谈碳纤维复合材料在土木建筑中的应用

邵志伟

谈碳纤维复合材料在土木建筑中的应用

邵志伟

（西南科技大学土木工程与建筑学院 621010）

近年来，我国土木工程建设取得了大跨步的发展，相关的施工技术、施工工艺等也得到了较大的提升，而碳纤维复合材料作为土木建筑中重要的施工材料，不仅是整个工程项目施工质量的有力保障，更是对建筑物结构的安稳性起到了关健性的作用，受到了建筑领域的高度关注。

土木工程；碳纤维；复合材料；应用

一、引言

土木建筑行业是我国发展的重点行业之一，它不仅能够在很大程度上促进我国社会经济的发展，同时还能够设计建造出人们生活的各种空间。随着物质的多样化，人们对生活需求的提升，土木建筑行业只有不断的顺应时代的步伐，不断前进和创新，才能够满足时代的需要，社会的需要，人们的需要。我国土木工程建设取得了大跨步的发展，相关的施工技术、施工工艺等也得到了较大的提升，而碳纤维复合材料作为土木建筑中重要的施工材料，具有承重大、质量轻、强度高等方面的特性，既能够实现人们对建筑结构的需求，还能够响应生态文明建设的号召，同时，其不仅是整个工程项目施工质量的有力保障，更是对建筑物结构的安稳性起到了关健性的作用。

二、碳纤维复合材料的相关特性

碳纤维复合材料具有其他建筑材料所没有的良好的物理力学性能，也是新世纪以来使用性能反映最为良好，用途最多的新材料。在土木建筑工程中，碳纤维增强复合材料也广泛的应用在土木工程结构补强中。用于土木工程结构补强中的碳纤维增强复合材料为碳纤维片，这种材料有单向片、单向预浸片、单向织布、双向织布等。碳纤维增强复合材料中的碳纤维增强复合塑料是一种预浸料碳纤维，这种新型的复合材料在力学性能和物理性能上都要强过普通的碳纤维增强复合材料。它的结构强度是一般建筑材料强度的十几倍，其弹性模量与普通的建筑钢材相比，要高出普通建筑钢材的一倍左右，同时，它还具有非常可观的耐久性和耐腐蚀性。[1]

三、碳纤维复合材料在土木建筑中的应用现状及问题

（1）碳纤维复合材料在土木建筑中的应用现状

碳纤维复合材料在土木建筑中的应用研究始于上个世纪八十年代初期美国、日本等发达国家。期初，碳纤维复合材料以其优良的力学性能和物理性能，以及其良好的耐久性和耐腐蚀的性质，得到了土木建筑行业的青睐和认可。特别是在一些灾后重建过程中，碳纤维复合材料广泛的运用在混凝土结构的加固修复中。目前，碳纤维复合材料的研究和应用在日本、韩国、德国、美国等国家和地区得到了高度的重视，碳纤维复合材料不仅被这些发达国家运用于新型的土木工程建筑领域，还被成功的运用到其他建筑行业的各个领域[2]。在土木建筑工程中，以往为结构补强的材料是钢板，可是钢板自身却存在着重量大，耐腐蚀性极差，钢板老化快等等问题，这些都是造成土木建筑工程中的难题所在。而纤维复合材料利用纤维片材修补来为土木建筑工程中的结构材料补强，它将树脂粘合剂粘贴在定向排列的连续纤维片材，需要其它其结构或构件的协同工作，以此达到结构补强的目的。在现在土木建筑工程中，主要是以碳纤维以及芳纶来为结构材料补强。其中碳纤维具有荷重增加、强度不足、抑制裂缝延长等特点，在缠绕修补、增加柱状结构等应用的较为合适。根据国外参考资料和研究报告[3]，这种既可以运用于预应力状态，也可以运用于非预应力状态下的碳纤维复合材料已经被各国相继运用在土木工程建筑行业中，今后，随着土木建筑行业的发展和开拓，碳纤维复合材料在该领域的运用也会逐年增长。

（2）应用中存在的问题

尽管碳纤维增强复合材料具有良好的力学性能和物理性能，其自身还具备承重大、质量轻、强度高等方面的特性，能够实现人们对建筑结构的需求，能够响应生态文明建设的号召，但是，碳纤维增强复合材料在土木建筑行业中发展的道路并不平坦，其在发展中仍就有很多的不足，这就使得这种高性能材料没有得到普及的原因，其主要缺陷主要有以下几方面：

首先，碳纤维复合材料目前尚没有相关的统一规章制度，这就使得碳纤维复合材料在土木建筑行业中的应用没有统一的标准，是工程建设出现了血多不稳定的因素。

其次，和其他建筑材料相比，碳纤维复合材料的支出成本较高。而在实际工程建设中，经济成本在很大程度上限制了碳纤维复合材料的使用，这样就造成了碳纤维复合材料使用的局限性。

再则，在废弃材料回收方面，碳纤维复合材料还不能满足可持续发展的要求。其在土木建筑行业巨大的使用背景下，将回收工作推向了难点。因此，我们还要不断更新和完善碳纤维复合材料的使用性能，满足可持续发展的要求。

四、总结

随着社会的进步，科学技术的飞快发展，生活质量的不断提高，人们对土木建筑材料各个方面的性能和要求也在不断的提升。不仅能够适应建筑各个方面的要求，还要顺应社会发展的潮流，既要实用性，还要讲究绿色性、环保性、艺术性和美观性等。因此，要根据土木建筑工程的特点，不断更新和完善碳纤维复合材料的使用性能，时期在土木建筑中发挥更多、更好的用处，促进我国土木建筑业的长足发展，开创绿色环保的建筑时代。

[1]王茜. 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J]. 知识经济,2012,06:93.

[2]李沁羽,何雨桐. 纤维复合材料在土木建筑工程中的应用进展[J]. 科技创新与应用,2013,29:291.

[3]刘彬. 浅谈土木工程中碳纤维复合材料的应用[J]. 门窗,2014,11:190.

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