复合材料土木工程论文

摘要：土木工程施工建设所用的复合材料，是经过对多种不同类型建筑材料进行必要的特殊处理，使其变成一种新型的建筑材料。在一般情况下，复合材料经显现其一定的物理与化学效果优势，可有效满足多种环境条件或因素的需求。下面小编整理了一些《复合材料土木工程论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

复合材料土木工程论文 篇1：

论复合材料在土木工程中的发展应用

摘要：复合材料在土木工程中的应用条件更加具有复杂性，土木工程行业正处于高速发展的阶段，虽然现代混凝土与钢材的大量应用有着很长的历史，但是其应用仍需要进一步加强与完善。纤维增强复合材料具有多样化的应用形式，其在未来必定会得到更加广泛的应用，发展前景十分广阔。本文就复合材料在土木工程中的发展应用进行探讨。

关键词：复合材料；土木工程；应用

复合材料，指的就是通过物理或者化学的方法，将两种或两种以上的不同性质材料在微观或宏观上组成具有新性能的材料，复合材料最大的优势就在于组成复合材料的各种材料能够在各自性能上实现取长补短，能够发挥出协同的作用，使得复合材料的综合性能远远比原组成材料的性能更加优异，进而复合材料也就能够满足更多不同的要求。

1、FRP的材料性能

FRP材料具有耐腐蚀性，在化工、能源、矿山、污水处理等行业的建筑物和构筑物中，以及船舶、汽车等交通工具中得到广泛的应用，在土木工程结构中使用FRP材料可以大大减少腐蚀破坏所带来的各种危害和损失。

FRP材料的主要优点如下：（1）比强度高和比模量大。这是FRP材料的最大优点。比强度和比模量是衡量结构材料承载能力的重要指标。使用FRP材料可减轻自重，承受更大的荷载，便于现场安装。（2）良好的耐腐蚀性。FRP材料耐腐蚀特性好，因而可在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀，这是传统结构材料难以比拟的。因此，在土木工程中使用FRP材料可以大大减少腐蚀破坏所带来的各种危害和损失。（3）抗疲劳性能好。对于类似桥梁等长期承受动态交通荷载的结构而言，疲劳特性是一个关注的重点。在一定的荷载范围内，FRP材料的抗疲劳性能明显优于传统结构材料。（4）可设计性强。（5）弹性性能好。在发生较大变形后还能恢复原状，塑性变形很小，这对于承受较大动载的结构比较有利。（6）其它优势：如透电磁波、绝缘、隔热等，这使得FRP结构或FRP组合结构在一些特殊场合能够发挥出难以取代的作用。

2、复合材料在土木工程中的发展应用

2.1工程结构加固补强

复合材料在各方面的应用主要是利用各种方法将FRP附着在构件表面受力，这样就可以让原有构件的受力性能得到有效增强。在上个世纪八十年代的时候，我国就曾尝试在工程实践中运用混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法，但是主要目的就是为了起到防腐作用，同时将钢丝和混凝土结合在一起，所以这种尝试并没有加以广泛推广。而在九十年代初，利用碳纤维增强复合材料对瑞士的多跨连续箱形梁桥进行了加固并获得成功后，使得纤维增强复合材料的加固结构修复技术得到大范围的研究，并也得到了快速发展，并大量应用于实际的工程中，同时也是不断地实践中验证了FRP加固技术在修复加固已被损坏的工程结构中所具有的优越性。目前，FRP已经在各类型结构加固中得到了成功运用，例如钢结构、混凝土结构等方面，并且其涉及领域不仅包括桥梁和建筑结构，还包括水工结构、地下结构以及隧道等。其主要加固形式包括FRP布缠绕加固混凝土柱、将FRP片材粘贴在梁、板手拉面以及利用FRP片材包裹或者U形箍包裹梁、柱构件。当前FRP在混凝土结构加固方面应用较多，同时在钢结构、木结构以及砌体结构加固方面也有较多的应用与研究，其中FRP在钢结构加固方面的运用正在成为FRP研究的重点。

2.2FRP筋在新建结构中代替钢筋

传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋，在处于恶劣环境條件时，如干湿交替、化学介质等作用下，极易引起钢筋的腐蚀，严重影响结构的耐久性和适用性，甚至导致结构承载能力的降低。相比之下，防腐性能好、粘结性能与钢筋相差不多且抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。20世纪80年代初开始，FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋，如有磁共振医疗设备的建筑及海堤、工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程，目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙、地基锚杆及地铁沉井等工程中。

2.3FRP组合结构

（1）FRP管混凝土分析。将混凝土填至缠绕成型的FRP管仲，形成混合构件，这种方式比较合理，除了发挥对混凝土约束的作用外，还可以发挥模板的作用，加快施工，提高较高的耐久性。对于FRP管混凝土的研究比较多，深入开展对组合结构的受力等方面的探索。（2）FRP-钢管-混凝土组合构件的分析。在构件的中间部分设置空心的钢管，外面包FRP，之间添加混凝土，在具体施工进行中，钢管发挥的承力的作用，FRP充当模板，钢管受到了保护，防止锈蚀的发生，变形几率降低，自重降低。（3）FRP-混凝土组合梁分析。FRP-混凝土组合梁分析主要是借助组合方式关键，促使上部混凝土受压，下部受拉。在组合件的作用下，材料的利用率提高，将其作为长久使用的模板，有利于施工的顺利开展。（4）CFRP-铝合金组合构件的分析。CFRP-铝合金组合构件是将FRP在铝合金的外面进行包裹，以实际设计为依据，最大地发挥二者的优势，如高强、耐腐蚀等，防止脆性的发生，这种方式比较适合在大跨度的结构中使用。（5）FRP-木组合构件。FRP在纤维构造方面与木材具有相似的构成，具有受力方面的特性，抗火能力不强，在实现组合之后，FRP能够发挥增强的作用，木材发挥内部填充的功能，在力学方面达到性能最强。这种组合方式操作简单，技术成熟，有利于降低工程造价支出。

2.4全FRP结构

复合材料在力学上具有较高的比模量和比强度，具备其他材料所不具备的特性和功能。在民用工程中，该结构大多应用于桥梁工程建设中。在土木工程中的应用分析如下：

（1）轻质桥梁。结构的应用可降低桥梁的上部重量，并具备一定的观赏价值。轻质桥梁与普通的桥梁相比受力特点存在较大差异。虽然此类桥梁的承载力高，但其刚度较小，故设计重点为变形控制。其次，在设计的过程中，为满足人们对于舒适度的要求，震动特性设计也是较为关键的内容，但目前该方面的研究相对较少。（2）桥面体系。直接使用复合FRP作为桥梁的主面板，可减轻其下部结构内应力、降低维护费用、提升抵御恶劣环境的性能、延长使用寿命等优势。在旧桥翻新工程中，复合FRP也得到了较为广泛的应用，可将原有被破坏的柱梁围护起来，避免环境以及气候因素对其产生影响，美化外表。（3）应急桥。桥梁的建设主要是为了应对自然灾害，如火灾、水灾、地震、飓风等等。以上几种突发灾害的出现对于桥梁的标准性、适应性以及机动性都提出了更高的要求，而复合材料所制成的应急桥具有抗腐蚀、预制化、轻量化等优势，尤为适合。该桥梁在国外很多国家的军事领域也获得了十分广泛的应用。

3、FRP 在土木工程中的应用展望

（1）加强对 FRP 预应力加固法的研究，解决FRP 加固构件的过早粘结破坏问题，充分发挥FRP 的高强性能。（2）FRP 复合材料施工质量问题控制。 FRP 与混凝土共同组成组合结构，保证 FRP 和混凝土间的粘结和共同工作非常重要。为了保证设计和施工目的实现，必须制定相应的验收标准，如何根据 FRP 约束混凝土的特点，提供既合理，又便于实际操作的核心混凝土质量控制和检测办法非常重要。（3）自诊断智能纤维的开发。 通过优化 FRP 复合材料，并利用结构材料中不同阶段的纤维材料的断裂特性和不同的导电性能，配置先进的自感和测量系统，开发自诊断智能纤维及智能结构具有重要意义。（4）建立我国有关 FRP 材料的检测评价系统，为保证工程应用提供科学依据。（5）进一步对FRP加固技术做深入系统地研究，以使FRP加固技术规范化，并得到进一步推广应用。（6）从环境条件和可持续发展出发，要求废旧结构材料能回收并再生利用。

4、结束语

综上所述，面对新的工程技术不断的改革与创新，新型施工材料得到了有效的开发与利用，尤其是复合材料在土木工程建设中应用的越来越广泛，这也将成为未来土木工程行业发展新的趋势所在。

参考文献 ：

[1]FRP加固钢结构的研究现状和展望[J].吴永河，李胜强，于成龙.浙江建筑.2013（05）.

[2]浅谈FRP材料在土木工程加固领域中的应用[J].彭明雪.科教导刊（上旬刊）.2013（04）.

[3]纤维增强复合材料（FRP）在砌体结构加固中的应用与研究进展[J].孙永梅，刘永军，孟宪宏.玻璃钢/复合材料.2012（01）.

[4]土木工程建设中的节能问题分析[J]. 于礼昂.建材与装饰.2017（02）.

[5]土木工程建设管理与强化方式研究[J]. 张宏.绿色环保建材.2017（03）.

（作者单位：河南长城铁路工程建设咨询有限公司）

作者：李刚 陈浪

复合材料土木工程论文 篇2：

复合材料在土木工程中的应用探析

摘要：土木工程施工建设所用的复合材料，是经过对多种不同类型建筑材料进行必要的特殊处理，使其变成一种新型的建筑材料。在一般情况下，复合材料经显现其一定的物理与化学效果优势，可有效满足多种环境条件或因素的需求。因此，它被应用到土木工程施工建设中的加固、增强抗压力、提高稳定度、地域侵蚀或腐蚀、增强建筑物强度或抗震等环节当中，对提高土木工程建筑物的安全可靠性和稳定性，延长使用寿命等，起到了很好的辅助作用。

关键词：复合材料;土木工程;应用探析

伴随科学技术的不断发展，有些传统建土木工程建筑材料逐渐被一些复合材料所替代，致使复合材料被应用在土木工程施工建设当中。像混凝土构造外贴玻璃纤维被应用在土木工程施工建设领域以后，较好解决了因外界因素容易造成对建筑物腐蚀问题，而碳纤维复合材料的应用，又能对桥梁工程的施工建设起到了一定的促进作用。因此，探讨复合材料在土木工程中的应用问题，具有一定现实意义。

一、土木工程施工建设应用复合材料具有的作用

伴随科学技术的不断进步与发展，复合材料曾经在工业领域中的许多范畴内加以应用。比如在汽车制造业中，针对汽车车身的制造，在不能离开复合材料的支持。人们经常使用的打印机或复印机，也需要使用一些复合材料。后来，复合材料被研究应用在了土木工程施工建设当中。土木工程施工建设应用复合材料，主要是需要其强化对一些构造的加固补强性能。因为土木工程建筑自身，它就具有本身受力作用，通过应用一些必要复合材料，则能辅助土木工程建筑物增强受力抵抗力，使建筑物的稳定性能获得需要强化。众所周知，人们均需要建筑物具有很好使用的安全性，而提高建筑物使用的稳定性，则能提升建筑物的安全使用性能。

二、复合材料在土木工程中的应用

（一）复合材料筋索与混凝土构造在土木工程中的应用

将复合材料筋索应用在混凝土构造当中，是土木工程应用复合材料的一个典型表现。通过应用这种复合材料所体现的效果上看，则很容易发现，能使混凝土具有很强耐腐蚀性，有时，都可以应用这样的混凝土，替代钢筋的使用，这是一种比较显著的创造成果。这种使用技术的出现，它对有效降低土木工程施工建设成本，起到了很大作用。同时，它还增强了土木工程建筑物具有的抗震性能。我国是一个多地震的国家，尤其是在亚欧板块与太平洋板块之间，在我国东南沿海形成地震带和亚欧板块与印度洋板块之间在我国西南地区形成的喜马拉雅地震带，应用这种复合材料施工建设土木工程，能够减少地震震灾损失。不仅如此，这种混凝土构造，还有比较强的抗寒性能和抗盐碱腐蚀性能，它愈发适应在寒冷地区或多盐多碱地区使用。我国在加固人民大会堂和民族文化宫修缮改造工程中，就应用了复合材料筋索构造的混凝土。以加固修缮改造民族文化宫工程为例，在对其进行加固修缮改造过程中，应用了赛柏斯结晶防水混凝土这种复合材料，也应用了预制多功能吸声板复合材料。通过这例建筑应用这些复合材料的实践效果上看，不论是混凝土，还是钢管组合构建技术，都显现了应用的很好效果。

（二）全复合材料构造在土木工程中的应用

全复合材料构造所体现的力学性质，则是能显现它具有很高的强度，这是这种复合材料具有的一大特点。除此以外，它还具有较强的耐腐蚀性，也有很好的可设计性。因为全复合材料构造这种复合材料具有的特点或特性，它常应用在桥梁工程是施工建设当中，并有着广泛的使用性。比如，复合材料桥梁应急疾速架设技术，就是桥梁工程施工建设应用这种复合材料的最好例证。不仅如此，在人们日常生活所使用的土木工程建筑物过程中，因受自然条件或环境因素影响，常会发生地震、火灾、洪涝、泥石流或台风等灾难性自然灾害。当某地發生这样一些自然灾害以后，则是需要进行紧急驰援或救援，那么，应用全复合材料构造这种复合材料，对桥梁实施紧急架设，效率高，作用大。在和平年代，国家军队进行项目军演，工程兵部队进行桥梁紧急架设，同样需要应用这种技术。全复合材料构造之所以有如此广泛的工程施工建设应用范畴，是因其具有一定轻量化特点，利于实现应急性的快速施工建设。在土木工程施工建设中，更多应用这种复合材料，自会提高土木工程建筑物的强度和耐腐性，可延长土木工程建筑物的使用寿命。

（三）纤维复合材料对土木工程施工建设中柱体加固的应用

伴随我国城市进程的加快，具有多种类型的土木工程施工建设。但在许多的土木工程施工建设中，目前还多以土石结构或砖混砌体结构为主，如果能够应用必要的复合材料，将对土木工程具有较好的加固作用。如今的土木工程建筑，对采用立式结构，像角柱或廊柱等。因它们自身所要承受的外力过大，再伴随时间的不断推移延长，往往会使它们出现一些形态变化，从而严重影响建筑物的安全可靠性与美观性。如果在施工建设过程中，应用纤维复合材料对它们进行缠绕加固处理，则会规避这种现象的发生。因为纤维复合材料具有重量轻和抗腐蚀性能强特点，将它们缠绕在这些柱体的外侧，能辅助柱体提高它们的安全可靠性和稳定性，尤其还能很好抵御来自外界自然环境因素对柱体的侵蚀或腐蚀影响。

结束语

进入新时代社会经济建设与发展时期，我国建筑行业或领域在进行快速发展，促使土木工程施工建设数量急剧增加。提高土木工程建筑物施工建设质量，尤其要提升土木工程施工建设安全可靠性，延长建筑物使用寿命等，已然成为人们关注的热点。目前，建筑行业或领域的发展，带动了建筑用复合材料生产技术的发展。人们能够应用一些物理或化学原理，生产一些能够满足多种环境要求下的复合材料。土木工程的施工建设，应用一些有关复合材料，能有效减少施工建设现场对建筑材料管理的工作量，并能有效提高土木工程建筑物自身的抗压力，还能有效提升建筑物的安全可靠性与稳定性，更能延长建筑物的使用寿命。相对建筑企业而言，还可降低土木工程施工建设成本投入，促进建筑企业提高经济效益和社会效益。因此，需要提倡土木工程施工建设更多应用复合材料。

参考文献

[1]王晓敏.复合材料在土木工程中的发展与应用分析[J].建材与装饰（建材·质检·研究），2019（33）：57-58.n

[2]程海宽.分析复合材料在土木工程中的应用研究[J].包装世界，2018（7）：69-69.

[3]隋欣，孙朝阳，李茉.试论复合材料在土木工程中的发展与应用[J].建筑知识，2017，37（5）：78-78.

作者：龙志凡 褚晨 唐倩

复合材料土木工程论文 篇3：

浅议FRP复合材料在土木工程中的应用

摘 要 FRP复合材料因具有高强、轻质、抗腐蚀和耐劳、高温作用下性能稳定特点，所以在某些特定的条件下可替代木结构、钢结构和钢筋材料，因而在土木工程界广泛应用。本文主要介绍了FRP复合材料在土木工程中的应用情况进行了概述，最后本文还就对FRP复合材料的发展前景进行了展望。

关键词 FPR复合材料 土木工程 应用

一、引言

现代工程结构向高耸、重载、大跨、高强和轻质发展而EPR复合材料都能适应工程的需要，之所以能够适应工程的需要是因为FRP复合材料有很多不可替代的优点和性能。

（一）FPR复合材料的主要特点

1.抗拉强度高、抗腐蚀和耐久性好。实验表明玻璃纤维、碳纤维和阿拉米德纤维的抗拉强度均明显超过了钢筋，能灵活地应用于抗弯和封闭箍[1]。

2.FPR复合材料抗腐蚀和耐久性好。FPR复合材料抗腐蚀和耐久性都比钢材好，在腐蚀性较大的环境可提高结构的使用寿命。由于FRP自重轻也可以减轻结构的自重在施工中非常方便。FRP复合材料的热膨胀系数与混凝土相近，所以不必担心因为环境温度发生变化时，两种材料不能协同工作，两者之间不会因为温度的变化产生较大的温度应力。

（二）FPR复合材料在土木工程中的应用；

根据FRP复合材料自身的特点，FRP复合材料主要应用于替换钢筋或钢管用于新建结构中和修复和加固旧有结构[2]。

1.梁板的修复与加固

对受损混凝土梁或板，应选择FRP进行修复加固是非常有效的途径之一。FRP复合材料一般用在梁板的拉应力部位，对受损梁板修复加固时的关键问题之一就是保证FRP复合材料与混凝土共同工作，而保证两种材料共同工作的前提是FRP纤维方向与拉应力方向平行。而柱的修复与加固既要保证FRP和混凝土有效的粘结，也要因FRP的约束使混凝土性能改变进行合理的估算。正是由于FRP复合材料的这些特点，美国加利亚大桥墩、湖北工学院体育馆地下室立柱，美国Bergstroms机场的Hijton饭店的柱结构等都选择了FRP复合材料进行加固。

2.砌体结构

古建筑大多采用的是砌体结构，好多古建筑由于建的时间太久，需要对旧有结构进行修复维修，由于考虑结构的自重所以对加固材料的选择非常重要，而FRP复合材料的特点正好可以满足所以不多古建筑都采用FRP复合材料进行加固维修[3]。

3.可用FRP复合材料替换钢筋或钢管直接用于新建结构中

虽然FRP复合材料造价一般高于采用钢筋方案，但由于FRP复合材料的特点，在实际应用中也是很广泛的如表二采用FRP复合材料的部分工程实例。

（三）FRP复合材料的应用领域；

1.桥梁结构

从九十年代开始，FRP复合材料已经开始大量的使用，表二为采用FRP筋的部分工程实例，从上表可以看得出大量的旧有桥梁在维修加固时都采用了FRP复合材料，虽然FRP复合材料的成本一般比同结构的钢筋材料贵，但考虑到采用FRP复合材料维修起来方便和维修费用小，自重小、可节约劳动力，最后都会选择FRP复合材料进行维修加固。而且FRP筋也逐渐的应用于建筑结构中，美国在1986年和1988年建成的Texas University Building 和 Hospital Building都采用了FRP。

2.海洋结构和近海结构

由于海水有严重的腐蚀作用，而海洋结构和近海结构的建筑材料如果都选择FRP复合材料腐蚀问题就会迎刃而解，例如日本 Niihama 市Sumitomo化工有限公司兴建的一座海港码头，采用FRP的混凝土梁在建成后进行试验完全满足正常的使用要求。

二、结语

如上所述，FRP复合材料的优点，在土木工程中应用必将会有广泛地发展前景，而寻求合理的FRP复合材料在实践中才能更好的发挥其优点，为了更好的应用FRP复合材料，笔者认为应进行如下几个方面的工作：

复合材料的耐火极限的研究。目前国内外都没有一套完整的关于FRP復合材料FRP的耐火极限的研究和防火设计方法。正因如此制约了FRP复合材料的发展及推广应用，因此制定一套完整的耐火极限和防火设计方案有重大的意义和实用意义。

FRP复合材料的施工验收标准。保证FRP复合材料的质量的有效途径之一，就是有一套完整的施工验收合格规范。

参考文献：

[1]MUFTI A A，ERKI M A，JAEGER L G.Advanced Composite Materials，in Bridges and Structures in Japan.1992

[2]SOUDKI K A.FRP reinforcement for prestressed concrete structures.Progress in Structural Engineering and Mate rials . 1998

[3]曹新明，熊岚，郭献忠.约束高强混凝土轴心受压柱的延性[J]. 贵州工业大学学报（自然科学版）.2002（06）

作者简介：

许艺严，（1990.09.05）男，汉，籍贯：甘肃省，工作单位：黑龙江八一农垦大学，学历：本科，专业：土木工程。

作者：许艺严