新型建筑材料在土木工程中的应用

谢鑫　姚俊成

摘 要：近年来，新生的土木工程方面的建筑材料新型加固稳定筋已经引起了建筑行业内外的广泛关注，具有稳定性强、取材方便、价格低廉、坚固耐腐蚀、美观大方等优点，逐渐被用户大众所喜爱，市场广大。文章是对新型建筑材料在现实应用的详细介绍，主要是从新型加固筋的物理性质、新型加固筋在土木工程中的应用、下一步发展中亟需要解决的问题、以及解决之后新型加固筋的未来前景，最后又站在经济的高度分析了此项技术的性质。

关键词：新型建筑材料；物理性质；问题；前景；性质

当前，随着市场经济的发展，房地产行业兴起，相应的建筑行业也被带动起来，随着城市中高楼大厦的增多，对建筑材料的各项要求也越来越高，坚固耐用已经成为选择的首要要求，而现有的建筑材料在长年的使用过程中，在坚固稳定方面出现了很多棘手的问题，已经不能满足高层建筑的稳定性要求。故而在这种背景之下，新型加固筋纤维便应运而生。

当今世界，建筑材料的钢筋腐蚀已经成为建筑工程中最棘手的问题，根据有关资料显示，全球范围内，有超过一半以上的钢筋材料都在空气中遭到腐蚀而不能投入建筑使用，这种情况下，每年都因腐蚀而白白浪费许多钢筋材料，新型加固筋的出现，能够有效加强建筑材料的坚固程度，减少钢筋建筑材料的腐蚀，提高钢筋材料的耐用性。在下文的内容中将会展开具体的介绍。

1 新型加固纤维筋的物理性质

要想具体知道新型加固纤维筋为什么具有耐用加固的性质，就要从它的组成材料说起，深入了解它的物理性质。

新型加固纤维筋主要由两大材料构成，一种是基本组成部分基体材料，具有连接、传递的功效。还有一种是高等材料高性能纤维组合，能够起到增强加固的作用。纤维有许多种类，不同的纤维与建筑材料进行组合，就可以形成多种多样坚固的新型加固纤维加固筋，用于各种复杂不同的建筑环境中。

相较于普通的传统的建筑材料，新型加固纤维筋不论在密度、弹性模量、抗拉强度还是破坏延伸方面都有显著优势。这个原理可以通过科学原理和公式得到验证，下面仅举一例加以证明，如在以下公式

σ=Mr/I0

其中式中M是作用的弯矩；r作为从中和轴到计算的纤维水平的最短距离；I0是折算中截面面积对其他中和轴的一般的惯性矩。从中经过详细计算，便可以得到稳定值，得出稳定程度的性质。

2 新型加固纤维筋的现状

科学技术的发展使得新型加固纤维筋出现，其能有效代替普通的钢筋材料，具有耐腐蚀以及强度高等特点，因此能够有效解决钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀问题，增强钢筋的耐久性，从而提高土木工程的质量，促进建筑行业的未来可持续发展。下文内容将会重点讲述新型加固纤维筋在建筑应用方面的现状。

整体上看来，新型加固纤维筋筋在土木工程中的应用，具体表现在四个方面：一是岩土工程中的应用；二是桥梁工程中的应用；三是海洋工程中的应用；四是特殊工程中的应用。这四个方面相辅相成，有机配合，已经成为不可分割的部分，在现实应用中，占有同等重要的地位。

在一些复杂的建筑使用环境中，我们需要用到破坏强度理论，以第三阶段中的应力的状态作为基础，做出合理的假设，当钢筋混凝土发展到开裂的状态后，不承担相应的拉应力，所以全部的拉力将由钢筋来承担，当钢筋的性质已经达到屈服极限的状态后；承受压迫的区域的钢筋混凝土的应变-应力关系将不会再服从于胡克定律，它的应力分布图形将为曲线形状，但是为了计算的简化化，压缩区域的钢筋混凝土的应力的图形将会取为矩形，它的弯曲抗压的强度等于得到值fcm最大值，钢筋混凝土梁中由于水平力的平衡条件得到的中和轴到钢筋混凝土所受压的边缘的距离

x=Asfy/bfcm

截面的最大极限的抵抗矩的内力臂的公式=h0-x/2，所以受拉钢筋所控制的最大极限值抵抗矩约为式中的h0为受拉的钢筋的中心至钢筋混凝土所受压边缘的最大距离。

最后的试验结果表明，只有当钢筋混凝土的承受压力区域的高度x≤δh0的时候，上述所列的公式才能得以成立。上述公式中的δ值的取值主要取决于所用钢筋的品种和对应的混凝土标号，它的标号大约在0.35～0.55之间。

3 新型加固纤维筋面临的困境

任何新生事物的发展都会面临困境，新型加固纤维筋也是这样，在受热之后，就会出现不同程度的问题。

根据温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量是4.2×103焦耳.此时对材料的热量进行计算：

Q吸=cm（t-t0）=cm△t升

其中Q吸是吸收热量，单位是焦耳；c是物体比热，单位是：焦/（千克·℃）；m是质量；t0是初始温度；t 是后来的温度.一些材料在经过三百度、五百度，一千度时分别会发生不同程度的变形，有的激增，有的被破坏，甚至在试验结束之时，还会跨中变形，梁中底部温度变化。

同理根据Q放=cm（t0-t）=cm△t降，在温度降低时，也会发生相反的变化，这个问题应该引起重视，得到妥善的解决。目前这个问题引起科研人员的重视，研制出了替代物 热塑料等新材料的研究，相信在今后的努力中定会有所进展。所以，由此看来，无论是从经济还是环保角度，新型建筑材料都能够为建筑行业造福，真正为民众带来经济和环境效益。

4 结语

文章主要从新型加固纤维筋的物理性质、新型加固纤维筋在土木工程中的应用、下一步发展中亟需要解决的问题、以及解决之后新型加固筋的未来前景等多个方面展开论述，最后又在经济的高度分析了此项技术的性质。行文其中科学理论和实践事例相结合，运用多个公式，理论结合，以公式数据让人信服，并且在文章的结尾，站在经济和环境生态的角度，展望新型加固纤维筋美好的未来，期待建筑行业的新发展。

参考文献

[1] 张新越，欧进萍，王勃，何政.不同种类GFRP筋的力学性能试验比较[J].玻璃钢复合材料，2005（02）：9-10.

[2] 罗福午.建筑结构缺陷事故的分析及防止[M].北京：清华大学出版社，1996.

[3] 孙秀红，徐向东，徐茂波.影响FRP基本力学性能的因素[J].山东建筑工程学院学报，2005（06）：18-22.

[4] 许贤敏编译.碳纤维增强塑料筋束预应力混凝土桥[J].国外公路，1996，16（04）：37-39.

[5] 王全风，杨勇新，岳清瑞.FRP复合材料及其在土木工程中的应用[J].华侨大学学报，2005（01）：1-6.