纤维材料在公路桥梁中的应用

2017-03-09张宏涛

绿色环保建材 2017年10期

关键词：纤维材料碳纤维桥梁

张宏涛

南华大学

纤维材料在公路桥梁中的应用

张宏涛

南华大学

纤维材料自从问世以来，一直受到人们的广泛关注，尤其是纤维材料在公路桥梁中的应用。在公路桥梁的应用中，纤维材料使用的十分频繁，尤其是用于对公路桥梁的加固。本文主要就纤维材料在公路桥梁中的应用作了简要的说明分析。

纤维材料；公路桥梁；应用

1 前言

随着我国经济的快速发展，交通业取得了长足的进步，而公路桥梁作为交通业的重要组成部分，其发展也不容小觑。在实际施工的过程之中，很多桥梁都是按照原来的标准进行施工的，这就造成了大部分的公路桥梁是需要进行二次加固的。就目前而言，建造公路桥梁时经常将纤维材料代替钢筋混凝土或部分代替钢筋混凝土来建造。

2 纤维材料的类别和特征

2.1 纤维材料的类别

纤维材料主要有以下几个类别：玻璃纤维材料；碳纤维材料；芳纶纤维材料等。在对于公路桥梁进行加固的时候，可以根据不同的环境和受力性能选择不同类别的纤维材料进行加固。

2.2 纤维材料的特征

纤维材料主要有以下几个特征：（1）纤维材料的抗拉强度十分的大，是钢材的十几倍，一般在1400MP以上。（2）纤维材料抗疲劳性十分出色，据相关研究表明，金属的抗疲劳性能只能占据其拉伸强度的一半左右，而纤维材料的抗疲劳性能最少能占据其拉伸强度的百分之七十。（3）纤维材料的抗震能力也十分优秀，震动阻尼也比钢材大，一般引起震动之后，能够在很短的时间内衰退。

综上所述，纤维材料的优点很多，然而，人无完人，纤维材料也一定有着它的缺陷。例如，纤维材料成本较高，不利于大范围的生产和使用；某些纤维材料的防火性能不是很好，在使用的过程中容易引起火灾等等。

3 纤维材料在公路桥梁中的应用

3.1 纤维材料在公路中的应用

在日常生活中，经常会看到由于超载等常见的问题对公路造成损坏，致使公路表面出现裂痕甚至产生断裂，产生这种现象的原因就是因为钢筋混凝土的抗裂性能不够好。因此，在实际施工的过程中，可以将纤维材料铺设在骨料中，使纤维材料与骨料合二为一，这样就会大大的提高了公路的抗裂性。对于已经建造完成而出现裂痕甚至断裂的路面，可以在公路的表面用纤维材料进行粘贴，之后再用沥青进行覆盖。

3.2 纤维材料在桥梁建造中的应用

在建筑行业，钢筋混凝土是一种十分重要的材料，但是钢筋本身又很容易被腐蚀，从而影响建筑的安全性和耐久性。纤维材料与钢筋混凝土结合或者用纤维材料部分代替钢筋混凝土则可在一定程度上解决这一问题。在桥梁工程中，由于桥梁具有其独特的特点，如安全性、实用性等等，因此其在使用纤维材料的问题上刻不容缓。

大跨度结构桥梁可以说是当今桥梁建设的主要需求之一，由于钢材和混凝土结构的重量、强度影响，随着跨度的增加，其自重也会增加，从而产生恶性循环，极大的影响大跨度桥梁的安全性和耐久性。一般来说，传统结构形式和材料已经不能够满足如今的大跨度桥梁的安全和实用需求，而纤维材料由于其强度高、质量轻、抗腐蚀等特点引起各建筑企业和专家的关注。

纤维材料在我国桥梁建造中具有着十分巨大的机遇，但是由于其为新型材料，仍旧存在着许多的技术问题：（1）纤维材料目前还没有工程化和生产化，仍需要对纤维材料进行进一步的研究和发展。（2）纤维材料运用于桥梁的施工质量和施工技术还不够成熟，有待进一步提高。（3）对纤维材料的相关性能没有进行长时间的测试，还需进一步探索。

3.3 纤维材料在桥梁加固中的应用

在运用纤维材料对桥梁进行加固的过程中，其工作原理和钢筋混凝土的工作原理是几乎相同的，只是将桥梁内部的钢筋混凝土变成纤维材料。这种桥梁的加固原理就是运用专门的粘结胶，将纤维材料粘贴在被加固的桥梁外表面，使纤维材料与桥梁有机的融合成一个整体。

在对桥梁进行加固的施工过程中，碳纤维材料是最常见的材料之一。对桥梁的加固和维修一般有两种方法，一种是对原先的钢筋混凝土结构进行加固和维修，另一种是对桥梁的支撑结构和桥梁的表面进行维护。原先的桥梁结构由于其钢筋混凝土的特性常会存在受潮、易腐等问题，从而增加自身的重量，对桥梁整体造成一定的负担，而碳纤维材料就可以很好的解决这一问题，合理的运用好碳纤维材料粘贴板，不仅施工程序简单，而且后期也十分方便。碳纤维材料能够与桥梁原先的钢筋混凝土结构融合一体，极大的增强了桥梁的强度和抗腐蚀性性能。经相关研究表明，运用碳纤维材料和钢筋混凝土融合能够将其强度提高百分之二十五至百分之八十。