论文部分内容阅读
新余市市政建设工程监督管理站
【摘 要】FRP（纤维增强复合材料）复合材料在土木工程领域中作为前沿性课题之一，尤其是现代土木工程。近年来，FRP复合材料作为工程结构中的一项重要研究对象，国内外通过大量的研究和工程实践证明FRP（纤维增强复合材料）复合材料是一种能有效应用于加固补强结构的材料，从而用于替代传统使用的材料。FRP尤其是在结构工程中具有独特的优越性能，FRP用于加固钢结构、混泥土结构、砌体结构等等。本文将对FRP复合材料及其在土木工程中的现状进行简要的分析讨论，并对其在土木工程中的关键技术以及结论对其的展望做进一步的研究分析。
【关键词】FRP复合材料土木工程加固补强 应用研究
前言：FRP复合材料，又称为纤维增强复合材料，FRP英文全称为Fiber Reinforced Polymer/Plastics。在这个世纪初期以前，FRP主要应用于航天航空、国防科技等一些高科技领域中，如航天飞机、军用飞机、潜艇、舰船等。随后随着科技的进步，研究的进一步深入，我们发现FRP具有材质耐腐蚀、高强、轻质、重载、低成本等特点，同时，由于社会的发展，技术的推进，人们要求的提高等因素，导致土木工程领域急需引进一些更为优质的材料。因此它成为了土木工程应用中的一种新型结构材料。
1 FRP复合材料
FRP复合材料指的是将纤维材料和基体材料通过一定的比例混合而制成的一种高性能材料，其中纤维材料作为加强材料，基体材料作为基质。FRP具有材质耐腐蚀、高强、轻质、重载、低成本等特点。众所周知，在自然界中单一纯净的材料具有软、脆等特点，而复合材料通常具有两者的优点并且还具有两者不具备的优点，FRP复合材料也应证了这一点。在传统的土木工程领域中，混泥土是最为典型的复合材料，但是随着技术的推进、建筑行业的发展，土木工程领域中引入的更多的复合材料。根据相关资料显示，在六、七十年代FRP复合材料就开始涉及到建筑行业，可惜直到21世纪它才被真正的广泛用于土木工程领域。
复合材料之所以能够产生并且很好的发展，就是因为我们希望将它的加强材料和基质有机的结合起来，通过化学或者物理等原理生成出新的优良特性。例如传统材料混泥土，其中就使用的钢筋的抗压力强以及受拉力强等的特性，而混泥土的强度又远远高于单纯的钢筋和砂石。
2 FRP复合材料在土木工程中的应用现状
FRP复合材料用于土木工程领域时间相对较晚，之所以造成这原因是因为缺乏工程经验，此外就是因为工程造价问题。在传统模式中，混泥土已经具有很好的使用性能，在一般情况下工程师都不愿意浪费时间和金钱在一些没有任何使用经验的复合材料身上，并且也缺乏对其制定结构设计的标准，他们认为还需要通过进一步的研究FRP材料的性能。此外，在初期FRP复合材料的材料消耗费还是较高，后期通过技术的进步，费用才较低廉。
如今国内外已经大量使用FRP复合材料了，他们通过大量的研究和实践证明其的有用价值性。日本尤为积极努力，他们投入巨额进行复合材料的研究，他们首先为了更好的应付本身所处环境的影响，其次也为了在世界在占据更高的地位。在国内，对FRP复合材料在土木工程领域中的应用已经深入研究了三十余年了，目前已经积累了相当丰富的理论成果，但是相比如发达国家，我们还是存在一定的滞后度。首先部分材料的生产国内还不支持，需要引进国外产品；其次，实际的土木工程应用较少，实践经验积累较慢；然后，在部分FRP复合材料的研究技术领域我们还处于空白位，不利于整体技术的推进。
3 FRP复合材料在土木工程中的关键技术
在前面我们已经介绍了FRP符合材料的优良特性。这些优良特性都源于其在土木工程中应用的关键技术。首先，从材料的选择上。第一，复合材料的选择千变万化，不同的组合的结构各不相同。第二，复合材料的性能技术。FRP难免会存在一些缺陷，比如在韧性、破断、延伸，从而提出了CFRP、AFRP、GFRP等，例如，CFRP的破断延伸率紧为百分之一点五，而FRP为百分之十五至百分之二十六之间，这些技术为FRP复合材料在土木工程中的應用提供的更加有力的保障。其次，从设计技术上。第一，复合材料力学。因为材料具有非均匀质性，其板壳理论和弹塑性力学，共同可以设计出符合设计符合材料的材料。第二，参数的设计。复合材料相比于混泥土等传统复合材料而言，其参数的设计复杂太多，简单来说设计一块承重板，传统方法主要考虑选择的材料的类型以及板的厚度，而复合材料法需要考虑加固加强材料的选择、基质材料的选择、板的厚度、板的数量、各个板间的纤维方向等等，任一环节参数的不合理设置都将导致其承重能力的下降。第三，优化设计。复合材料的建造是较昂贵的，优化设计降低成本保证质量就是设计中必须考虑的。第四，设计方法。由于复合材料是有两种或者两种以上材料复合而成，那么在设计的时候必须要考虑不同材料之间的差异性，制作的工艺性，制作所需环境等条件。第五，检测评估。材料的好坏必须通过检测评估才能给出最后的结果，目前，世界范围内没有一种统一的评测标准，但是可以通过一些实践经验进行测评，从而确保材料的正确性。
结论
随着技术的推进，社会的进步，建造行业的发展，国内外对土木工程技术的要求越来越高，这也就导致很多材料都无法满足新型的设计方案。FRP复合材料的发展应用对问题的解决提供了有效的技术材料支持，但是我们也无法抛除传统的复合材料混泥土，FRP和混泥土的有效搭配可以更好、高效的满足当今的设计需求。FRP复合材料在土木工程领域中的技术应用、技术研究有效的推动了建筑行业的技术发展，同时FRP复合材料的应用领域也得到了拓展。我们相信FRP复合材料还有更广阔的应用前景，其在土木工程中的应用范围也将更广、更强大。
参考文献：
[1]王全凤，杨勇新，岳清瑞.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究[J].华侨大学学报（自然科学版），2005，01：1-6.
[2]于清.FRP的特点及其在土木工程中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报，2000，06：26-30.
[3]曾志长，李耀庄，唐毓.FRP复合材料及其在工程结构加固修复中的应用[J].四川建筑，2008，01：183-186.
【摘 要】FRP（纤维增强复合材料）复合材料在土木工程领域中作为前沿性课题之一，尤其是现代土木工程。近年来，FRP复合材料作为工程结构中的一项重要研究对象，国内外通过大量的研究和工程实践证明FRP（纤维增强复合材料）复合材料是一种能有效应用于加固补强结构的材料，从而用于替代传统使用的材料。FRP尤其是在结构工程中具有独特的优越性能，FRP用于加固钢结构、混泥土结构、砌体结构等等。本文将对FRP复合材料及其在土木工程中的现状进行简要的分析讨论，并对其在土木工程中的关键技术以及结论对其的展望做进一步的研究分析。
【关键词】FRP复合材料土木工程加固补强 应用研究
前言：FRP复合材料，又称为纤维增强复合材料，FRP英文全称为Fiber Reinforced Polymer/Plastics。在这个世纪初期以前，FRP主要应用于航天航空、国防科技等一些高科技领域中，如航天飞机、军用飞机、潜艇、舰船等。随后随着科技的进步，研究的进一步深入，我们发现FRP具有材质耐腐蚀、高强、轻质、重载、低成本等特点，同时，由于社会的发展，技术的推进，人们要求的提高等因素，导致土木工程领域急需引进一些更为优质的材料。因此它成为了土木工程应用中的一种新型结构材料。
1 FRP复合材料
FRP复合材料指的是将纤维材料和基体材料通过一定的比例混合而制成的一种高性能材料，其中纤维材料作为加强材料，基体材料作为基质。FRP具有材质耐腐蚀、高强、轻质、重载、低成本等特点。众所周知，在自然界中单一纯净的材料具有软、脆等特点，而复合材料通常具有两者的优点并且还具有两者不具备的优点，FRP复合材料也应证了这一点。在传统的土木工程领域中，混泥土是最为典型的复合材料，但是随着技术的推进、建筑行业的发展，土木工程领域中引入的更多的复合材料。根据相关资料显示，在六、七十年代FRP复合材料就开始涉及到建筑行业，可惜直到21世纪它才被真正的广泛用于土木工程领域。
复合材料之所以能够产生并且很好的发展，就是因为我们希望将它的加强材料和基质有机的结合起来，通过化学或者物理等原理生成出新的优良特性。例如传统材料混泥土，其中就使用的钢筋的抗压力强以及受拉力强等的特性，而混泥土的强度又远远高于单纯的钢筋和砂石。
2 FRP复合材料在土木工程中的应用现状
FRP复合材料用于土木工程领域时间相对较晚，之所以造成这原因是因为缺乏工程经验，此外就是因为工程造价问题。在传统模式中，混泥土已经具有很好的使用性能，在一般情况下工程师都不愿意浪费时间和金钱在一些没有任何使用经验的复合材料身上，并且也缺乏对其制定结构设计的标准，他们认为还需要通过进一步的研究FRP材料的性能。此外，在初期FRP复合材料的材料消耗费还是较高，后期通过技术的进步，费用才较低廉。
如今国内外已经大量使用FRP复合材料了，他们通过大量的研究和实践证明其的有用价值性。日本尤为积极努力，他们投入巨额进行复合材料的研究，他们首先为了更好的应付本身所处环境的影响，其次也为了在世界在占据更高的地位。在国内，对FRP复合材料在土木工程领域中的应用已经深入研究了三十余年了，目前已经积累了相当丰富的理论成果，但是相比如发达国家，我们还是存在一定的滞后度。首先部分材料的生产国内还不支持，需要引进国外产品；其次，实际的土木工程应用较少，实践经验积累较慢；然后，在部分FRP复合材料的研究技术领域我们还处于空白位，不利于整体技术的推进。
3 FRP复合材料在土木工程中的关键技术
在前面我们已经介绍了FRP符合材料的优良特性。这些优良特性都源于其在土木工程中应用的关键技术。首先，从材料的选择上。第一，复合材料的选择千变万化，不同的组合的结构各不相同。第二，复合材料的性能技术。FRP难免会存在一些缺陷，比如在韧性、破断、延伸，从而提出了CFRP、AFRP、GFRP等，例如，CFRP的破断延伸率紧为百分之一点五，而FRP为百分之十五至百分之二十六之间，这些技术为FRP复合材料在土木工程中的應用提供的更加有力的保障。其次，从设计技术上。第一，复合材料力学。因为材料具有非均匀质性，其板壳理论和弹塑性力学，共同可以设计出符合设计符合材料的材料。第二，参数的设计。复合材料相比于混泥土等传统复合材料而言，其参数的设计复杂太多，简单来说设计一块承重板，传统方法主要考虑选择的材料的类型以及板的厚度，而复合材料法需要考虑加固加强材料的选择、基质材料的选择、板的厚度、板的数量、各个板间的纤维方向等等，任一环节参数的不合理设置都将导致其承重能力的下降。第三，优化设计。复合材料的建造是较昂贵的，优化设计降低成本保证质量就是设计中必须考虑的。第四，设计方法。由于复合材料是有两种或者两种以上材料复合而成，那么在设计的时候必须要考虑不同材料之间的差异性，制作的工艺性，制作所需环境等条件。第五，检测评估。材料的好坏必须通过检测评估才能给出最后的结果，目前，世界范围内没有一种统一的评测标准，但是可以通过一些实践经验进行测评，从而确保材料的正确性。
结论
随着技术的推进，社会的进步，建造行业的发展，国内外对土木工程技术的要求越来越高，这也就导致很多材料都无法满足新型的设计方案。FRP复合材料的发展应用对问题的解决提供了有效的技术材料支持，但是我们也无法抛除传统的复合材料混泥土，FRP和混泥土的有效搭配可以更好、高效的满足当今的设计需求。FRP复合材料在土木工程领域中的技术应用、技术研究有效的推动了建筑行业的技术发展，同时FRP复合材料的应用领域也得到了拓展。我们相信FRP复合材料还有更广阔的应用前景，其在土木工程中的应用范围也将更广、更强大。
参考文献：
[1]王全凤，杨勇新，岳清瑞.FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究[J].华侨大学学报（自然科学版），2005，01：1-6.
[2]于清.FRP的特点及其在土木工程中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报，2000，06：26-30.
[3]曾志长，李耀庄，唐毓.FRP复合材料及其在工程结构加固修复中的应用[J].四川建筑，2008，01：183-186.