纤维复合材料在土木建筑工程中的应用研究

苏亚欣

(昆明学院,云南昆明 650000)

随着我国国民生活水平和经济水平的不断提高，人民对生活品质的要求也在不断提高，人对建筑行业的要求也越来越高，已经从原来的遮风挡雨发展到现在的注重高质量建筑的发展。优秀的建筑工程质量可以对整个建筑行业起到良好的推动作用，还能为我国社会、人民的安全起到一定的保障作用。随着科学技术和生产水平的不断提高，传统的建筑工程材料已经不能完全满足现代建筑的安全需求，必须要找到更先进的材料代替传统建筑工程材料。在这样的需求背景之下，纤维复合材料应运而生，让我国建筑工程材料的选择更为多样化。纤维复合材料是由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。纤维复合材料作为一种新型材料有很多的优势和特点，能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑中。纤维复合材料不仅能够降低建筑工程的造价成本，还能提高工程质量，因此纤维复合材料在建筑工程中得到广泛和充分的利用，从而推动了我国建筑行业的发展。本文对纤维复合材料的特点优势及在建筑工程中的应用做出详细的综述，以期为纤维复合材料在建筑工程行业的应用提供一定参考。

1 纤维复合材料的特点

（1）纤维复合材料具有良好的力学性能

纤维复合材料的力学性能远高于其它材料。研究表明，纤维复合材料的抗拉强度要明显强于普通建筑工程用钢筋的抗拉强度，一般来说，纤维复合材料抗拉强度要比普通建筑工程用钢筋的抗拉强度高出了2~10倍；同时，纤维复合材料在满足抗拉强度标准值的基础上，在抗拉实验中还没有出现塑性变形，因此我们可以得出结论：在土木建筑工程施工中钢筋材料可以适当的用纤维复合材料代替进一步优化建筑工程质量，满足现代社会发展需求［1］。

（2）纤维复合材料具有良好的安全性

纤维复合材料相比于传统的建筑工程材料，比如说钢筋混凝土等，具有较好的安全性能。与传统建筑工程材料相比，将纤维复合材料用于土木建筑工程中，即便是建筑承担总重量超出了自身极限承受范围，也不会使得整个建筑的安全性受到波及。因为纤维复合材料的内部独立纤维能够自主承担更多的重量，并重新分配所承重量，由此能够有效保护整个建筑，同时，即便发生纤维断裂损坏，也能够有效保护工程的安全［2］。

（3）纤维复合材料具有良好的可设计性

纤维复合材料与传统的建筑工程材料存在巨大的差异，纤维复合材料的生产需要通过纤维材料完成，然后加入基体材料，通过有效混合构建综合性材料，其中展现了材料的良好的适应性，同时设计性较强。纤维复合材料已经在土木建筑工程中得到了大力的推广。在建筑施工期间，有的建筑需要特殊的形状或者是强度要求的建筑工程材料，所以，土木建筑工程相关的施工设计人员、施工技术人员必须考量整个工程的实际构建，科学合理的运用纤维复合材料，这样才能满足整个建筑工程的需要和保证整个建筑工程的施工质量。纤维复合材料在建筑工程之中的应用弥补了传统建筑施工材料的不足之处，同时充分凸显了施工材料的价值，减少了工程施工成本。

（4）纤维复合材料具有良好耐蚀性

目前我国的建筑工程行业正在飞速发展，土木建筑工程的项目在不断增多，全国的城镇化也在不断推进，所以建筑工程的规模也在逐渐扩大，因此土木建筑工程项目所需要用到的施工设备、施工材料也不断增多。但是，因为目前施工场所所处的地域不同所带来的施工场所局限性，以及施工材料的特殊性。许多施工材料的耐蚀性并不能满足建筑安全的要求，尤其是在我国的沿海地区，因为环境湿度偏大，水中的氯离子含量也会比内陆地区高很多，所以在我国的沿海地区环境下开展施工会加快建筑工程材料的腐蚀速度。如果建筑工程材料的腐蚀速度加快必然会影响到整个建筑的服役寿命，从而留下很大的安全隐患，加速腐蚀造成的损失不仅会影响建筑的整体质量，同时还会影响工程经济效益。纤维复合材料的最主要特点具备良好的抗腐蚀性，这也是纤维复合材料最为显著特性之一，即便处于我国的沿海高湿高盐的腐蚀环境中也有优异的耐蚀性［3］。在土木建筑工程中应用纤维复合材料必然能够全面提升工程质量，同时保障工程整体的安全性，从而延长整个建筑的服役寿命。

（5）纤维复合材料具有优秀的比刚度

比刚度是指材料的弹性模量与其密度的比值，也可以称为“比模数”或“比弹性模量”，是建筑工程中结构设计和安全设计对材料的重要要求之一。相较于传统的建筑工程材料，纤维复合材料具备良好的比刚度，由此能够整体减小土木建筑工程的复杂程度，从而能够缩减整个工程的工期，不但可以提高建筑的安全性，还可以节约工时费，减少建筑成本。

（6）纤维复合材料具有优秀的抗震性能

纤维复合材料不仅具备上述的几个特点，同时还具备良好的减震性、抗震性，在受到外部冲击力时能够在一定程度上吸收冲击力。纤维复合材料具备特殊的组织结构表现，使得其能够在不同的强加速度、不同频率下依旧保持良好的完整性、稳固性。据相关实验测试数据显示，相比于其他传统的建筑材料，在相同的振动频率中采用同样大小的材料，纤维复合材料的减震性、抗震性明显优于传统的建筑工程材料。

2 纤维复合材料在土木工程建筑中的作用

（1）有效提高建筑效率

纤维复合材料应用于土木工程建筑中替代传统的建筑工程材料可以全面提升施工和建筑的效率。就土木建筑工程来说，纤维复合材料的使用发挥着关键性的作用，纤维复合材料不仅是建筑工程中必不可少的建筑原材料之一，同时在建筑安全上还担任着重要的职责。纤维复合材料不仅要承载地面压力，同时还要承担剪应力。土木建筑工程在设计阶段大多数只会构建一个模型，在实际施工中，还需要深度规划，由此才能够整体提升施工效率。

（2）有效提高建筑质量

土木建筑工程施工期间采用纤维复合材料能够全面提升施工质量。一般来说，从根本上全面提升施工质量能够获取良好的施工效果，从而促进建筑行业的长远稳定发展［4］。

（3）有效提升施工人员的综合素养

在土木建筑工程中应用纤维复合材料代替传统的建筑工程材料不仅可以有效提高建筑施工质量和效率，同时还能够大大提升施工人员的综合素质。因为在建筑施工的过程中，施工技术人员会全程参与搅拌和浇灌纤维复合材料，能够和施工相关技术人员共同发现可能存在的安全问题，并寻找引发问题的原因，然后找到解决问题的方法，在这个整个的施工过程之中，不仅能够丰富施工人员的专业知识，同时还能够使施工人员积攒工作经验，从而有效提高建筑施工人员的综合素养。

3 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用

相比于传统的建筑工程材料，纤维复合材料有很多优点和不可替代的优势。

3.1 纤维复合材料提高混凝土质量

钢筋和混凝土是我国土木建筑工程中的基本材料之一，同时也是不可或缺的原材料之一，在建筑工程中很多地方都需要应用到混凝土，所以混凝土的质量很大程度上决定了整个建筑工程的质量，但是钢筋混凝土中的钢筋在实际使用环境中，经常是处在碱性环境中，很容易腐蚀生锈，所以将纤维复合材料加入到钢筋混凝土之中，不仅是可以提高钢筋服役时的耐蚀性，提高钢筋混凝土的使用寿命，同时纤维复合材料的加入还能够增强混凝土的拉伸强度、抗震性能。将纤维复合材料应用于土木工程建筑之中，不仅能够有效地提高土木工程建筑的整体质量，增加建筑工程的使用寿命，同时还具有很好的抗冲击能力和耐火能力，能够减少建筑工程的造价成本，提高生产经济效益。

3.2 纤维复合材料用于结构补强材料

对于土木建筑工程中的结构补强材料，我国传统的施工方法是选用普通的钢板对建筑进行加强，但是这种结构补强的方式的缺点在于钢板容易在服役环境中发生腐蚀实效，而且钢板的自重过大［5］，因为本身的自重加上结构补强钢板的应用会对整个建筑的质量带来潜在的风险。因为纤维复合材料本身的重量很轻，并且具有良好的耐蚀性，所以纤维复合材料代替钢板作为土木建筑工程之中结构补强材料是未来趋势。利用胶粘剂将纤维复合材料粘贴在建筑结构中，就可以实现建筑工程结构补强的目的。

3.3 纤维复合材料用于涂层织物

在土木建筑工程之中需要有材料起到骨架的作用，传统的涂层织物一般作为建筑工程中的骨架。作为骨架，必需要具备优异的抗拉强度、张力和承载力，而且还需要具有尺寸稳定性。将纤维复合材料运用到涂层织物中，因为纤维复合材料的优异的力学性能，作为涂层织物可以有效起到保护作用［6］。传统的建筑工程中的涂层织物一般选用棉织物，但是棉织物作为涂层织物很容易在潮湿环境中发霉和腐蚀，影响到建筑工程的质量，将耐蚀性很好的纤维复合材料用于涂层织物，更有利于建筑工程质量的提高。

3.4 纤维复合材料用于承载结构

纤维复合材料因其优势比较突出，可以在很多的承载结构中应用，例如应用于承重折板、楼板等结构中。因为纤维复合材料具有很强的防腐蚀作用，因此可将其运用到化工厂的建筑结构中，或者是需要防腐蚀的楼板中。化工厂由于其自身环境的特殊，容易受到腐蚀侵害，这样就会造成承载结构发生问题，所以将纤维复合材料运用到建筑结构中，尤其是化工厂结构中，能够延长建筑的使用寿命。

4 总结

本文从纤维复合材料的主要特点、纤维复合材料在土木建筑工程中起到的作用以及在土木建筑工程中的实际应用等作了详细阐述。纤维复合材料在国内的发展趋势良好，同时在土木建筑工程中的应用也比较广泛，因为纤维复合材料的优点很多。但是纤维复合材料还是存在一些缺点，比如它的剪切和层间强度还比较低，所以未来的发展方向是避免纤维复合材料的这些缺陷。随着技术进展，将来会有更多种类纤维复合材料应用于土木建筑工程中。