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关于复合材料-土建结构的力学特性与加固技术探究 【摘要】随着我国经济建设的迅速发展，国内土建行业也随之兴盛起来。复合材料由于本身具有优异的性能而被投入应用与土建。在本文中，作者从复合材料的性能着手，认真分析了复合材料在土建结构中分别作为结构元件和加固介质的作用，指出了我们目前面临的难题并提出了解决方案。 【关键词】复合材料；力学特性；土建结构 1.前言 最近几十年来，复合材料由于具有优异性能而应用广泛。复合材料是指利用[1]。。inforced Plastic）复合材料在建筑材料中占据着重要地位，这是因为复合材料自身的优势明显，具有耐腐蚀性强、易于成型、质量轻等优点。与常规的钢铁材料相比，FRP复合材料的机械强度优势明显，并且相同体积的复合材料质量要比普通的钢材料轻70%~85%。 当前应用复合材料的建筑随处可见。复合材料由于密度较小，作为建筑的结构元件可极大地减少建筑设施的自身重量，因而可以提高地基的承载能力进而延长建筑设施的使用寿命；易于加工成型的复合材料可以作为墙体材料如曲面墙体，以及加工程序复杂的土建构件如圆锥形构件；复合材料的隔热效果也很良好，制成的夹成结构可用于保持温度；良好的抗腐蚀性可使复合材料作为各种运输的管道和泵体；此外，复合材料还可应用与电业用途，因为复合材料具有对电不敏感的性质，可以免受电磁波的干扰[2]。 Harris曾研制出一种延展性良好的复合材料聚脂棒 (hybrid fiber reinforcedpolymer)。这种聚脂棒的延展性和杨氏模量，具有绝缘、耐腐蚀、高强度等的优点，可作为钢的替代品用于土建结构元件；Theriault曾做过用聚脂棒(HFRP)代替钢筋使用的实验，根据砼强度和加强率来预测裂逢间距、裂逢宽度、程限承载力、荷载挠度曲线及破坏类型，得出的结论表明，随着加强比率的提高，裂逢高度和宽度均有所降低，而与砼强度无关的结论。 但是，目前国内用于合成复合材料的工艺还不成熟，规模一般较小，不能广泛的应用于土木建筑行业。如何研发成熟的合成工艺，大规模的在土建行业应用复合材料，是国内同行所面临的重要课题。 3.作为加固介质的复合材料 近些年来，在我国自然灾害时有发生，使国家和人民遭受了极大地经济损失和人员伤亡。如何避免和减轻自然灾害发生时的损失是土建工作者面临的重要课题。在比较发达的该去和国家，土建工作人员经常加固比较重要的建筑设施如车站、商场等，另外也加固一些局部受损的建筑如桥梁、路面等。有文献表明[3]，在英、美等发达地区，新建设的建筑设施反而不如加固的旧设施多。在国内，最近几年来，对旧房加固、受灾局部损害的建筑进行改造的现象也越来越多，相应的经济效益和社会效益也愈来愈大。 但是，目前针对土建工程加固相关的专著和文献所阐述的加固理论并不系统，有些只是简要说明了土建加固所使用的方法、工具以及材料，并未对加固建筑和加固材料之间的相互作用效果进行系统的测试总结，有些加固只是敷衍了事而不去管实际的加固效果。这是不科学的，我们应对土建加固进行理论上的分析和实践上的论证，尽力促成土建加固形成一门学科。 我国在1990年成立了全国建筑物鉴定和加固标准技术委员会，并制定了建筑物鉴定和加固规程。有些高等院校如同济大学开设了专门的研究学科研究建筑的改造加固理论，大力扶持了我国的土建加固事业。但是使用复合材料作为加固介质的案例依旧不多见。我们仅就加固材料来说，目前作为加固介质的材料主要是钢材。相关文献中阐述了很多种利用钢筋硅材料进行结构加固的方法，如置换法、绕丝法、粘钢等方法。而最近十年中，很多相关文献开始研究用粘贴复合材料的方法来加固桥梁、柱体等结构。 采用复合材料作为加固介质的优势很明显，同用钢做加固介质相比：加固介质重量轻、厚度小；加固介质长度任意，免搭接；作为加固的板材允许交叉；加固介质具有极高的强度；抗疲劳、抗腐蚀能力较强；并且施工时对环境依赖性较小等。而粘结剂也具有高强度、高模量的优良性能；粘结基材可以是砌体结构、木结构、混凝土等；永久荷载下具有抗蠕变能力；粘结剂符合环保要求等。 在对土建结构进行加固时，粘贴复合材料并不会不增加柱的截面或者梁的高度，因此不会建筑物原来的美观和使用，这是因为复合材料具有钢材所不具有的抗疲劳能力和抗腐蚀性以及较高的强重比等，因此采用复合材料作为加固介质的方式愈来愈吸引人们的眼球。 由于采用复合材料作为加固介质的优异性能，国内外的土建工作者对复合材料的加固技术进行了系统的理论分析和实验研究。在国外的很多发达地区，采用复合材料作为加固介质的案例已得到广泛的推广与应用，在延长土建结构使用寿命的同时，也为国家俭省了海量的土建养护资金。例如处于北美的温尼伯市通过采用复合材料对污染控制中心的房顶进行了加固处理；在日本，利用复合材料对大阪的海湾大桥进行了加固等。 4结语 综上所述，随