土木工程中碳纤维复合材料的运用研究王建超

土木工程中碳纤维复合材料的运用研究王建超

王建超

中国建筑第二工程局有限公司辽宁省沈阳市110000

摘要：近些年来我国的建筑工程快速发展，建筑产品的规模和数量大幅度增加，在传统的建筑工程中，建筑工程大多采用钢筋混凝土作为建筑材料，但是随着不断地应用发现，钢筋混凝土也存在一定的缺点，比如长时间使用会产生开裂现象，包裹在混凝土内的钢筋容易发生锈蚀，影响钢筋混凝土的强度。因此在保持现有钢筋混凝土强度优良的特点的情况下，研制一种新型的材料，改善目前钢筋混凝土材料所面临的缺陷，显得十分重要。随着相关科学的不断发展，碳纤维复合材料在一些特点的工程中可以取代混凝土材料进行使用。因此本文对碳纤维材料的性能进行研究。

关键词：碳纤维材料土木工程施工研究

近些年来我国的建筑工程快速发展，建筑产品的规模和数量大幅度增加，建筑行业目前对于我国的经济增长起到了支柱性的作用，特别是在我国国内生产总值增速转变到新常态以来，建筑行业带来的经济增速，在国内生产总值中占据越来越大的比重。因此建筑行业的健康发展，无论是对于我国的实际需求还是经济增速都起到极大的作用。目前随着城市用地越来越紧张，越来越多的高层和超高层建筑出现在我们的面前，这些高层和超高层建筑无论是在施工技术和施工难度上来说，相对于传统的建筑来说都具有非常大的提升，传统的建筑工程大多采用钢筋混凝土作为建筑材料，但是随着不断地应用发现，钢筋混凝土也存在一定的缺点，比如长时间使用会产生开裂现象，包裹在混凝土内的钢筋容易发生锈蚀，影响钢筋混凝土的强度。因此在保持现有钢筋混凝土强度优良的特点的情况下，研制一种新型的材料，改善目前钢筋混凝土材料所面临的缺陷，显得十分重要。随着相关科学的不断发展，碳纤维复合材料在一些特点的工程中可以取代混凝土材料进行使用。

1碳纤维复合材料

（1）特点

目前碳纤维符合材料是土木工程建设中，使用的重要材料之一，它与传统的混凝土材料的性能互补，决定了其大多数用在建筑工程的关键部位。碳纤维复合材料，具有混凝土材料强度高的特点，同时还具有质量轻的优点，这一点是混凝土材料所不具备的。并且碳纤维材料还具有耐腐蚀、耐氧化和耐侵蚀的特点。

（2）性能

碳纤维材料具有优良的纹理力学性能，在建筑工程施工中对于结构外粘接和压实施工具有非常重要的作用，碳纤维材料具有优良的性能，是混凝土材料所不具有的，碳纤维的抗拉强度相对于传统的钢筋材料具有非常大的提升，因此碳纤维材料是一种较好的加固修复材料。

2碳纤维材料的优越性

（1）抗拉强度高

碳纤维材料具有非常优良的物理力学性能，其一般情况下抗拉强度为2500-4500MPa，想比普通钢筋其强度提升8-14倍，同时其弹性模量相对普通钢筋也有一定程度的提高，比普通钢筋高1-2倍。

（2）抗腐蚀性、耐久性能好

碳纤维材料具有良好的抗腐蚀性和耐久性，相对于传统的钢筋混凝土材料，这是其非常优良的优点，因此碳纤维材料可以用在一些下水管道和建筑物的外边面，可以承受较强的酸、碱和盐等问题。

（3）耐疲劳性能好

碳纤维材料的耐疲劳性能非常优良，碳纤维材料的疲劳强度可以达到其抗压强度的70-80%，传统的钢筋材料的疲劳强度仅仅为其抗压强度的40-50%。

（4）重量轻、适用面广

碳纤维材料的具有很轻的质量，因此在高层建筑中具有非常便利的应用。采用碳纤维材料可以很好的减轻结构自重，降低施工难度，提高施工的经济性。

3碳纤维材料在土木工程加固中的应用

（1）碳纤维材料在民用建筑加固方面的应用

传统的混凝土梁在长时间的使用过程中，会产生大量的裂缝，部分地方还会出现漏筋等现象，采用碳纤维材料可以很好的解决这些问题，主要加固方案如下所示，对裂缝进行灌浆加固处理，并且通过在梁的周围粘贴碳纤维布，提高梁的抗弯和抗拉强度。在采用碳纤维布进行建筑物加固时，首先应该选择合适的粘接剂，保证碳纤维与建筑结构之间牢固的粘接，否则将会导致碳纤维布的加固效果不理想。对钢筋混凝土抗弯构建进行加固时，通常将碳纤维布粘贴在钢筋混凝土的受拉区，采用碳纤维布承受混凝土构件的拉力。在进行混凝土构件的抗剪力加固时，将碳纤维布粘贴在混凝土构件的剪力区。碳纤维加固混凝土构件可以再不改变混凝土构件的外观的情况下进行加固，因此在一些整体构件的加固中，难度较大。碳纤维加固广泛的应用在，历史建筑的抢救、保护中。

（2）碳纤维材料在抢粮加固方面的应用

在桥梁加固方面，碳纤维材料也具有十分广泛的应用，碳纤维增强材料，可以广泛地应用在桥梁的裂缝和局部塌陷等方面，因此采用碳纤维增强布，可以提高桥面的坚固程度，提升桥梁的使用寿命，在桥梁加固方面主要对桥梁的基本构件和节点进行加固。

4碳纤维材料在土木工程应用存在的问题

在力学特性上，目前对于碳纤维材料加固的理论研究还较少，要进行碳纤维材料的广泛应用，在这方面的研究是必不可少的。并且目前对于碳纤维材料的应用，缺乏相应规范进行统一规定，因此会导致建筑工程中出现很多质量问题。和其他材料相比碳纤维材料的成本相对较高，因此导致其无法广泛的应用在工程中。

5结论

传统的建筑工程大多采用钢筋混凝土作为建筑材料，但是随着不断地应用发现，钢筋混凝土也存在一定的缺点，比如长时间使用会产生开裂现象，包裹在混凝土内的钢筋容易发生锈蚀，影响钢筋混凝土的强度。因此在保持现有钢筋混凝土强度优良的特点的情况下，研制一种新型的材料，改善目前钢筋混凝土材料所面临的缺陷，显得十分重要。随着相关科学的不断发展，碳纤维复合材料在一些特点的工程中可以取代混凝土材料进行使用。因此本文对碳纤维材料的性能进行研究。

参考文献：

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