土木工程中碳纤维复合材料的运用研究分析.docVIP

土木工程中碳纤维复合材料的运用研究分析 　　近几年随着我国基础投资规模增大和房地产开发的飞速发展，我国的土木工程建设规模和数量进一步增加，传统的钢筋混凝土结构得到大量的应用，混凝土是我国目前用量最大的人造材料，也是最重要的建筑材料之一。随着时间的推移，人们发现混凝土并不是永固的，自浇灌成型开始，由于受到外部环境温度、湿度、混凝土碳化、空气中氯离子等影响，混凝土中的钢筋就会受到多方面的腐蚀破坏，主要有碳化、碱一集料反应、冻害和盐害，使钢筋受腐蚀损害，刚度、强度减弱，造成钢筋混凝土结构耐久性的降低。目前，钢筋锈蚀引起混凝土结构耐久性降低是土木工程中存在的主要问题，为了保持和增加混凝土的耐久性，混凝土后期保养维护成本巨大，因此如何维持现有混凝土结构的耐久性和发现在的材料替代钢筋混凝土结构是目前土木工程的研究热点之一，随着相关学科的发展，各种型材料出现在土木工程中来，目前碳纤维复合材料在一些特使的工程中逐渐取代了传统的钢筋混凝土结构，实践中也取得了一定的应用成果，因此本研究在前人研究的基础下对碳纤维复合材料在土木工程中的运用情况进行研究分析，为进一步使用碳纤维复合材料提供理论和是实践指导。 　　1研究现状 　　1.1碳纤维概念及成分 　　碳纤维复合材料(CFRP)是纤维增强复合材料的一种，在具有纤维增强复合材料特性的基础下还有自己带的特征，目前研究理论表明，碳纤维的外在特征随着含碳量随种类不同而存在一定差异，但是作为碳纤维复合材料，除了具有本身的特点之外，一般具有耐高温、导电、导热、耐腐蚀等，但碳纤维复合材料与一般碳素材料不同的是，碳纤维复合材料外形有显著的各向异性，可根据工程需要加工成各种织物材料，满足工程需要，而且织物表现出很高的强度。土木工程方面碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重轻，抗拉强度大，研究认为抗拉强度是钢的7-9倍，因此碳纤维复合材料(CFRP)是土木工程中能提供特殊帮助的高效建材之一。 　　1.2国内外研究现状 　　国外对碳纤维复合材料的研究起步比较早。结合研究需要成认了相应的碳纤维复合材料研究协会，制订了相应的测量标准、实施规范、检测标准、施工规程等，制订了研究发展方向，加大经碳纤维复合材料再实际中的应用研究，经过多年的研究，目前国外发达国家已经有较为成熟的碳纤维复合材料理论、研究体系和研究成果，并且通过实验性应用获得了第一手资料，通过大量实验已经有了一定的应用实例。目前由于碳纤维复合材料特有的可根据工程需要加工成各种织物材料，满足工程需要，而且织物表现出很高的强度的特点，因此碳纤维复合材料大量应用在房屋建筑工程的加固工程中、桥梁工程等的加固、维修和保养下。从研究现状来看，我国对碳纤维复合材料的研究起步比较晚，缺少系统化、本土化的研究体系，主要理论和研究标准、方法借鉴先进国家的研究成果，缺少实际使用经验的搜集和整理，施工规范下过于依赖国外成熟经验，缺少本土化的实践经验和研究体系，研究方向主要集中碳纤维增强聚合物片材加固和修复钢筋混凝土结构，而且应用也比较成熟。例如采用碳纤维增强聚合物片材对下海财经大学24 m跨度的木结构进行加固，采用碳纤维布对天安门城楼下的大型木柱进行加固等等。单丽萍《碳纤维布在建筑结构加固中的施工措施浅析》(民营科技2012.8)研究指出，碳纤维增强聚合物加固技术是一种新型高效的土木工程加固修复技术，具有质量轻、强度高强、施工简单等优点。并对碳纤维布在加固和维护建筑结构中的施工措施进行分析，之处随着对新材料碳纤维(CFRP)的研究的深人，用CFRP取代钢板作为外贴对建筑物进行加固是一种必然趋势。并现针对碳纤维加固的原理、依据、前提进行了探讨，并对施工工艺进行了简要的论述。张勇《CFRP加固混凝土梁的冻融试验研究》(河北建筑工程学院学报2012.1 )，碳纤维(CFRP)虽然在加固工程中已得到广泛应用，但其长期的加固性能尚未得到证实。尤其在我国北方较寒冷地区，因此研究冻融循环对碳纤维加固的混凝土构件的影响。试验研究显示碳纤维基本能够满足寒冷地区的加固要求。舒亚《码头改造工程中碳纤维加固技术的运用灰水利建设与管理2014.3》一文中研究指出:伴随着材料研究的深人，混凝土结构的加固技术也日益提高，结合工程实例，阐述在码头改造工程中如何将碳纤维加固技术运用到水工结构物的主要受力构件，为码头水工结构物的加固修复带来新的举措，保障了码头水工建筑物的安全。整体下来说，碳纤维复合材料在土木工程中的使用研究目前基本集中在混凝土结构的修复和加固下，相信随着研究的深人，碳纤维加固技术在土木工程结构的运用日益广泛。 　　1.3必威体育精装版研究进展和趋势 　　日本开发研制成功一种带有铝合金接头碳纤维聚合卷管。研究发现这种聚合卷管具有高效的结构体系，在实际应用