碳纖維複合材料在基礎設施和土木建築中的應用分析

2022-08-04 22:35:36 字數 1156 閱讀 9969

【摘要】隨著我國社會經濟發展,土木建築工程規模及數量不斷增加,碳纖維複合材料作為一種新型的材料,由於具有密度低、強度大、耐高溫及耐腐蝕等優點,已經在土木建築及基礎設施工程裡得到了較為廣泛的應用,本文就碳纖維複合材料在基礎設施及土木建築裡的應用進行了分析。

【關鍵詞】碳纖維複合材料cfrp;基礎設施;土木建築;應用碳纖維複合材料可簡稱為cfrp,具有高強、輕質、耐輻射及耐紫外線等優點,cfrp由於比其他複合材料更佔據優勢,獲得較好的發展及應用,其最初僅應用在軍事、航天及船舶工程裡,隨著應用範圍不斷擴大,也被廣泛應用在了基礎設施及土木建築工程的建設當中,cfrp在我國土木建築及基礎設施方面研究及應用是比較晚的,大約在1996年左右才開始的,現在研究及應用大多集中在片材加固及混凝土修復方面,並且在這方面的理論及技術上已經比較成熟。

一、cfrp材料在土木建築及基礎設施裡的特點cfrp材料在基礎設施及土木建築的應用主要具有下列特點,一是cfrp材料具有可設計性,當纖維複合材料或者cfrp作為結構材料進行應用的時候,因為是增強材料及基體材料組合,不僅能夠保持原來分材料一些特點,在組合之後,還能發揮組合之後的一些新特性,可依據結構的需要來設計,從而滿足單一材料所無法滿足的一些效能要求;二是cfrp具有高強度及輕質特點,其抗拉強度比較高,與普通鋼筋相比,順纖維方向的抗拉強度要大得多,當然其均勻性要比鋼材要稍微差一些,並且各向異性,使得抗剪及抗多軸向力的強度也要低一些,其質量非常的輕,密度僅是鋼材密度的1/5,在施工安裝的時候是比較方便的;三是抗疲勞性及耐腐蝕效能比較好,通常鋼筋等金屬疲勞強度是拉伸強度的50%左右,可纖維複合材料疲勞強度一般是拉伸強度70%以上,具有較好的抗疲勞功能,一般建築材料,像鋼筋等是不耐腐蝕的,特別是在近海工程裡,容易和周圍空氣、化學物質及海水等發生反應,讓基礎設施建設及土木建築工程無法有效發揮出應有作用,造成較大損失,像cfrp等纖維複合材料具有比較好的耐腐蝕效能,用cfrp材料所製成裝置及構件具有較好耐鹼、酸及鹽等化學物質侵蝕;四是抗震效能及安全效能比較好,cfrp材料和原有建築材料相比,自振頻率比較高,不會出現共振情況,並且在載入頻率及速度之下,基本上不會出現由於共振產生快速斷裂的情況,並且在纖維複合材料裡,具有較多獨立纖維如果複合材料承載過量也不會馬上發生纖維斷裂,即使有少量的纖維斷裂,也會吧載荷重新分配到其他沒有被損壞纖維上面,從而防止基礎設施及土木建築工程構件瞬間失去承載能力產生斷裂;五是具有較強美學欣賞可塑性,cfrp材料是比較柔軟的,產品形狀基本上不受限制,能夠任意著色,把結構形式及材料美學進行結合統一。