土木工程中复合材料的发展及其应用

来源 :中国房地产业·下半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:plateau_t
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  【摘要】随着现代工程技术的发展,复合材料在土木工程建设中得到了应用,并已经逐渐成为一项成熟的技术,目前,整个世界都已经编制了成熟的技术规范和规程,各类复合材料,例如:玻璃纤维、碳纤维等得到了普及、发展和应用,事实证明应用的优势效果十分明显。
  【关键词】复合材料;工程建设;结构应用
  1、复合材料的发展概况
  复合材料主要指的是纤维增强材料。其主体成分为纤维,具体包括:玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶、树脂等,各类材料按照科学的比例调配在一起,利用特定工艺逐步形成全新的结构材料。该材料已经被应用到土木工程的各个领域,也对应出现了各种新型结构。
  总的来看,复合材料在实际应用中体现出:质地轻、强度高、可塑性强、便于施工、抗腐蚀等特性。将其应用在建筑钢混结构中,能够有效发挥其优势功效。
  自20世纪50年代开始,复合材料就已经率先用在一些工民建工程中,该材料在土木工程中的应用最早起源于西方发达国家,例如:早在1970年,英国教堂的园顶构造就应用了复合材料,形成了美观、牢固的教堂顶端构造。随着该技术的不断发展,也被世界其他国家的土木工程建设所应用,例如:建筑跨度结构、桥梁桥面工程、建筑构件等,事实证明取得了良好效果。
  2、土木工程中复合材料的应用
  2.1工程结构牢固补强
  让复合材料牢固黏着、牢固于工程构件表层,以此来强化该结构部件的强度,提升其受力性。该方法产生于上个世纪80年代,最早西方发达国家应用,经历了不断发展、完善的过程,事实证明发挥着优势补强作用,随后该技术在中国建筑工程结构部件牢固补强中得以应用,效果明显。具体的粘贴牢固补强主要包括:
  第一,复合材料布缠牢固。主要用在砼柱或梁,凭借布缠绕来控制砼柱变形,提升其强度、抗震性能、抗剪能力等。具体的加固效果和砼柱形态以及截面形状密切相关,如果是长方形截面,通常可以有效提升其抗剪能力、变形能力等。相反,对于弧状的截面,其受压承载力将大大提升。第二,复合材料片材附着于梁、板拉面。这种方式能有效增强梁、板受拉面的抗弯承载力,缓解裂缝,达到牢固稳定的目的,然而,总的来看,其中依然存在不足方面,例如:受拉面的抗弯效果同初始的配筋梁密切相关,复合材料的加固作用未得以充分发挥。此外,复合材料片材也用于建筑梁、柱构件的加固以及剪力墙加固中,同时,也用于建筑工程钢结构、木构造等的牢固补强中,发挥了积极的作用。
  2.2复合材料组合结构
  该结构的主要应用原理为:让各个类型、各个形式的复合材料制品同混凝土、钢材等混合起来,发挥混合材料中各类成分的优势,达到整体上最优、最牢固的结构系统。复合材料通常质地优良、性能優、可塑性强,可以打造出各类构造,根据所需形成多种组合结构,具体包括:
  1)复合材料钢混组合结构。将空心钢管安装在构件中心区域,在外围包裹一层复合材料,再将砼灌注于二者中间,此时的建筑结构中,空心钢管成为框架结构,包裹的复合材料则充当模板,不仅牢固了钢管,也保护了其免遭腐蚀,也使得混凝土得以加固、牢固,控制了混凝土变形、提升了其承载力。2)复合材料混凝土组合梁。该结构的原理为:依托于组合作用,让处于下方的复合材料承受拉力,上方混凝土受到压力,在组合力下,复合材料与混凝土协调配合,打造出一个高强度、高性能的剪力链接构造。在这一组合原理下,复合材料的优势功能得以发挥。3)复合材料铝合金组合结构。按照组合牢固加工的原理,根据相关设计让复合材料围在铝合金管材的外层,二者同步配合,充分发挥共有的优势,增强了构件强度、抗腐蚀、经久耐用等。而且铝合金具有一定的柔韧性,弥补了复合材料碎脆的特性。事实证明该组合构件更加适用于建筑工程中大跨度空间构造内。
  2.3全复合材料结构
  1)复合材料桥面。桥梁桥面施工中,选择复合材料充当其面层构造,能够达到控制桥体支撑构造、下端构造内力的作用,而且能够有效防范各种外力因素、环境因素等对桥面的不良侵蚀。通常由复合材料构成的桥面板占整个桥面的25%-30%,这样不仅减轻了桥面构造自身质量和重量,也能确保其长期使用。
  2)复合材料编织网结构。该结构主要原理为:遵循特点的规律、规程,来将复合材料板条逐一排列,最后相互间编织起来,再实施整体张拉,最终打造出一个相对具有韧性、柔韧度的编织网构造。此构造集中应用了复合材料的优质性能,例如:质地轻、高强度、柔韧性等,通常用在大跨度建筑屋顶中,或者用在一些工业建筑结构施工中。
  3)复合材料曲面构造。因为复合材料体现出良好的可塑性、韧性、灵活性,基于此可以对通过对复合材料进行优化改良、改造,最终形成想要的曲面构造。例如:对复合材料进行深加工,可以形成丰富多彩的几何形状、多样的空间立体结构,而且还能够凭借局部构造的完善与修理,使得构造形状走向完善,按照功能所需塑造其形状、结构,最终打造出一个高质量的曲面构造。以往的普通建材无法达到这一效果,而且实际的塑造需要花费大量的经费,增加了曲面结构设计成本。
  4)抗腐蚀复合材料。环保、节能社会背景下,为了达到环保目标,一些污染处理结构得到了发展与应用,为了提高这些构造物抗腐蚀、耐腐蚀的性能,就必须采用先进的结构材料,此时,复合材料应用其中效果明显,例如:污水处理厂的作业平台等,在海洋工程方面,常将复合材料用在船体构造中,发挥其耐海盐腐蚀的优势。
  总结:
  复合材料作为一种全新的结构材料应用于土木工程建设中,能够发挥多方面的优势,提高工程施工建设效率,提升工程质量,优化并改善工程结构。
  参考文献:
  [1]路献忠.如何做好对施工目标的综合控制工作[J].河南建材,2012(05)
  [2]朱少庄.工程施工项目管理[J].交通世界(运输.车辆),2012(07)
  作者简介:
  岳静浩(1987),性别:男,民族:汉族,籍贯:四川蓬溪,职称:助理工程师,学历:大学本科,单位:西南铁路房屋建筑公司,研究方向:工民建专业方向。
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