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摘要:

近些年土木工程隨著國家的發展也不斷發展壯大，土木工程中使用的復合材料也在不斷的更新進步，許多新型材料被研發出來應用于土木工程項目中，復合材料(FRP)作為其中的優秀代表在土木工程中應用廣泛。簡要介紹了FRP的物理、化學特性，以及FRP的發展經歷和在土木工程中的應用。

關鍵詞:

復合材料;土木工程;發展;應用

1復合材料的發展歷程

隨著科學技術的發展，一大批新型材料被開發出來以適應社會快速發展的需要，復合材料(FRP)也順應時代的需求而誕生。FRP的主要組成部分是芳綸、碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等，這些都屬于高性能的纖維和樹脂，以它們作為基體進行混合，然后通過一定的加工工藝形成一系列具有獨特結構的材料。FRP相對于其他材料具有優越的性能:強度高、質量小、耐腐蝕性強并且施工方便，在土木工程中獲得越來越多的關注，現在經常見到FRP與混凝土、鋼筋等材料結合用于土木工程中，并且土木工程正在不斷研究將FRP應用在各類結構物中。20世紀五六十年代人們就開始研究在民用建筑中使用FRP，1961年英國Smethwick將GFRP應用在1座教堂的尖頂，1970年英國利物浦將GFRP作為連續梁用在1座人工天橋上。我國在20世紀50年代末探索使用玻璃纖維替代鋼筋用在混凝土構件中，到20世紀七八十年代人們開始大量研究FRP在結構工程中的應用:1972年云南用GFRP做成了1個雷達天線罩;1982年北京密云使用GFRP建造了1座公路橋，承重能力極強。最初FRP在土木工程中用作結構加固，使用FRP加固后的土木工程在地震中表現出良好的性能，從而獲得了人們的一致認可，開始大規模的應用FRP，到了21世紀初，FRP已經成為一種應用廣泛的土木工程材料，我國現在每年都會使用大量的復合材料。

2復合材料在土木工程中的應用

2．1使用復合材料進行加固補強

一些工程結構的受力性能較差，可以在構件表面附著FRP來增強受力性能，我國在20世紀80年代就曾經使用GFRP來加固混凝土結構，不過該方法主要作用是防腐，因此沒有進行推廣，Meier等人使用GFRP加固了瑞士Ibach橋，后來歐洲、日本、加拿大及美國等都采用FRP進行結構加固，美國北嶺地震和日本阪神地震證明了FRP加固構件的優異性能，更加促進了FRP在土木工程構件加固補強中的應用。FRP可以加固混凝土，主要有以下幾種方式:①使用FRP布加固混凝土，將FRP布纏繞在混凝土外來加固，混凝土受到FRP布的約束作用強度和變形能力增強，抗震能力提高，并且混凝土柱的抗剪應力也大大提高。②將FRP片材應用在一些梁或者板的受拉面上，使梁或板具有更強的承載能力，且不易彎曲，同時也可以控制一些裂縫。③使用一些FRP片材或者將其制作成U形箍包裹在一些梁或柱子構件上，可以極大地增強他們的抗剪承載力。除了上述三種加固方式之外，FRP布還可以用來加固一些受扭和剪力墻，或者配合其他材料使用進行加固。現在國際上很多人在研究用FRP片材加固構件的設計理論，并逐漸成為一個熱門話題，近些年也有人提出了一些新的或者改進后的加固方式，也有一些學者在研究使用FRP加固木結構、砌體結構和鋼結構等。

2．2用FRP筋、索代替鋼筋和鋼索

將FRP制作成FRP筋或索后，比傳統的鋼筋和鋼索具有更加良好的性能:FRP筋的強度比鋼筋高5倍，但是其質量僅僅是鋼筋的1/5，并且FRP筋的抗腐蝕性和抗疲勞能力也遠遠優于鋼筋，傳統鋼筋極易腐蝕，容易損害，且需要進行長期維護，FRP筋就很好地解決了這些弊端。因此，只要工程中不要求鐵磁性，就可以使用FRP筋或索代替傳統的鋼筋和鋼索。FRP筋主要有以下幾種:將FRP表面砂化，得到GFRP筋;用環氧粘連多股FRP筋制成CFRP預應力筋;對FRP筋表面進行壓痕或滾花處理。

2．3FRP和傳統材料結合

不同種類FRP之間或者FRP和鋼筋、混凝土之間可以進行混合使用，互相取長補短，增加性能，形成新的結構體系就是FRP組合結構。主要有以下幾種。

1)在FRP管中加入混凝土形成FRP－混凝土組合構件，混凝土受到FRP管的約束，FRP管還兼具模版的作用加快施工進度，且具有很強的持久性能。

2)將FRP包裹在空心鋼管外，再用混凝土填充鋼管和FRP，FRP用作模版，鋼管用來承重，FRP和混凝土保護鋼管，混凝土受到約束作用，承載能力大大提高。

3)在工程構件下部使用FRP，上部使用混凝土，形成FRP－混凝土組合梁，可以更加充分地利用FRP，但是其中保證FRP和混凝土之間連接部分是關鍵部分。

4)在鋁合金管的外表面包覆FRP形成CFRP－鋁合金組合構件，該組建可以把鋁合金和FRP的質量小、強度高、耐腐蝕性強的優點充分發揮出來，并且也解決了FRP比較脆、連接困難和鋁合金較難進行彈模的問題，因此具有相當廣泛的應用。

3結語

綜上所述，復合材料作為一種新型結構材料在土木工程中經過長久發展，已經具有非常廣泛的應用，因此土木工程應不斷加強復合材料的應用，充分發揮復合材料優勢，促進土木工程平穩快速發展。

參考文獻:

［1］李榮，滕錦光，岳清瑞．FRP材料加固混凝土結構應用的新領域———嵌入式(NSM)加固法［J］．工業建筑，2004(4)．

作者:姜越 單位:長沙麓山國際實驗學校