時間花費的成本盡可能地進行降低,針對部分特殊工程提出的無磁性要求也可以很好地滿足,而鋼筋材料是做不到這點的。


      所以綜上所述,我們常見的被應用在實際的建筑建造過程中的FRP復合材料結構可以分為下面幾種結構類型,首先是FRP橋面體系其具有能夠提高道路橋梁對于外部環境的抵抗作用,并且延長道路橋梁的使用壽命的優點,被廣泛地應用在了道路橋梁交通建設當中,其還能夠降低橋面的整體重量,增加道路橋梁的穩固性。


      其次則是FRP輕質橋梁,FRP輕型橋梁是被大部分應用在人行天橋的使用過程中的,該類型橋梁采用的全部都是FRP復合材料,有效地降低了橋梁工程整體上部構造重量并且縮短了施工工期。


      FRP復合材料所建設的橋梁與傳統的橋梁承受力情況有很大的不同,其缺點是雖然承載能力相對比較強,但是其剛度的情況并不理想,而且由于FRP的受力特點是以線性設計為中心的,在完全破壞出現之后,整個材料的架構會出現明顯的變形狀況,這些都是FRP復合材料比較明顯的缺點。


      三、結束語


      跟隨著近年來的發展趨勢,土木工程建設中的用量和制造過程逐漸的精化和細致,我們的建筑結構形式趨于多樣化的當下,對于復合材料的研究還有很大的發展空間,另外針對以往所存在的弊端也要進行認真的總結和核查,并提出相關的在復合材料方面的改良措施,相信會有很大的進步。


       參考文獻: 

      [1]邵非凡.復合材料在土木工程中的發展與應用探究[J].資源節約與環保,2016,(12):69. 

      [2]常生學.復合材料在土木工程中的應用研究[J].四川水泥,2016,(4):268. 

      [3]董皓.復合材料在土木工程中的發展與應用初探[J].江西建材,2017,(6):118. 

      [4]董江濤.探究復合材料在土木工程中發展與應用[J].智能城市,2016,(9):334. 

      作者簡介:曹植,性別:男,(出生年月:1987.05--),籍貫:湖南益陽,工作單位:湖南城市學院. 

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