FRP复合材料的分类、应用和研究现状,建筑材料论文

FRP复合材料的分类、应用和研究现在状况,建筑材料论文科技的发展和新材料的使用为土木工程这一学科的发展奠定了基础。性能好的新材料在土木工程构造加固领域有着宏大的应用前景。这是由其优良性能决定的，FRP复合材料有下面特点。〔1〕和传统的钢筋材料相比，FRP复合材料抗拉强度高。无论是有碳纤维〔CFRP〕、芳纶纤维〔AFR〕还是玻璃纤维〔GFRP〕，这三者的抗拉强度都具有明显的优势，而且能够和高强钢丝媲美。塑性变形这一情况基本上不会产生，即便FRP复合材料到达了抗拉强度。〔2〕适用于腐蚀性较大的环境。钢材和FRP复合材料相比，抗腐蚀性和使用时间的长久就会逊一筹。使用复合材料能够使构造的使用时间延长，寿命拉大，即便是在腐蚀性很强的环境下。〔3〕自重小，因而为施工提供方便和快速。钢材的密度是FRP复合材料的4倍，因而自重小，便于在建筑构造中采用。能够方便施工，节省人力成本。被用于老旧构造的维修加固时，优越性更为明显，效果更佳。〔4〕热膨胀系数低。FRP的热膨胀系数基本上和混凝土差不多。因而，在工程环境中的温度发生变化时，FRP和混凝土会相互合作，共同应对这一变化，较大程度的温度应力也不会产生。〔5〕弹性模量较小。普通钢筋的弹性模量一般为FRP的3~4倍。因而，裂缝展开较宽以及混凝土构造的挠度较大这两种现象将会不可避免的产生。〔6〕在对抗剪裁方面的能力弱，即抗剪强度差。数据显示，FRP一般情况下不会超过本身抗拉强度的12%左右。因而，在将FRP用于预应力筋时要考虑这一点，因而需要研制匹配的锚以及夹子，同样进行FRP的材性试验时也要考虑到这一点。〔7〕价格比拟高。FRP的生产需要一系列的工艺，因而制作工序比拟复杂，因而需要相应的长线挤压台座的配合才能完成制作。FRP的强度比拟高，因而对挤压成型造成了一定的阻力。FRB筋的80%~90%的部分由纤维组成，因而纤维含量高。例如，直径为9mm的FRB筋中，大约含有12万根的连续纤维。总之，FRB的材料不仅质量好，而且外观精致华美，为施工提供很多快速。FPR复合材料正符合了这一要求，而且承载力具有明显的优势。FRP〔fiberreinforcedplastics〕复合材料具有优异的物理性能，同时轻质高强，能够抵抗疲惫，耐腐蚀，使用时间长，热膨胀系数低。FRP的维护成本低，这一优良性能弥补了工厂早期投资大的缺点。FRP复合材料能够很容易的剪裁，因而方便使用和施工。总之，FRP复合材料在FRP在土木工程构造加固应用中有着宏大的潜力。二、FRP复合材料的分类和应用FRP复合材料上面已经提到价格成本高，这方面的实践经历体验少之又少，因而，最初的应用遭到了一定程度的限制。随着生产的扩大以及生产技术的提高，FRP有了一定程度的下滑。施工经历体验的增加，这种材料得到广泛的应用，十分是在土木工程中。FRP复合材料主要分为3类，即碳纤维〔CFRP〕、高强玻璃纤维〔GFRP〕复合材料以及芳纶纤维〔AFRP〕。在土木工程构造的加固经过中，FRP的主要功能具体表现出在修复和新构造的构成。应用方面如下：〔1〕隧道和地铁。由于地铁和隧道是地下作业的方式，因而它们的受力状况和地面截然不同。土压力的作用存在于洞的顶部以及洞的侧面。同时，对净空也要较高的要求。因而，加固和修补裂缝的方式方法要慎重选择，显然，传统的加固方式方法不符合这一要求。芳纶纤维布却明显的符合这一要求，由于它具有优良的抗剪能力。同时，能够适应地铁和隧道在拱顶和侧壁的裂缝，这些侧壁和裂缝大多是多向和不规则的。〔2〕烟囱和水塔。烟囱和水塔的加固和维修有一定的难度，这和其本身向高处发展的构造密不可分。扩大截面法、粘钢法等这些传统的方式方法以及不能知足这样高难度的加固和修护，因而需要轻质高强、耐腐蚀能力好、用的时间长的复合材料，比方：芳纶纤维。三、FRP复合材料的研究现在状况1．抗弯加固性能将FRP复合材料贴在一些构造中的受拉区，比方混凝土构造。这样构造的承载限度将会被扩大，裂缝的扩展也会得到一定程度上的。和普通的混凝土构造，以及用黏钢加固过后的构造相比照，用FRP复合材料加固后的混凝土构造和前两者有明显的不同，同时，承载能力的算法也不一样。近些年，无论是国内的研究者还是国外的研究者都将目光聚焦在FRP复合材料加固混凝土梁的研究上，比方：抗弯能力、毁坏力度、承载里的估计、影响因数。同时，复合材料加固后的混凝土梁也在研究范围内，比方：截面变形、裂缝展开等问题。近期几年，受力性能试验研究和理论分析渐渐进入研究者的视野范围内，学者对抗弯能力计算方式方法和滞后应变跨中挠度的计算公式也投入大量的精神。2．抗剪加固性能上面提到过，将FRP复合材料贴在混凝土梁的受剪区域能够加强这一区域的抗剪性能。建筑工地的加固方式方法通常分为3类，即侧面粘贴、U型粘贴以及包裹粘贴三种方式，华而不实最经济又实用的要数包裹粘贴。梁的配箍率、混凝土强度、FRP配筋率以及梁的剪跨比都是影响FRP抗剪加固性能的主要因素，同时，、FRP的粘贴方式与锚固性能、FRP及黏结胶本身的材料性能等因素也不可忽视。毁坏机制和承载力的计算是当前国内外学者研究的重点。承载力的估算的建立基础是混凝钢筋土构件桁架理论模型。3．抗震加固性能要想增大混凝土的极限压应变，增高构件的延性，实现建筑构造的抗震目的，就需要借助外包FRP约束塑性铰区。国内外研究学者已经在下面方面做出了努力：外包FRP加固混凝土柱、梁柱节点以及构造的抗震性能试验研究、理论分析和工程应用。在这些研究成果之上，提出了约束混凝土应力一应变关系的估算模型。FRP约束混凝土构造延性特征和滞回耗能性能主要受两个性能的影响，即侧向约束模量和侧向约束强度。同时，约束钢管混凝土的概念也被提出，在新型的钢管混凝土柱里面参加FRP横向附加约束，能够提高构造的抗震能力。在抗震加固方面，使用FRP外包混凝土柱是一种既经济又效果好的加固方式方法。这种方式方法已经在世界各地得到广泛的应用，有关的FRP加固混凝土柱力学性能方面的研究分析成果也不断的涌现。用FRP加固房屋构造柱与桥柱的例子已屡见不鲜，而且有着很高的成功率。当前，FRP自动缠绕系统已经被研发，而且得到大量的实践应用，为施工提供了很多方便，如此图1所示。4．抗疲惫加固性能弯曲疲惫和剪切疲惫是FRP复合材料加固构件的组成部分。以荷载形式作为划分标准，将其又能够划分为常副荷载和变幅荷载。FRP片材加固构件的疲惫程度主要和下面方面有关系：〔1〕原有的混凝土构造的抗疲惫程度。〔2〕FRP加固部分的疲惫断裂程度。〔3〕FRP材料与混凝土界面的抗疲惫毁坏能力。四、FRP复合材料加固技术瞻望FRP复合材料的发展空间是宏大的，同时前景也不错。在研究和应用时需要注意下面几个方面：首先，在应用单一品种的FRP复合材料的基础上，要愈加重视不同性能的FRP复合材料的混合。混合后的特性和以及改变性能的状况都要留意。要努力克制FRP复合材料的弱点，发挥其长处，这样才能更好的适应当代工程的加固要求，知足社会的需要。其次，高强高性能是FRP复合材料的一大优点，因而，要将有力的措施应用于构造的加固中。采取预应力，让FRP在施工方面的研究愈加深切进入，构造设计愈加灵敏。这样才能知足更高层次标准的加固补强要求。最后，要解决有关FRP复合材料的开发和研制工作，比方：筋、索、棒材这些设备的开发。五、结束语总之，FRP复合材料和传统的材料相比，有着良好的性能，在工程的构造加工中有着广泛的应用前景。在一些方面固然存在一些问题需要突破，但是只要解决了这些问题，FRP的前途就会愈加光明。以下为参考文献：[1]王善元，张汝光.纤维加强复合材料[J].建筑技术开发，2020，〔5〕.[2]熊光晶，姜浩，杨建中.混杂纤维复合材料及其在混凝土梁柱加固中的应用研究[J].工业建筑，2018，〔9〕.[3]蒋小青，熊光晶，刘金伟.混杂纤维复合材料加固混凝土梁的合理方式方法[J].建筑技术开发，2018，〔3〕.[4]杨建中，熊光晶，蒋小青等.用混杂纤维复合材料预制圆套筒加固混凝土方柱的性能研究[J].混凝土与