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1、【建筑材料论文】纤维复合材料在建筑工程构造中应用摘要：在当代建筑构造加固领域中，纤维复合材料应用不仅是新热门，还是新趋势。纤维复合材是一种融合了碳纤维与树脂的复合材料，其具备高强度、高耐久性的特点，用于建筑构造加固，比应用其他材料的加固效果更佳。本文主要介绍了纤维复合材料的概念及优势，讨论了纤维复合材料加固建筑构造技术的应用要点，为相应工作的开展提供参考。关键词：纤维复合材料；加固；建筑构造自上个世纪60年代起，纤维复合材料就被纳入到了建筑构造加固研究体系中。时至今日，纤维复合材料已经在我国的建筑构造加固领域中得到了特别广泛的应用。建筑构造加固本身是一项非常重要的工作，所以必需要采取科学有效的
2、加固措施，而纤维复合材料的应用效果久经考验，获得了业内的普遍认可与信赖。本文将实际对纤维复合材料加固建筑构造技术进行浅析。1纤维复合材料的概念及应用优势1.1概念纤维复合材料又被称之为碳纤维复合材料、碳纤维加强复合材料或碳纤维加强塑料等。碳纤维是一种由碳元素为主要成份构成的物质，并且它具有很多种类，详细的种类区别主要在于含碳量的不同，但大多数碳纤维的含碳量都90%。由于碳元素是主要构成元素，因而碳纤维具备普通碳元素材料的很多基本性能，例如较强的抗腐蚀性能与耐高温性能、良好的导热性能与导电性能等。此外，碳纤维拥有特殊的优点，例如柔软度好、外形特异性明显、轴方向强度高、容重比拟小等。总的来讲，碳纤
3、维是一类力学性能较好的新型优质材料。而纤维复合材料本身为一种新型的复合材料，其在建筑构造加固中拥有特别重要的应用价值。1.2应用优势与其他材料相比，纤维复合材料优越性较强。详细来讲，首先，与普通的钢材相比，纤维复合材料抗拉强度标准值高出10倍以上，其次，与其他材料比照，纤维复合材料自振频率较高，可更好地预防共振，抗震性能较强；再者，与其他材料比照，纤维复合材料耐久性、抗盐侵蚀性、抗酸侵蚀性及抗碱侵蚀性等较优；最后，与其他材料比照，纤维复合材料柔软性、着色性更高，由于其中的树脂料是一种具备流动性的物质，方便改变成不同形状，在着色方面也具有很大的选择空间。基于以上这些优势，纤维复合材料在当代建筑领
4、域内，获得了广泛应用，发展前景良好。2纤维复合材料在建筑构造加固中应用的意义建筑构造在长期使用经过中，受外界环境因素、人为因素等的作用，会逐步出现功能降低、构造不稳的情况，而只要通过对建筑构造进行有效加固，才能够解决这一问题。一般情况下，我国对于建筑构造的设计使用期限多为50年，这意味着大部分建筑构造仅能够在50年内知足人们的使用需求，而超过50年后若想再继续使用，就必需要再次加固建筑构造，否则存在着严重的安全隐患。另外，有时碰到一些特殊情况，例如地震毁坏、外力撞击毁坏等，建筑构造也许不到使用期限就需要进行加固。由此可见，加固建筑构造是一项非常重要的工作。而若想切实保证建筑构造加固效果，就必需
5、要采取一些科学有效的加固建筑构造技术。经大量实践经历表明，应用纤维复合材料来进行建筑构造加固是一项特别行之有效的方法，我们能够称这种方法为纤维复合材料加固建筑构造技术。利用纤维复合材料加固建筑构造技术，不仅能够良好解决建筑构造受损问题,大大提高建筑构造性能，并且还能够保存本来的建筑构造状态，而不必使建筑构造发生改变。同时，纤维复合材料加固建筑构造技术在实际施工经过中非常方便简单、省时省力。无论是对于工业建筑还是民用建筑，均能够应用纤维复合材料加固建筑构造技术来提高建筑构造的抗震性能；再者，在楼面板加固、钢筋混凝土梁抗弯等方面，可以以应用到纤维复合材料加固建筑构造技术。3纤维复合材料加固建筑构造
6、的技术要点3.1构件外表处理的要点构件外表处理是纤维复合材料加固建筑构造技术的前期环节，主要需注意下面几项要点：1在构件外表处理经过中应把握好温度和湿度因素，尽量将温度控制在635范围内，构件外表层的相对湿度应之85%，且其中含水量须4%；2在实际加固施工经过中，加固区域出现裂缝问题，则应立即暂停施工，先对裂缝进行有效修补后再继续加固;3在实际加固施工经过中，一旦发现待加固建筑构造外表出现了混凝土缺陷问题，需要立即处理，然后再有效磨平，确保区域平整，在使用丙酮溶液对其进行反复清洗，确保区域内干净，外表无灰尘或油污。总的来讲，碳纤维是一类力学性能较好的新型优质材料，纤维复合材料在建筑构造加固中具
7、有特别重要的应用价值。3.2底胶涂刷的要点在建筑构造的待加固构件上粘贴完纤维复合材料后，需再涂刷底胶。在底胶涂刷经过中主要需注意下面几项要点:1涂刷底胶需使用专门的涂刷工具如滚筒等，以保证涂刷均匀;2在涂刷底胶时，需对待加固构件外表进行细致的涂刷，涂刷边界不能小于纤维复合材料的边界3待底胶凝结后，应仔细检查外表的光滑度，一旦发现了有凹凸不平的地方，应及时用砂纸磨平，确保外表光滑平整。3.3找平胶涂刷的要点待底胶枯燥后，应仔细检查其外表情况，一旦发现了有凹凸、缺损等问题而又无法通过砂纸来有效磨平常，应及时采用找平胶进行处理。在找平胶材料的选择中，需注意选择与底胶一样的材料进行调制。3.4加固技术
8、的要点内嵌FRP筋加固法具有施工方便、维修费用低、能够有效避免加固材料磨损和撞击等优点，现已广泛应用于构造加固改造工程中。加固构件和构造在服役期间同样会遭受潮湿、冻融循环、腐蚀介质侵蚀等恶劣环境，出现FRP筋劣化、FRP筋与混凝土界面黏结强度下降等问题。由于FRP筋与黏结材料界面和黏结材料与混凝土界面既是传递应力的关键部位，又是加固构件的薄弱环节，因而开展恶劣环境下内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结性能的研究尤为重要。目前，国内外对内嵌FRP筋加固混凝土界面黏结毁坏形式、黏结应力-滑移本构关系、FRP筋的受拉承载力以及不同影响因素对界面黏结性能的影响进行了大量的研究，获得了丰富的研究成果。3.5养
9、护经过中的要点在应用纤维复合材料加固建筑构造技术对建筑构造加固完毕后，还需做好后期的养护工作，在养护经过中需注意下面几项要点:1养护期间避免受外界干扰和外力冲击2养护时间应1d；3养护期间做好防护措施，避免受雨水及其他物质污染。4土木建筑工程中纤维复合材料的应用4.1纤维复合材料加固技术方案设计由于建筑构造的设计经过较为复杂，设计人员在进行设计时，要将化学纤维聚合物材料应用于土木工程构造加固时，首先是规划土木工程项目的总体加固策略，然后再确定详细的加固技术方案。碳纤维材料塑料板在钢筋混凝土弯曲预制构件的抗弯构造加固，抗剪构造加固和柱抗震等级构造加固应用较多。在加强弯曲构造时，碳纤维塑料片的化学
10、纤维取向应与拉伸区的拉伸应力取向一致。当加强剪切构造时，应将碳纤维塑料板的化学纤维取向作为混凝土中的主要张力。应力方向是一样的，但是为了使施工愈加方便，能够使用化纤方向和预制构件的纵向坐标进行构造加固。加强抗震等级构造时，应将碳纤维布封闭地缠绕在圆柱上。另外，碳纤维材料塑料片还能够沿着预制构件的径向方向粘贴，可沿着腋下角度粘贴,可在枢转力下对预制构件进行构造加固。当在弯曲下加固构造时，可以以向碳纤维塑料板中添加预应力钢的方法来加强构造加固的实际效果。碳纤维塑料板还能够用于框架柱和特殊构造，例如壳体，筒仓和烟囱。4.2应重视纤维复合材料的研发及技术标准制定碳纤维材料高分子材料目前在国内建筑行业应
11、用尚不特别广泛，目前主要应用于一些专业性较高的建筑构造中。主要原因在于很多碳纤维材料产品仍然必须从国外购买，这不仅增加了建造成本，而且限制了新材料和新技术的应用。同时，我国现阶段仍然使用的是国外的技术标准和规范，现有的构造加固和修复技术方法已越来越不适用。迫切需要制定合适于我国国情的技术标准和建筑加固施工作业规程，以改善碳纤维材料和高分子材料的建筑应用技术。因而，加强对纤维复合材料的研发力度，提升产品质量，并制定合适的材料生产技术标准和建筑加固施工作业规程，是现阶段的重点问题。4.3构造加固补强的关键技术的研发FRP聚合物材料，尤其是CFRP聚合物材料已经获得了很好的进展，在基础设施建设工程加
12、固技术应用也较为广泛,但是仍然有很多课题有待解决，主要包括两个方面:一是在预应力加固补增技术研究；另一个是界面受力性能研究。为了使用该类复合材料在建筑构造加固领域发挥更大价值，还需要进一步的深化研发。5结束语综上所述，由于纤维复合材料的众多优势，使得它在建筑构造加固领域中展现出了特别重要的应用价值与非常广阔的发展前景。但现阶段还有很多制约其发展的因素存在，需要在将来一段时间，加强对纤维复合材料及其应用的研究。CFRP板与混凝土之间的粘结应力不是通过试验直接得到的，而是通过CFRP板变形分析间接得到的。加载开场时，CFRP板仅在加载点附近区域生成变形，自由点附近的变形为零，此时变形传输区域较小。载荷增加时，载荷端的变形会增加，并传递到自由端。在载荷开场时，粘结应力从载荷端分布在不超过60mm的范围内，从自由端逐步减小到零。随着负载的增加，负载末端的贴合约束也会相应增加，并且贴合约束开场转移至自由末端。接近极限载荷时，粘结点会传递到自由端附近，试验将发生挖方断裂。使纤维复合材料加固技术的应用愈加广泛深化，在建筑构造的稳定性及安全性建设中充分发挥其应用价值。