浅谈纤维复合材料在土木建筑中的应用.pdfVIP

施工技术 匿村 嗣蓑 随 2012年 10月 【文章编号】1673—0038(2012)29—0056—02 浅谈纤维复合材料在土木建筑中的应用 吴连元 (扬州新盛装饰有限公司) 摘 要：随着我国经济的快速发展 ，土木建筑的施工技术也随之越来越广泛。在土木建筑工程中，纤维复合材料具有高 强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳等特点，完全可以替代传统的混凝土、木结构、铜和钢筋材料。本文作者结合多年工作经验 ，对本 文展开 了探讨。 关键词：复合材料；类型与应用；智能复合材料；增强混凝土 随着社会的进步，人们对房屋的质量要求越来越 件下不容易出现因共振而快速脆断的现象；同时因为其 高，这己成为推动建筑工业改革发展的动力。而现代化 存在大量的界面，振动阻尼性也很大，一旦激起振动，衰 建筑的发展方向是：降低成本、提高质量、节约能源。目 减也快。⑥过载安全性好。在纤维复合材料中，由于有 前，随着军工业生产而发展起来的纤维复合材料由于 大量独立的纤维，当过载时复合材料中即使有少量纤维 具有 良好而独特的性能，适应 了现代工程结构向大跨、 断裂，载荷都会迅速重新分配到未被损坏的纤维上，不 高耸、重载、高强和轻质发展，以及承受恶劣条件的需 至于造成土木建筑工程中的构件在瞬间丧失承载能力 要，在土木建筑工程中的应用 日益扩大。纤维复合材料 而断裂 。 替代传统建材应用于土木建筑工程，既为纺织行业的 2纤维复合材料在土建工程中的主要类型和应用 发展开辟了新的发展领域，注入了新的活力，同时也为 2．1纤维混凝土复合材料 土木建筑业解决一些技术难题如能耗大、不利于环境 在土木建材领域中，水泥混凝土是使用最大宗的建 保护等，提供了新的途径 。 筑材料，但水泥有脆性大、抗拉强度低、抗冲击性差等缺 l纤维复合材料在土建工程中的优势 点。在水泥基体中加入纤维 (钢纤维、碳纤维、芳纶纤维 纤维复合材料具有传统的建筑材料无法比拟的优 以及智能纤维等)形成的水泥基纤维复合材料则赋予了 点：①材料性能的可设计性。纤维复合材料作为结构材 混凝土高强度、高韧性、高阻裂、高耐久，体积稳定性、功 料应用时，由于其是基体材料和增强材料等组分材料 能化和智能化等优点。 在宏观上的物理组合，其性能既可保持原组分材料的 2．1．1纤维增强混凝土 某些特点，又能发挥组合后的新特性，且可根据结构需 纤维增强混凝土就是将某些抗碱性强、力学性能优 要进行设计，以满足单一材料无法达到的性能要求。② 良的合成纤维用不同方式与水泥砂浆或混凝土相复合， 高的比强度和 比刚度。一些纤维复合材料如碳纤维 能在不同程度上改善后者的力学与物理性能，并提高它 T300／环氧 5208的比强度是铝材的6．3倍、钢的5倍， 们的使用价值和耐久性。其理论基础来源于“纤维阻裂 比刚度为铝材的4．16倍，因此在土木建筑工程中使用 机理”(或称纤维间距理论)和 “复合材料机理”。这两种 理论的提出极大地促进 了纤维混凝土的发展。1970年 可缩短工期和降低工程复杂性。③抗疲劳l生!能好。一般 金属的疲劳强度为拉伸强度 的40～50％，而某些纤维复 初 ，钢纤维增强复合材料作为最早的纤维增强水泥和混 合材料的疲劳强度可达其拉伸强度的70～80％。④ 良好 凝土实用化产品应用于土木工程 中，而后相继出现了玻 的抗化学反应和化学腐蚀性。传统建材如钢筋等不耐 璃纤维混凝土、Aramid纤维混凝土、Kelver纤维混凝 土、C纤维增强混凝土，其中以C纤维增强混凝土性能 腐蚀，尤其在近海工程中，较易与工程周围的空气、海 最优，具有普通增强型混凝土所不具备的优 良机械性 水以及污水中的化学物质发生反应，使土木工程不能 发挥应有的作用而引起巨大的损失。而大部分纤维复 能、防水渗透性能、耐 自然温差性能，在强碱环境下具有 合材料是优 良的电绝缘材料，用其制作的设备或构