摘 要：本文主要讨论了土木工程应用中复合材料的新发展，介绍了一些工程实例，指出了土木工程在应用中存在的问题，希望能为解决土木工程问题提供借鉴和帮助。
关键词 ：复合材料；土木工程；杂交材料；杂交结构；力学性能
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.069
1 杂交材料之纤维增强混凝土
1.1 何为杂交材料
纤维增强水泥和混凝土已经应用于土木工程，但水泥在纤维上的腐蚀是这种材料开发的关键，多年前开发了玻璃纤维，阿拉米纤维，凯尔纤维，碳纤维增强低碳钢，而不是 FRP，由钢筋混凝土复合材料制成。 由复合材料和混凝土组成，称为杂交材料。
1.2 对比下增强混凝土的优势
梁柱通常是低碳钢，主要应力压缩区配置一定量，由于低碳钢在通常的冷冻或化学反应条件下迅速腐蚀，引起钢筋膨胀和拉伸应力引起的裂纹混凝土在混凝土中的破坏已经尝试了。通过添加水混合物，不渗透膜和环氧树脂保护层来解决这个问题并不成功，FRP用纤维增强而不是低碳钢加入混凝土梁柱，具有良好的耐腐蚀性，抗冲击性和电绝缘性能。一般来说，热变形特性和轴承钢的传统类似于首先传递到表面上的钢筋，它只有传统的加强1/4，水泥基体中加热块的膨胀和钢环氧树脂的价格树脂涂层相同，如果高强度混凝土，其强度比低碳钢高出90%，裂纹宽度在允许的设计范围内。
2 用复合材料外包法修复、加固、翻新原有结构
2.1 修复、加固、翻新
由于混凝土和钢结构具有价格低廉的特点，非常好。它们是目前应用最广泛的建筑材料，但在湿或海洋环境或化学腐蚀环境中，结构常常产生膨胀，開裂和剥落增加了工作量。也导致许多桥梁的小规模灾难性故障。如果选用高强度复合材料，跨度可达300米，连接可以简单而且通过红外观测可以保证施工质量（钢筋不可能）。因此，经济实用的复合材料外包维修或加固方法的原有结构越来越引起人们的关注。复合修复结构称为混合结构。德国的Kattenbuhy桥是首先使用FRP层压板来加强桥梁工程。这是多跨连续箱梁的主跨度为45.9米（9横），侧跨为36.5米（2交叉）。在地板和连接点的抗弯矩期间使用裂纹。然后在1987年为每个节点进行20个FRP玻璃层压板修复。实验结果表明，在疲劳载荷应力下，裂纹宽度降低到50%，减少研究36%。瑞士联邦材料测试研究实验室（EMPA）1991年成功修复了瑞士卢塞恩Ibah桥由于网桥钻孔等原因，预应力钢筋被破坏，长达39米，碳纤维板增强技术。在美国的Delare中，预应力混凝土连续箱梁的加固和修复存在于梁底部的纵向裂缝中，这是由于预应力预制梁底部缺少原始结构相互加强措施，最后使用碳纤维布包裹麻布这是一个很大的成功。迈森市的一个教堂，德国哥特式木桁架屋顶由A形，屋顶的墙壁裂缝达4厘米，拉伸桁架为纤维缠绕连接方式以减少木桁架杆的关节力点的形状。日本的混合结构已被广泛使用，日本三菱公司和欧洲各国使用的方法不同。化工厂和大桥公司在加强结构柱和烟囱表外包的成功合作。在日本南部由于建立了一座长城桥，增加了力田公路桥梁，考虑到结构的安全性应加强。后来在混凝土甲板外包两个分别和道路横向和纵向碳纤维板。
3 就目前来看，复合材料在土木工程应用中还有的问题
（1）设计标准的复合结构现在基本上是免费的设计师，而不是什么标准。对于大多数工程技术人员来说，对于钢铁，木材，混凝土设计等传统建筑材料都熟悉并有很多代码可以参考。复合材料在土木工程领域取得更大发展，制定相应的设计标准，规范和试验方法非常重要。许多国家致力于在这一领域进行研究，例如Eu768的欧洲尤里卡项目欧洲合作项目。
（2）成本一直是工业发展部门，工程结构和投资者关心的问题的受益者。复合材料成本较高，如果与标准Fe360和复合钢板相比，m3板每件成本比昂贵的4?20倍。但是我们应该看到，工程材料成本只占整个项目的20%的成本，复合材料的强度，比刚度，复合结构和常规材料，结构材料的数量是不平等的，想象需要修复94T钢加固项目只有4.5吨碳纤维板可以完成。而且由于复合灯，为施工带来极大的方便，不用大型起重设备。在佛罗里达州沙哈维95号高速公路桥梁作为卡车撞到梁外（25.9米跨度），扭曲和裂缝，使用碳纤维板和三菱化学公司Reark，维修工作简单。综合价格一直在下降，维修复杂，结构使用寿命长，维护成本低。
（3）机械力学问题是当前研究的一个关键问题，土木工程应用中需要解决的复合力学问题包括：
1）由于各向异性复合材料本身的复合材料本身的机械性能，异质性，组成，组成和化学性质，热性能，几何形状和尺寸对其机械性能的影响。非机械耦合。
2）混合材料的混合材料在负荷，变形，裂纹产生的机械问题。由于FRP钢筋的低弹性模量（相对于钢筋），混凝土内部的断裂机理引起大的变形。 FRP钢筋和混凝土之间的结合效应以及由于失效的拉出失效机理引起的混凝土滑移FRP钢筋中的FRP钢筋，FRP增强粘弹性混凝土的蠕变和最终的混合材料减少，导致混凝土损坏的破坏机理容量。
3）复合材料机械问题之间的粘结效应之间的机械分析粘合剂 混凝土混合结构及其界面。混凝土复合材料。弯曲和剪切的失效模式和失效标准。复合材料没有预应力外包结构的承载能力，弯曲变形，剪切破坏模式的影响。在动态负载和故障模式下外部结构响应。暴露环境中的湿度外包结构，以及冻融条件，海水对界面机械性能的影响现有问题。
4 结束语
在本文中的一些工程实例，综合材料在土木工程和新开发中的应用总结，并提出了需要解决的问题。 未来社会是复合材料，人造复合材料的机械性能和复合材料土木工程的社会，作为外包结构修复，加固，原有结构的整修和复合材料的整体结构，组分复合材料 主要受到深入研究结构的影响，将制定有效的设计标准，机械试验方法和评价标准。 在不影响环境的前提下，提高运行能力结构，延长复合材料的研究将带来土木工程革命。
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作者简介：杨城（1996-），男，贵州岑巩人，本科在读，研究方向：土木工程专业。endprint
