本文摘要：作者在這篇材料工程師論文中探討復合材料在土木工程中的發(fā)展與應用。由于復合材料的可設計性、良好的力學性能、裝飾性能、透水和吸水性等優(yōu)點，使得復合材料成為土木建筑工程必不可少的建筑材料，在今后的土木建筑工程發(fā)展的過程中對減輕建筑物及建筑材料的
作者在這篇材料工程師論文中探討復合材料在土木工程中的發(fā)展與應用。由于復合材料的可設計性、良好的力學性能、裝飾性能、透水和吸水性等優(yōu)點，使得復合材料成為土木建筑工程必不可少的建筑材料，在今后的土木建筑工程發(fā)展的過程中對減輕建筑物及建筑材料的重量，增加建筑材料的形狀，加快施工進度，降低工程造價，提高土木工程建筑的經(jīng)濟效益都起到十分有利的作用。
《復合材料學報》(雙月刊)創(chuàng)刊于1984年，為北京航空航天大學和中國復合材料學會主辦的國家級學術性科技期刊，為中國材料科學核心期刊。主要刊載我國復合材料基礎研究和應用研究方面具有創(chuàng)造性的、高水平的和有重要意義的聞新研究成果的論文以及由復合材料界知名專家、學者撰寫的反映國際最高研究水平和最新研究動態(tài)的特約報告。
摘要：復合材料在土木工程中的應用于材料的研究開發(fā)已經(jīng)成為材料界和土木界一個研究熱點。該項研究的成果將會極大的推動現(xiàn)代土木工程技術的發(fā)展，它還會給現(xiàn)代復合材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造一個更大的市場。
關鍵詞：復合材料;土木工程;應用
復合材料的應用為我國土木工程的建筑效率和質量都帶了極為可觀的價值和作用。在我國土木工程中應用最廣的復合材料主要是纖維增強復合材料。探討新材料在土木工程中的應用情況，不僅能夠增強我國傳統(tǒng)行業(yè)的消化能力，也能夠為我國相關產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶來比較適合的突破口。
一、土工土木工程復合材料特點
1、多種材料性能
復合材料是由多種物質組成的新型材料，被廣泛運用于建筑業(yè)，主要是由于復合材料可以表現(xiàn)出各種組成材料的優(yōu)點，復合材料的研發(fā)使得一種材料具有多種性能，并且具備天然材料不具備的性能，這種集多種優(yōu)勢于一身的新型工業(yè)材料，解決了建筑業(yè)材料的合理利用問題。
2、良好力學性能
選材不同使得復合材料力學性能的設計范圍很大，例如拉伸強度超過建筑鋼可達1000MPa的單向玻纖增強環(huán)氧復合材料。使用碳纖維作為增強材料，可以制得密度比鋼材小4—5倍，而彈性模量可以達到建筑鋼材水平的樹脂基復合材料。
3、材料可設計性強
根據(jù)土木建筑中對材料性能的選擇，譬如對耐水和防腐性能要求，人們可以選擇可依據(jù)建筑需求進行設計和加工的復合材料。對于結構復雜和工程量較大的建筑，為節(jié)約成本，快速高效的完成建筑制品，重量輕且制造方便的復合材料成為土木建筑基礎結構中所需材料的首選。
4、材料可塑性強
在土木建筑基礎結構中，人們已經(jīng)不能僅僅滿足于材料的性能，建筑學中人們也注重建筑物的協(xié)調美觀和藝術價值，復合材料的可塑性強，可以按照人們的需要設計出各種形狀，并且不需要多次加工工序就可以實現(xiàn)這一目標。
5、良好透光性
復合材料玻璃鋼的透光率與玻璃相似，可達85%以上，由于它堅韌不易碎且能承受超大的負荷，加之具有較強的可塑性，通常根據(jù)實際需求被綜合加工成建筑行業(yè)所需的建筑材料，從而達到節(jié)約資源、降低成本的目的。
6、隔音性強
隨著工業(yè)的發(fā)展，人們的日常生活往往受到噪音污染，噪音污染會嚴重影響人們的睡眠質量和身心健康，隔音效果的好壞依然成為評論建筑物質量的標準之一。隔音效果好的傳統(tǒng)建筑材料笨重，隔熱性能差，在安裝和運輸上都很不便，但復合材料能夠起到削弱振動音波及船舶音波的作用，經(jīng)過專門的夾層設計既能達到隔音效果，又能達到隔熱效果，并且復合材料材質很輕，在運輸和安裝方面也很方便，解決了建筑工程中材料隔音效果差的問題。
二、復合材料在土木工程中應用
1、混凝土組合結構
自從鋼和混凝土組合成功，形成了一種新型結構之后，受到此類結構的影響和啟發(fā)，在考慮到經(jīng)濟性的前提下混凝土和復合材料的組合概念逐漸成為了一個具有較大發(fā)展?jié)摿涂尚行缘慕鉀Q方案。目前，該領域的研究主要集中在將復合材料外包混凝土上，這種形式在一定程度上與鋼管混凝土存在很大相似性。并且已經(jīng)有學者開始研究此類體系，并且將GFRP的外殼填充到混凝土替換橋的主梁，支撐由復合材料組合而成的橋面板。這種組合模式能夠有效將復合材料與混凝土的性能優(yōu)勢得以最大限度發(fā)揮，具有高強度、低重量以及高剛度和成本低的良性特征，使得此類結構在建筑行業(yè)中得到廣泛應用。
2、純復合材料的大型結構
對于復合材料的功能來講，其具有良好的多功能和可制造特點，這也使得在一些功能要求抗腐蝕或磁電屏蔽的特殊建筑中可以對復合材料加以應用。例如在一些電磁實驗操作的建筑結構或一些感光電路金屬板房間，到目前為止已經(jīng)完成的純復合材料建筑當屬蘋果計算機公司的電磁干涉實驗室。
3、復合材料在負載環(huán)境下部結構中的應用
伴隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活方式的改善，環(huán)境質量有了很大的改變，進而為我們的生活帶來了一定改變，例如在水邊碼頭的地下基礎部分的結構性能開始出現(xiàn)提前劣化以及抵抗力下降的現(xiàn)象，這些問題得到了社會各界人士的廣泛關注。如果對這些現(xiàn)象進行深入分析的話我們可以發(fā)現(xiàn)造成這種問題的原因較為復雜，在這樣的條件下土木工程師們來使逐漸意識到復合材料可以作為一種解決復雜環(huán)境下部結構存在一些問題可行性的優(yōu)勢。
4、橋面板的優(yōu)勢
橋梁的結構性能會隨著時間的推移而逐漸劣化，其抵抗力也將逐漸呈衰減的趨勢，產(chǎn)生這種問題的一個重要原因就是侵蝕。而復合材料則正好具有較強的抗腐蝕能力，為解決此類問題找到了一個可行的辦法。當前我國許多橋梁中的結構性能都已經(jīng)開始劣化，為此盡早替換橋梁減少交通中斷的時間顯得至關重要。復合材料橋面板能夠在工廠中批量生產(chǎn)，而且安裝時間相對較短，因此用它去代替結構性能劣化的橋面是一個十分有效的方法。
三、發(fā)展復合材料的優(yōu)化措施
1、優(yōu)化設計標準
優(yōu)化設計標準，這不僅有利于提高我國生產(chǎn)復合材料的生產(chǎn)效率，也能在很大程度上提高我國資源利用效率。在目前，由于沒有統(tǒng)一的設計標準，因而，產(chǎn)生的問題就是復合材料生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的復合材料往往不合適我國土木工程的實際應用，導致我國土木工程承包商在建筑過程中必須對符合材料進行再加工，這不僅降低了土木工程的效率，也極大的浪費了不該浪費的資源，而且由于復合材料是化工產(chǎn)品，也對在加工地點的環(huán)境和生態(tài)造成了影響。
2、提高技術創(chuàng)新能力
提高復合材料技術創(chuàng)新能力，這不僅是發(fā)展我國復合材料產(chǎn)業(yè)的需要，也是增強我國復合材料生產(chǎn)能力的需要，同時也是節(jié)約成本，創(chuàng)造最大價值的需要。就目前現(xiàn)階段來說，我國復合材料的生產(chǎn)在很大程度上受限于外國生產(chǎn)的技術，在進行源技術生產(chǎn)和創(chuàng)造上，始終擺脫不了外國技術的限制，因而，也導致了我國復合材料生產(chǎn)成本的提高，而且，部分符合材料又因為國內生產(chǎn)較少，必須從國外進口，因而導致了復合材料生產(chǎn)成本的提高。
3、注重生態(tài)效益
在發(fā)展復合材料在土木工程中的應用時，必須要符合我國發(fā)展生態(tài)文明的政策，不能與我國節(jié)能減排的大政方針發(fā)生矛盾。因此，降低復合材料的生態(tài)污染以及生態(tài)破壞，也是發(fā)展我國復合材料必須要注意的問題之一，也是亟待解決的問題之一。因而，在加強復合材料技術創(chuàng)新的過程中，也應該采用一些節(jié)能環(huán)保的原材料進行復合材料的生產(chǎn)和加工。可以說，在源頭上減少污染材料的使用，才是我國發(fā)展復合材料最為根本的解決對策，也必然成為我國生產(chǎn)復合材料的突破口和出路。
結語
隨著現(xiàn)代化的建筑工業(yè)日益精益求精，也給建筑工業(yè)提供了明確的發(fā)展方向，即通過使用新型復合材料改善施工條件，加快城市和鄉(xiāng)村的建設化進程，高效且降低成本的工程運作達到節(jié)能、環(huán)保、運輸方便等目的。根據(jù)市場對建筑的規(guī)劃和需求，為了快速高效、簡單的改良現(xiàn)有的土木基礎建筑結構，并且經(jīng)濟又環(huán)保，使得復合材料在以后的土木建筑工程中具有遠大的市場。
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