略论土木建筑工程中纤维复合材料的应用郑莹

略论土木建筑工程中纤维复合材料的应用郑莹

郑莹

天津滨海新区大港城建建筑材料试验室天津市300270

摘要:近年来随着经济的高速发展,各类工程建设也随之迅猛发展,为顺应现代土木建筑工程特点的要求,各类建筑的建设已朝着大规模,大跨度,轻便,精确,现代化设备的方向发展。现代的土木建筑工程最主要的特点是高快快,即要求快速施工、保证高质量的完成,同时还要兼顾高经济效益。这给土木工程带来了新的挑战,促进了土木建筑材料的创新和发展。纤维复合材料由于其优异的机械性能和适应具有高,轻和重载荷的现代工程结构的需要而受到各国民用建筑师的青睐。

关键词:土木建筑;建筑工程;纤维复合材料

引言

众所周知,土木建筑工程作为国民经济的“命脉”,对经济发展、居民日常生活等方面均存在促进作用。而只有做好工程项目的创新优化,方可在满足高质量标准的前提下,为居民提供良好的居住和生活空间。纤维复合材料作为新兴工程材料,能够依据自身独特的性能优势,减少工程成本的投入,从资源合理配置的角度,强化其使用效果,继而在保证施工质量、施工进度的前提下,为建筑业的健康发展创造条件。

1纤维复合材料的优点

(1)纤维复合材料具有良好的可设计性。纤维复合材料是合成材料,可根据工程需要由不同的纤维材料制成。满足各种场合要求的纤维复合材料产品,产品采用不同的纤维含量和特殊的摊铺方法。并且纤维复合材料铲形可以灵活设计,充分利用每种材料,增加建筑材料的多样性。因此,可以根据实际需要设计环境兼容的纤维复合材料产品,并且还可以考虑设计中的艺术鉴赏,并赋予纤维复合材料产品艺术价值。(2)具有较强抗腐蚀性。由于我国建筑行业发展迅猛,部分企业承接的建筑工程施工项目规模较大,需要投入大量的施工材料与设备。但由于材料本身与施工地域的特殊性,其中大部分基本施工材料不具备较强的抗腐蚀能力,尤其是在沿海区域与较为潮湿的环境下,导致了诸多施工材料生锈腐蚀,对土木建筑工程造成了严重的安全隐患与经济损失。而纤维复合材料本身具有较强的抗腐蚀性,不易在潮湿干燥的环境下产生锈痕,投入到土木建筑工程中可以大大提高整体工程的稳定性与安全性,并且可以提升相关施工设备的使用寿命,进而为整体工程的顺利竣工打下坚实基础。(3)纤维复合材料具有高过载安全性。不同于以往的建筑,使用了纤维复合材料的建筑,当建筑承重过多,超过其本身承重量时,纤维复合材料内部的独立纤维,可以自动的使性能好的纤维承受较多的重量,达到重量的再分配,减少纤维损坏时对建筑的破坏,此外,防止建筑物被纤维断裂损坏,这增加了建筑物的安全性。

2应用原则

(1)实用性原则。土木建筑工程是系统性的工作,在历经“从无到有”“从小到大”转变的过程中,辅之大量资金的维持,方可实现工程项目的建设,而纤维复合材料作为土木建筑工程常见材料,以实用性原则为基准的材料成本控制模式,能够降低相关成本的投入,使其更好在其他方面予以利用,为工程项目的优化实施创造条件。(2)易操作性原则。诸多土木建筑工程地处郊区、城市边缘等地,且在施工环境相对复杂、简陋的条件下,难以对纤维复合材料予以细致处理,继而提高材料的容错率,为避免此类问题的出现,则应在制定纤维复合材料操作方案的基础上,减小操作难度系数,使其能够在短期内完成批量操作,以此更好地实现对工程质量、工程进度的管控;(3)科学性原则。土木建筑工程中规划工作的施行,应强化对软件构成、生产硬件、建筑流程和材料性质等因素的考量,辅之科学理念、科学精神与科学手段的支撑,保证纤维复合材料的合理利用。

3具体应用

(1)涂层织物。涂层织物是指在织物处覆盖高分子涂层剂或其他材料而构成的复合材料,以底布织物的角色展现自身骨架作用,且还同时兼顾着复合材料的撕裂强力、抗张强力与尺寸稳定性等特点。涂层剂则承担保护底布组织、保护底布特性等职能,如防水性和耐腐蚀性等,而基布则作为涂层织物的“骨架”,其性能是决定产品整体性能的关键。初期,基布主要为棉织物,但由于其存在易霉变、易腐蚀和自重大、寿命短等缺陷,致使其应用范围受到局限,且在化纤业逐步发展的背景下,棉织物被维纶、涤纶和棉纶、芳纶与玻璃纤维等材料替代。此外,无论科技水平如何进步,织物制造过程中仍以机织物为主,原因在于:机织物模量、拉伸强度均较高,且在孔径均匀的条件下,便于对孔隙尺寸的把控。

(2)功能/智能混凝土。在建筑领域的发展下,混凝土材料不仅要承担应有的荷载,还需要满足智能化、多功能的发展需求,常见的功能/智能混凝土包括自修复混凝土、损伤自诊断混凝土、导电水泥基复合材料、温度自调节混凝土、屏蔽磁场水泥基复合材料、温度自调节混凝土等。以自修复混凝土为例,此类型混凝土是将粘结剂玻璃空心纤维与混凝土融合入起来,在混凝土开裂之后,粘结剂就会释放,并流入开裂位置,使其得到重新粘结,起到理想的愈伤效果。目前,美国已经成功研制出仿生混凝土材料,应用效果更加理想。

(3)结构补强材料。结构补强材料在土木建筑工程中的应用,主要以纤维片材的补强和修补方式为载体,即借助对混凝土结构表面的处理,经树脂粘合剂的选择对纤维片材予以定向粘贴,使其能够在结构、构件间协同作用的前提下,起到补强加固、提高受力性能的效果。例如:碳纤维主要在钢混凝土结构中较为常见,可起到结构变更、荷重增加、抑制裂缝等效果,是目前较为常见的加固维修工程;芳纶因自身柔韧性佳的优势,适用于增强柱结构和缠绕修补等工程;和传统粘钢加固技术相比,连续纤维片材补强加固效果相对较强,能更好实现对建筑物整体性能的把控。

4土木建筑工程中纤维复合材料的应用措施

4.1制定完善的土木建筑工程设计方案

土木建筑工程的项目设计人员,应该结合工程项目的具体要求与施工现场的实际环境,根据工程企业施工单位的自身特点,制定相对完善健全的土木建筑工程设计方案,更为有效地保证了工程的顺利开展。另外,针对纤维复合材料的特殊性质,相关施工方可以设计纤维复合材料在工程中的具体应用。例如,纤维复合材料具有一定的抗腐蚀性,施工单位可以针对这一特点,在工程基地与地下室工程设计方面大量引进对纤维复合材料的应用。

4.2规范建筑行业的现场安装设计流程

在纤维复合材料的施工过程中,现场安装施工环节尤为重要。在安装施工中应该结合现场工程要求,对纤维复合材料进行质量把控,对纤维复合材料的“复合性”做好相应的尺度把握。因此,施工方考虑成本的节约,使用相对坚固且轻盈的纤维复合材料是明智之举,不仅为施工方节省了大量的工程成本,还在确保整体工程质量的同时大幅度地提升了工程进度,为日后工程的竣工打下坚实基础。

结语

纤维复合材料的应用和开发已经在欧美等发达国家被广泛应用,相信随着我国经济实力的增强和科技的不断进步,纤维复合材料会越来越受到重视。这种纤维复合材料具有重量轻,耐腐蚀性好,抗拉强度高,设计性强的特点,会成为我国基础设施建设以及旧建筑的维护增强等必不可少的建筑材料,反过来,它将为中国的土木工程建设带来许多综合效益。

参考文献:

[1]王茂鑫,周文杰.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用[J].建材发展导向,2016,38(5):366.

[2]王茜.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J].知识经济,2012(06).

[3]李沁羽,何雨桐.纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J].科技创新与应用,2016,3(29):291.

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