土木建筑工程中纤维复合材料的应用_张营.pdf
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1、 116 STONE 2 0 2 3 No.2综合利用土木建筑工程中纤维复合材料的应用张 营(济南工程职业技术学院,山东 济南 2 50 2 0 0)将纤维复合材料应用到土木建筑工程中,有利于全面提高整体工程施工质量。1 纤维材料的特点1.1 性能可设计性纤维复合材料不但具有良好适应性,而且还具有很强可塑性,在目前土木工程施工中纤维复合材料使用越来越普遍。在进行土木工程建设时,所采用材料是非常特殊,因此需要设计人员及技术人员共同努力,并根据实际结构来设计及施工,以保证纤维复合材料合理应用。同时,纤维复合材料由于其纤维柔韧、树脂流动性,使制品外形不受约束,协调结构与材质冲突,从而达到建筑艺术美感
2、。1.2 抗腐蚀性较强由于建筑材料特殊性加之建筑场地限制,尤其是沿海地区高湿度,会对物料产生一定影响从而加速材料腐蚀。如建筑材料遭到较大损坏将会造成较大安全隐患,甚至会影响工程经济效益。纤维复合材料的耐腐蚀性能较好,即使是在潮湿环境,也不会产生任何锈蚀。若将纤维复合材料应用于土木建筑,可从根本上改善土木工程质量,为土木工程安全提供保证,从而延长工程使用寿命。1.3 良好的过载安全性能纤维复合材料中存在着大量独立纤维,在超负荷状态下按照不同负载会自动分布在纤维上防止对纤维损伤及破坏,即使在纤维断裂时也不会引起结构构件断裂,具有较高的安全性。1.4 更高拉伸强度纤维复合材料物理性质发生变化,根据相
3、关研究,纤维复合材料拉伸强度要远高于普通钢筋。通常,纤维增强材料拉伸强度是普通混凝土210倍。另外,在达到标准拉伸强度前,纤维复合材料塑性变形很小,可以替代钢筋。1.5 更好防震性能纤维复合材料抗震性及减震性都很好,在承受外部冲击同时,还能吸收冲击力。纤维复合材料组织结构有其独特之处,可在各种频率、加速度作用下保持良好稳定性及完整性。从纤维复合材料试验结果可知,纤维复合材料抗震性及减震性均优于其他材料,因而具有应用于土木工程价值。2 纤维复合材料在土建工程中的应用2.1 在混凝土中应用纤维复合材料纤维复合材料可以用来加固混凝土。由于钢筋在酸碱作用下会产生腐蚀现象,从而对工程质量产生一定影响。因
4、此,在混凝土中加入纤维物质可以提高混凝土抗拉性能及延伸性能,从而使混凝土综合利用价值得到提高。纤维增强混凝土抗冲击性,提高混凝土抗裂缝能力及耐震能力,延长其使用寿命。混凝土抗压强度小,常规混凝土抗腐蚀性差、抗拉强度差,利用钢、碳纤维等纤维特性在混凝土中添加复合材料,从而改善混凝土抗压性能,并针对不同结构要求,设计出各种性能各异混凝土纤维,如玻璃纤维混凝土、C纤维增强混凝土等,增强纤维防水、机械、抗腐蚀性等性能,并能吸收振动波,起到抗震作用。另外,纤维混凝土还能有效地降低结构构件自重,加快施工进度,在建筑领域有着重要应用价值。纤维复合材料拉伸强度要比钢筋高,而且重量只有钢筋四分之一,耐海水及水泥
5、腐蚀程度要比钢筋低,但玻璃纤维具有高强度、低密度、高硬度、高弹作者简介:张营(19 8 1),女,辽宁人,副教授。研究方向为土木工程DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0060石材2 0 2 3 年2 期 117 石 材S H I C A I综合利用性模量及拉伸强度。2.2 在结构补强运用纤维复合材料传统的结构加固材料多为钢板,但由于其本身的质量较高,抗腐蚀性能差。采用纤维材料进行结构加固,可以提高其强度。例如,在连续纤维板上粘贴树脂胶粘剂,再通过其他结构部件实现结构加固。现在使用的是纤维,因为碳纤维可以承受更大的重量,并且可以防止裂缝。因此,它可以被广泛地用于卷材修复,或用于
6、增强主体结构。在土木工程中,纤维板加固及维修都是采用纤维增强材料来弥补建筑安全隐患,提高建筑耐久性等等,用纤维加固材料来加固主要是用碳纤维及芳纶纤维加固,这种复合材料在建筑行业中应用非常广泛,具有质量轻及可以提高施工灵活性、减少施工难度、加快施工进度等特点,深受建筑业界青睐,如南京长江大桥为例采用的纤维复合加固材料。纤维复合材料种类很多,除纤维增强粘合剂、纤维增强塑料模板、屋顶防水材料、电磁屏蔽板、导电板、幕墙等。纤维复合材料是新型复合材料,适用于钢筋混凝土结构变更、强度不足、存在裂缝及荷载增加等加固修补工程中,与传统粘贴钢板相比,纤维复合技术具有高强度、高维护性能、施工方便、质量高、适用广及
7、智能化等优点,具体表现是纤维复合自身具有轻质高强特点,对原来结构影响不大情况下,能够有效地提高加固构件抗剪、抗弯及抗震等性能;由于碳纤维重量轻、灵活,可以在混凝土表面上进行人工缠绕,无需使用大型机械,无需人工操作及焊接,噪音低,粉尘少;它防护及维修能力都很好,因为它耐久性及耐蚀性都很好,可以抵御各种酸碱及酸液侵蚀,而且经过这种技术处理,即使不需要定期维修,也可以保护混凝土内部。它具有轻薄特性,可对各类结构及类型建筑进行修复,以实现在不改变结构形态及结构外观影响前提下,实现修复,应用范围很广泛;而且还可以实现智能化,由纤维复合材料制成加固材料,可以根据加固后导电特性,进行安全检测及诊断,瑞士利用
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